第6章挤出成型工艺

第六章挤出成型工艺第一节热塑性塑料工艺特性（一）收缩率热塑性塑料加工成型中产生的热收缩产生原因：宏观：材料的热胀冷缩行为－微观：分子间自由体积发生变化。

通常高分子材料的热膨胀系数远大于金属材料、陶瓷材料。

影响热塑性塑料成形收缩的因素如下：第六章挤出成型工艺第六章挤出成型工艺1、塑料品种热塑性塑料成形过程中由于还存在结晶化形起的体积变化，内应力强，冻结在塑件内的残余应力大，分子取向性强等因素，因此与热固性塑料相比则收缩率较大，收缩率范围宽、方向性明显。

另外成形后的收缩、退火或调湿处理后的收缩一般也都比热固性塑料大。

第六章挤出成型工艺2、塑件特性成形时融料与型腔表面接触外层立即冷却形成低密度的固态外壳。

由于塑料的导热性差，使塑件内层缓慢冷却而形成收缩大的高密度固态层。

所以壁厚、冷却慢、高密度层厚的则收缩大。

另外，有无嵌件及嵌件布局，数量都直接影响物料流动方向，密度分布及收缩阻力大小等，所以塑件的特性对收缩大小，方向性影响较大。

第六章挤出成型工艺3、进料口形式、尺寸、分布这些因素直接影响物料流动方向、密度分布、及成形时间。

直接进料口、进料口截面大（尤其截面较厚的）则收缩小但方向性大，进料口宽及长度短的则方向性小。

距进料口近的或与物料流动方向平行的则收缩大。

4、成形条件模具温度高，融料冷却慢、密度高、收缩大，尤其对结晶料则因结晶度高，体积变化大，故收缩更大。

另外，保持压力及时间对收缩也影响较大，压力大、时间长的则收缩小但方向性大。

第六章挤出成型工艺（二）流动性1、热塑性塑料流动性大小，一般可从分子量大小、熔融指数、表现粘度及流动比（流程长度/塑件壁厚）等一系列指数进行分析。

分子量小，分子量分布宽，分子结构规整性差，熔融指数高、表现粘度小；流动比大的则流动性就好。

按模具设计要求我们大致可将常用塑料的流动性分为三类：第六章挤出成型工艺（1）流动性好：尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素；（2）流动性中等改性：聚苯乙烯（例ABS·AS）、PMMA、聚甲醛、聚氯醚；（3）流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟塑料。

第六章挤出成型工艺2、各种塑料的流动性主要影响的因素有如下几点：（1）温度料温高则流动性增大，但不同塑料也各有差异，聚苯乙烯、聚丙烯尼龙、有机玻璃、改性聚苯乙烯、聚碳酸酯、醋酸纤维等塑料的流动性随温度变化较大。

对聚乙烯、聚甲醛、则温度增减对其流动性影响较小。

所以前者在成形时宜调节温度来控制流动性。

第六章挤出成型工艺（2）压力注射压力增大则融料受剪切作用大，流动性也增大，特别是聚乙烯、聚甲醛较为敏感，所以成形时宜调节注射压力来控制流动性。

（3）模具结构浇注系统的形式，尺寸，布置，冷却系统设计，融物料流动阻力（如型面光洁度，料道截面厚度，型腔形状，排气系统）等因素都直接影响到融料在型腔内的实际流动性。

第六章挤出成型工艺（三）结晶性热塑性塑料按其冷凝时无出现结晶现象可划分为结晶形塑料与非结晶形（又称无定形）塑料两大类。

所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时，分子由独立移动，完全处于无次序状态，变成分子停止自由运动，按略微固定的位置，并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象。

作为判别这两类塑料的外观标准可视塑料的厚壁塑件的透明性而定，一般结晶性料为不透明或半透明（如聚甲醛等），无定形料为透明（如有机玻璃等）。

第六章挤出成型工艺第六章挤出成型工艺（四）热敏性及水敏性指某些塑料对热较为敏感，在高温下受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用大时，料温增高易发生变色、降聚，分解的倾向，具有这种特性的塑料称为热敏性塑料。

如硬聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、醋酸乙烯共聚物，聚甲醛，聚三氟氯乙烯等。

有的塑料（如聚碳酸酯）即使含有少量水分，但在高温、高压下也会发生分解，这种性能称为水敏性，对此必须预先加热干燥。

第六章挤出成型工艺（五）应力开裂及熔融破裂有的塑料对应力敏感，成形时易产生内应力并质脆易裂，塑件在外力作用下或在溶剂作用下即发生开裂现象。

为此，除了在原料内加入附加剂提高抗裂性外，对原料应注意干燥，合理的选择成形条件，以减少内应力和增加抗裂性。

当一定融熔指数的聚合物熔体，在恒温下通过喷嘴孔时其流速超过某值后，熔体表面发生明显横向裂纹称为熔融破裂，有损塑件外观及物性。

故在选用熔融指数高的聚合物等，应增大喷嘴、浇道、进料口截面，减少注射速度，提高料温。

第六章挤出成型工艺（六）热性能及冷却速度各种塑料有不同比热、热传导率、热变形温度等热性能。

比热高的塑化时需要热量大，应选用塑化能力大的注射机。

热变形温度高的冷却时间可短，脱模早，但脱模后要防止冷却变形。

热传导率低的冷却速度慢必须充分冷却，要加强模具冷却效果。

热浇道模具适用于比热低，热传导率高的塑料。

比热大、热传导率低，热变形温度低、冷却速度慢的塑料则不利于高速成形，必须用适当的注射机及加强模具冷却。

第六章挤出成型工艺（七）吸湿性塑料中因有各种添加剂，使其对水分各有不同的亲疏程度，所以塑料大致可分为吸湿、粘附水分及不吸水也不易粘附水分的两种。

料中含水量必须控制在允许范围内，不然在高温、高压下水分变成气体或发生水解作用，使树脂起泡、流动性下降、外观及机电性能不良。

所以吸湿性塑料必须按要求采用适当的加热方法及规范进行预热，在使用时还需用红外线照射以防止再吸湿。

第六章挤出成型工艺第二节挤出成型一、概述挤出成型是高分子材料在挤出成型机中通过加热、加压而使塑料以流动状态通过口模成型的方法。

塑料加工工业中应用最早的成型方法之一，应用最广泛。

目前塑料制品的三分之一是用挤出方法生产的。

第六章挤出成型工艺第六章挤出成型工艺第六章挤出成型工艺挤出成型的过程：第六章挤出成型工艺二、挤出成型特点1、设备制造容易，成本低2、可以连续化生产效率高、设备自动化程度高，劳动强度低3、生产操作简单，工艺容易控制4、挤出产品均匀密实，质量好5、原料的适应性强几乎所有热塑性塑料都能用于挤出，用量最大的是PVC、FE、PP。

6、所生产的产品广泛，可一机多用7、生产线占地面积小，生产环境清洁8、不能生产具有三维尺寸制品9、制品往往需要二次加工。

第六章挤出成型工艺三、挤出机分类1、按挤塑过程中成型物料塑化方式干法挤塑是依靠电加热将固体物料转变成熔体，塑化和挤出可在同一设备上进行，挤出塑性连续体的定型只是简单的冷却操作。

湿法挤塑的物料要用溶剂将其软化，软化和挤塑要在两个设备中各自独立完成，而定型处理要有脱出溶剂的操作。

第六章挤出成型工艺2、按挤出时加压方式分连续式挤出所用设备为螺杆式挤出机。

间歇式挤出所用设备为柱塞式挤出机。

柱塞式挤出机的主要成型部件是加热料筒和施压柱塞，当其成型制品时，是将一部分物料加进料筒，借助料筒的外部加热塑化并依靠柱塞的推挤将其挤出机头的模孔之外，加进的一份物料挤完后，柱塞退回，再加新的一份物料后进行下一步推挤操作，是不连续的，而且无法使物料受到搅拌混合，使塑化料的温度均匀性差，目前很少采用。

第六章挤出成型工艺三、挤出成型设备1.挤出机单螺杆挤出机：挤压系统、传动系统、加热和冷却系统、控制系统。

双螺杆挤出机：主要由料筒、螺杆、加料装置、传动装置和控制装置等组成。

螺杆分啮合和相切、平行和锥形、同向和反向、整体和组合。

第六章挤出成型工艺特点：1、加料容易，单螺杆挤出机靠摩擦输送，双螺杆挤出机靠正位移输送；产生的摩擦热少；2、塑料在双螺杆挤出机中停留时间短；3、具有优异的混合、塑化效果；4、优异的排气性能；机筒可以自动清洁；5、挤出量稳定，产量高；采用强制定量加料；6、容积效率非常高。

流率对口模压力不敏感。

第六章挤出成型工艺2.辅机：筛板（多孔板）:作用使物料由旋转运动变为直线运动，增加反压，支撑过滤网。

过滤网作用:过滤熔融料流和增加料流阻力，以滤出机械杂质和提高混合和塑化效果。

机头和口模:由口模分配腔、引流道和口模成型段组成。

机头主要作用：使熔料由螺旋运动变为直线运动；产生一定压力，使制品密实；使物料进一步塑化均匀；成型制品外形。

定型装置、冷却装置、牵引、切割或卷取装置等，处理挤出物。

第六章挤出成型工艺3.挤出机一般操作方法①开车前换网；②加足润滑油；③趁热拧紧螺栓；④开动机器后加料；⑤塑料被挤出前不得在口模正前方；⑥开始慢，后再调整；⑦停车时机完机内物料或换料停机，膜、片挤出时在挤出机满载下停机；⑧清洁时用铜制工具；⑨滤网可用火烧。

⑩拆卸时，先拆螺杆后拆料筒。

第六章挤出成型工艺四、挤出制品生产工艺1、成型物料的预处理包括干燥、预热、着色、混入各种添加剂和废品的回收利用等。

干燥必要性：因为物料中若有水分和低分子物（溶剂和单体）的量超过允许的限度，在挤出机料筒的高温条件下，一方面会因其挥发成气体而使制品表面失去光泽和出现气泡与银丝等外观缺陷；另一方面可能促使聚合物发生降解与交联反应，从而导致熔体的粘度出现明显的波动，。

干燥设备一般是在烘箱或沸腾干燥器，也有采用真空料斗干燥。

第六章挤出成型工艺第六章挤出成型工艺2.挤出造型挤出造型要求：挤出温度均一、形状稳定。

工艺控制依据：塑料的挤出成型工艺性和挤出机机头与口模的结构特点等。

调整工艺参数：料筒各加热段和机头与口模的温度及螺杆的转速等，以控制物料的温度和压力分布。

第六章挤出成型工艺物料塑化需热量来源（单螺杆挤出机）：外加热：螺杆三段职能不同，所需热量相差较大，所以料筒外部的加热器应分段加热。

螺杆转动和物料的剪切摩擦热，当挤出正常时剪切摩擦热往往成为主要的热源。

第六章挤出成型工艺螺杆转速对挤出的影响（1）增大螺杆的转速，可强化物料的剪切作用，提高料温；（2）也有利于物料的充分混合与均匀塑化；（3）对大多数热塑性塑料还可显著降低粘度；（4）螺杆转速的增大，还可增大料筒内物料所承受的压力。

第六章挤出成型工艺温度对挤出的影响（1）物料温度的升高，熔体粘度降低有利于塑化，熔体的体积流率增大，挤出速度加快，生产效率提高。

（2）料温过高，挤出物形状稳定性差，制品收缩率增大，外观会发黄并出现银丝和气泡，严重时甚至使挤出过程不能正常进行。

（3）降低物料的温度后，熔体粘度和机头所产生的反压均随之增大，使挤出物变的密实、形状稳定性好、制品收缩率小。

（4）料温过低时，会导致物料塑化不良，而且会因熔体粘度过大而使螺杆的驱动功率急剧增加。

第六章挤出成型工艺3.定型与冷却定型与冷却的目的：通过降温而将形状及时固定下来。

如果不及时，挤出物往往会在自重作用下发生变形，从而导致制品形状和尺寸的改变。

挤出管、棒、异形材时设置专门的定型装置；挤出薄膜、单丝、电线电缆包覆物等时，并不需要专门定型装置；冷却不匀和降温过快，都会在制品中产生内应力并使制品变形，在成型大尺寸的管材、棒材和异形材时，应特别注意。

第六章挤出成型工艺4.牵引、卷取和切断牵引的目的：（1）帮助挤出物及时离开模孔，避免在模孔外造成堵塞与停滞，而不致破坏挤出过程的连续性;（辊轮式，履带式）（2）为了调整型材截面尺寸和性能。