7、第七章 挤出成型设备讲义资料
挤出成型—挤出设备(高分子成型课件)
④螺纹升角θ：物料形状：Ａ细粉30º Ｂ粒状15º Ｃ球状、柱状17º。螺 纹升角θ 一般取17º41′（易加工，对产量影响不大）。 ⑤螺纹宽度：0.08～0.12D，截面通常为梯形，靠近螺槽底部较宽，其根部 应用圆弧过渡。
2 挤出系统——是最主要的系统，它由料筒、螺杆、多孔板和过滤网组成。 （4）过滤装置
多孔板和过滤网设置：机筒和机头连接处，多孔板支撑过滤网（2~3层的 铜丝网或不锈钢丝网）。 作用：物料离开计量段时，避免有杂质未熔冷料进入机头口模，并减少螺 杆带来的旋转作用。 （5）机头与口模 ü机头：口模与料筒之间的过渡部分。其作用为使物料由挤出时旋转运动 →直线运动，并产生成型压力，保证制件密实使物料进一步均匀塑化，均 匀平稳导入口模。 ü口模：具有一定截面形状的通道，使熔体从口模中流出时获得所需形状 ，是用螺栓/其它方法固定在机头上。 ü机头还设有校正和调整装置（定位螺钉），能调整和校正模芯与口模的 同心度、尺寸和外形。
2 按螺杆转速分： 普通（100r/min）、高速（300r/min）超高速（300-1500r/min）三种挤出机
一、挤出机的分类和组成
（一） 挤出机分类
3 按按螺杆数目分： 单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机（如三 螺杆、四螺杆、五螺杆、…等） 4 按照可否排气： 非排气型挤出机（目前普遍）和排气型挤出机 5 按装配结构分： 整体式和分开式挤出机
二、挤出机组的辅机设备
1 辅机设备 定形装置、冷却装置、牵引装置、切割装置和卷取装置
2 辅机设备型号的表示
辅机型号：主机和辅机是匹配使用的。 一般在主机型号的第 三项后加“F”，然后在加设备汉字的第一个拼音字母表示， 最后是 辅机型号的主参数。
挤出成型设备介绍
按上述挤出机的结构及分类特点，可将其 中部分挤出机的功能简述如下：
①卧式挤出机。螺杆轴线为水平布置，其
特点是重心低、稳定性好和便于操作维修，
不足是占地面积较大。
②立式挤出机。螺杆轴线为垂直布置，其 重心较高，不易配置辅机，操作维修较困难， 但占地面积较小。
20世纪60年代以后，出现了在混炼、 脱水、造粒、粉料直接成型和其他填料方 面具有专门功能的双螺杆挤出机。70年代
后，又出现了组合式的双螺杆挤出机，使
其适用性得到了极大的增强，使用范围不 断扩大，制造成本也不断降低。
双螺杆挤出机的优点：
①加料容易：可加入带状、粉状、糊 状、粒状及玻璃纤维等物料，这是由于双 螺杆挤出机是靠正位移原理输送物料的，
发明的利用电磁动态作用进行塑化的挤出 机，特点是结构紧凑和节省电能。
⑧可视化挤出机。是近年开发的在机
筒上开设若干透明视窗的挤出机，主要用 于研究不同螺杆结构或工艺条件下物料的 塑化混炼过程。
二、双螺杆挤出机
⒈概述
据称，第一台双螺杆挤出机是1869年 在英格兰由Follows和Batts为制造香肠开 发的。用于聚合物加工的第一台双螺杆挤 出机是在二战之前在意大利由Roberto Colombo和Carlo Pasquetti研制的。
塑料制品的40～50％。其特点是：生产过 程连续化，生产效率高，设备成本低，产 品质量均匀。
一、挤出成型设备的组成及分类
Brabender转矩流变仪（兼挤出造粒机）
⒈挤出成型设备的组成
⑴主机
又称挤出机，与化纤机械中螺杆挤出机 的结构基本相同，由挤压系统、传动系统、 加热冷却系统和控制系统组成。
1－机头 2－定型 3－冷却 4－牵引 5－切割 6－卷曲（或堆放）
第七章 挤出成型
一般 hs＝KD
K——常数
（hS为均化段螺槽深度）
取0.02～0.06
⑤螺距（s）螺旋角（￠）
螺距是两个相邻螺纹间的距离，螺旋角是螺旋 线与螺杆中心线垂直面之夹角。螺杆直径一定时， 螺距就决定了螺旋角或螺旋角就决定了螺距， s=πDtg￠.理论和实验证明，30º 的螺旋角最适合于细 粉状塑料；15º 左右适合子方块料；而17º 左右则适合 于球、柱状料。在计量段，根据公式推导，螺旋角 为30º 时产率最高。
螺杆的几种形式
等距不等深螺杆，等深不等距螺杆，不等深不等距螺杆
(2) 螺杆的分段及其作用
按塑料在螺杆上运转的情况可分为加料、熔化（压 缩）和均化（计量）三段，有时就称为三段式螺杆，这 种螺杆就是通用螺杆，或标准螺杆（计量螺杆），螺距 等于D。
① 加料段
加料段是自塑料入口向前延伸一段的距离，其长度 约为4—8D。在这段中，塑料依然是固体状态。 螺杆的主要作用是使塑料受热前移，向熔化段输送 物料，因而螺槽容积可以维持不变，一般做成等距等深 的。螺槽深度(H1)，一般为0.1-0.15D，螺距(S)为1一 1.5D。 另外，为使塑料有最好的输送条件，要求减少物料 与螺杆的摩擦而增大物料与料筒的切向摩擦， 为此可采取的方法有：在料筒与塑料接触的表面开 设纵向沟槽；提高螺杆表面光洁度，并在螺杆中心通水 冷却。
橡胶挤出——压出 合成纤维——螺杆挤出纺丝 塑料挤出——主要以热塑性塑料为主
二、挤出成型在聚合物加工中的地位
突出的优点 （1）塑化能力强（一台φ200挤出机产量可达 700kg/ 小时，德国φ500挤出机产量高达20t/小时.） （2）生产效率高（适于大批量生产） （3）材料适应宽（广泛应用于塑料、橡胶、合成纤 维的成型加工，也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造 粒及塑料的共混改性等） （4）产品范围大，产品形状多样（能生产管材、棒 材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材，以及中 空制品等截面形状单一的制品） 设备简单,投资少,见效快 近80 ％的塑料材料需要挤出成型，挤出设备广泛用 于塑料材料的塑化、熔体输送和泵送加压，从而成为其 他加工方法的基础。
挤出成型工艺及模具设计_课件
二、挤出成型机头概述
1. 挤出机头的作用 使熔融塑料由螺旋运动变为直线运动； 产生必要的成型压力，保证制品密实； 使塑料通过机头得到进一步塑化； 通过机头口模以获得截面形状相同、连续的塑料制品。
10
2. 机头的分类
按机头的几何形状分类 圆环机头：管材机头、棒材机头、造粒机头等 平板状机头：平模机头、板材机头、异型材机头等
内装置电热器时导入导线。
38
2. 管材的定径和冷却
为了使管材获得较低的表面粗糙值、准确的尺寸和几何 形状，管材离开口模时，必须立即进行定径和冷却，由定 径套来完成。
有两种方法： ❖ 外径定型 ❖ 内径定型
我国塑料管材标 准大多规定外径为基 本尺寸，故国内较常 用外径定型法。
39
（1）外径定型 适用于管材外径尺寸精度要求高、外表面粗糙度要求低的
按机头进出料方向分类 水平直通式机头 直角式机头
按机头的用途分类 吹膜机头、管材机头、板材机头、棒材机头、异型材 机 头等。
11
3.挤出机头的组成（以直通式管材机头为例）
口模 芯棒 分流器和分流器支架 机头体 过滤网和过滤板 连接部分 定径套
12
① 口模和芯棒 ② 挤出模的主要成型零件，口模用来成型塑件的外表
41
（2）内径定型
通过定径套内的循环水冷却定型 特点：保证管材内孔圆度，操作方便；宜用于直角式挤管机头
和旁侧式挤管机头。
适用：内径尺寸要求准确、圆度要求高的情况。
1-管材 2-定径芯模 3-芯棒 4-回水流道
5-进水管 6-排水管 7-进水嘴
42
定径芯长度：与管材壁厚及牵引速度有关，一般取80～ 300mm，牵引速度和壁厚大时，取大值。反之，取小值。 定径芯直径：一般比管材内径直径大2%～4%，始端比终端 直径大，锥度为0.6:100～1.0:100。
挤出成型机概述
正确的使用设备，有助于人机安全，减少维修和停机时间,增强机器的可靠性，延长机器的使用寿命，提高经济效益。
操作人员是设备的直接使用者，如果不能保证科学合理准确地操作设备，操作事故过多，势必造成维修方的被动，影响生产。
如果操作人员对设备维护保养技能差或不能及时的发现设备隐患，就会导致突发性的设备故障增多，打乱设备维修计划，最终导致生产的被动。
要求操作人员掌握设备操作技能的同时，还要掌握设备的保养及维护，学习设备管理知识，做到正确使用、保养、检查（发现隐患）、排除（简单故障）。
要求每位员工熟悉工艺要求，了解设备结构、性能及工作原理。
要懂得设备有关知识，达到“操检合一”的目的，使设备安全完好、节能、高效地运行。
第一章挤出成型机概述塑料挤出成型机简称挤出机，它是利用螺杆加压的方式连续地将塑化好的物料从挤出机料筒经模具口挤出，使之在熔融状态下，经冷却定型处理后，由牵引装置或成型装置将它连续地从模具口挤出的产品牵引至切割机上进行定长切割。
1、挤出机生产线的主要组成部分及作用：挤出机生产线主要由主机和辅机两大部分组成。
A、主机主要由：转动系统、温控系统、喂料系统、真空排气系统组成。
各部分的作用如下：转动系统：采用直流或变频调速，对螺杆的转速从0-31r/min或0-43r/min进行无级调速使螺杆连续的将熔融的物料经模具口挤出。
温控系统：利用自动温度调节仪配以相应的加热圈、热电偶和恒温装置（风冷、油冷），间接对原料按要求进行控温，使其达到理想的熔融塑化状态。
喂料系统：由无级调速装置或原料自身的重量加上料斗封板将物料不断均匀地供给挤出机的螺杆，以实现定量喂料而连续经模具口挤出。
真空排气系统：由真空泵配备颗粒分离器抽取料筒内物料熔融时产生的水蒸气、挥发物等，以达到排除水份、挥发物等的作用。
B、辅机主要由：定型箱（台）或成型机、牵引机、切割机、印字（喷码）机、翻料架、上料机、扩口机等组成，各部分的作用如下：定型箱（台）：由定型套（模）配以喷淋式或侵泡式冷却水，利用真空泵使定型箱（模）内产生负压，使熔融状态的制品定型凝固成理想的合格品。
《挤出成型技术》课件
根据制品形状和尺寸进行结构设计，确保制品成型质量、提高生产 效率。
冷却系统
设计合理的冷却系统，控制模具温度，减小制品成型后的收缩率。
挤出成型设备的操作与维护
01
操作规程
制定严格的设备操作规程，确保 操作人员熟悉设备性能和安全操 作要求。
维护保养
02
03
故障排除
定期对设备进行维护保养，检查 各部件磨损情况，及时更换易损 件。
高分子材料在挤出成型技术中的优势在于其可塑性强、加工温度低、成型周期短 等，使得制品具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能。同时，高分子材料在挤 出成型过程中易于实现自动化和智能化生产，提高了生产效率和产品质量。
新型挤出成型技术的研发与推广
随着科技的不断发展，新型挤出成型技术不断涌现，如微孔塑料挤出技术、异型截面管材挤出技术、 反应挤出技术等。这些新型技术的研发和应用，极大地丰富了挤出成型制品的种类和性能，满足了不 同领域的需求。
挤出成型技术的应用领域
挤出成型技术广泛应用于塑料加工行业，如管材、型材、薄膜、板材等产品的生产 。
除了塑料加工行业，挤出成型技术还应用于橡胶、陶瓷、玻璃纤维等材料的加工。
随着科技的发展，挤出成型技术的应用领域不断扩大，如3D打印技术的出现，使得 挤出成型技术也可以用于制造个性化的定制产品。
02
挤出成型设备
挤出成型工艺的控制要素
温度控制
温度是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包括 机筒温度、模具温度等。温度的控制直接影响着 塑料的塑化和产品质量。
速度控制
速度控制包括挤出速度、注射速度等，它影响着 产品的产量和质量。合理地调整速度参数，可以 提高生产效率和产品质量。
压力控制
压力也是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包 括挤出压力、注射压力等。压力的控制对于塑料 的流动性和产品的致密性至关重要。
挤出成型工艺学习培训资料(课件)
小：剪切速率高，利于传热和塑化，但挤出生产效率低
热敏性塑料——深槽螺杆 热稳定性较高、熔体粘度低——浅槽螺杆 H1≥0.1 DS H3=0.02－0.06 DS
（5）螺旋角 θ＝10°－30°
定义：螺纹与螺杆横截面之间的夹角 θ大，挤出机的生产能力提高，但螺杆对塑料的剪切
我国各塑料机械厂生产之挤出机料筒壁厚
我国生产的挤出机的料筒壁厚
螺杆直径：30 45 60 90 120 150 200 料筒壁厚：20—25 20～25 30－45
40—45 40－50 40一50 50—60
锥形双孔机筒
三. 螺杆
作用：输送、挤压、剪切 用耐热、耐腐蚀、高强度的合金钢制作 表面高硬度、高光洁度 转速10-120 rpm、无级变速
用于挤出塑料制品，如管材、板材、棒材、片材、 薄膜。各种异型材以及塑料和其它材料的复合物等， 也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的 共混改性等。
橡胶挤出——压出 合成纤维——螺杆挤出纺丝 塑料挤出——主要以热塑性塑料为主
2 挤出成型的特点
操作简单，工艺易控，可连续化、工业化、自动化生产， 生产效率高
第一节 单螺杆挤出机基本结构及作用
传动系统 挤出系统——挤出成型系统的关键部分
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模 加热系统：采用电阻丝加热，也可电感应加热，
蒸汽或油加热。 冷却系统：空冷或水冷，其作用是防止进料口处
的物料过热发粘，出现搭桥现象，使 物料供料不足。另外在紧急停车时， 避免物料过热降解。
应用范围广，广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维的成型 加工，也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料 的共混改性等。
挤出—吹塑成型，中空吹塑制品 挤出—拉幅成型，双轴拉伸薄膜
第七章挤出成型
高分子材料成型加工
2.熔化理论 它是研究塑料在挤出机螺杆的熔融段内固态 转变为熔融状态的过程，并建立在热力学、 流变学基础上的一种理论。它对于了解塑化 的情况，指导螺杆熔融段的设计，控制工艺 条件以保证制品的质量是很重要的。然而， 由于塑料在熔融段的多相性，其变化过程复 杂，该理论尚处于发展阶段，在这里作简单 的介绍。
高分子材料成型加工
（1）正流Qv,D 塑料熔体在料筒和螺杆之间沿着螺槽方向朝 机头方向的流动。它是由旋转螺杆的挤压所 造成的，其体积流量用Qv,D表示。
高分子材料成型加工
（2）逆流Qv,p 其流动方向与正流相反，它是由机头、多孔 板、过滤板等阻力引起的压力梯度所造成， 又称为压力倒流，其体积流率以Qv,p表示。
高分子材料成型加工
1.固体输送理论该理论是以固体对固体的摩擦 静力平衡为基础建立起来的。为研究方便，假 定：
①物料与螺槽和料筒内壁紧密接触，形成具有弹性的固体塞， 并以恒定的速度移动； ②固体塞与料筒表面、螺槽底面和侧面的摩擦因数是一个常数， 可取不同值； ③忽略料筒与螺棱之间的间隙，螺槽是矩形的并且深度不变， 固体塞的密度不变。
高分子材料成型加工
3.3 均化段 计量段 将塑化均匀的物料在均化段螺槽和机头回压 作用下进一步搅拌塑化均匀，并定量定压的 通过机头口模挤出成型。一般无压缩作用。 4.螺杆形式： 普通螺杆：采用等距变深、等深变距、变深 变距螺槽 高效专用螺杆 L/ DS 大、熔融效率低、塑化混合均匀
高分子材料成型加工
高分子材料成型加工
熔融区物料剖面
熔膜
熔池
固体床
高分子材料成型加工
熔化过程 压缩 料筒热＋摩擦热 体床 --------------------- 熔化
第七章塑料挤出机案例
3、挤出机的主要技术参数
螺杆直径D（mm） 螺杆的长径比L/D
螺杆的转速范围（nmin~nmax）
主螺杆的驱动电动机功率P（kW） 挤出机成产能力Q 料筒的加热功率E（kW） 机器的中心高度H 机器的外形尺寸
11
第二节 挤出理论简介
1、挤出理论 用于描述物料在螺杆和口模中运动、变化规律的基本理论。
螺矩不等，使液相槽逐渐变宽，至均化段时达到整个螺 槽宽度，而固相槽变窄最后为零。 4 3
35
（2）屏障型螺杆
是在普通螺杆的某一部位(一般在螺杆头部附近)设置屏障 段，使未熔的残余固体不能通过，并促使其熔融和均化的一 种螺杆。
36
（3）分流型螺杆
在普通螺杆的某一部位 设置分流元件(如销钉或沟 槽、孔道等)，将螺槽内的 料流多次分割，以改变物料 的流动状态，从而促进熔融、 增强混炼和均化。
3
一、挤出成型生产工艺及挤出机组组成
（一）挤出成型生产工艺过程
4
（二）挤出机组
牵引
挤出机（主机） 辅机 控制系统 卷取（切断）
挤出机组
冷却定型
5
1、挤出机（主机）
加热冷 却系统
挤压系 统
传动系 统
6
挤出机主机
7
2、辅机
牵引装置
切割装置 卷取装置
定型装置 冷却装置 机头（口模）
8
3、控制系统
作用是将来自压缩段的熔料相混合，使其温度、密度和粘度 达到均匀，并且定压、定量、定温地输送到机头。 h3的影响：应和压缩段的熔融能力相匹配。如果h3过大，使 其潜在的熔料输送能力大于熔料能够充满的能力，压缩段未熔 的物料有可能进入该段。残留的固相碎片若得不到进一步均匀 塑化而挤入机头，就会影响制品质量。反之，若太浅则熔料受 到的剪切过大，会使熔料温度升高，甚至过热分解。 L3的影响： L3增大，可使物料均化时间延长，有利于物料 的均匀混合，但过长会使加料段和压缩段在螺杆全长中所占比 例变小，且对热敏性塑料易引起过热分解。这两个参数一般靠 经验确定。
第7章挤出成型模具
挤出成型(chéngxíng)模具又称 挤出机头，简称机头。
精品PPT
7.1 概 述
❖ 7.1.1 挤出机头的作用 ❖ 挤出机头是挤出成型的重要成型工具，其主要(zhǔyào)功
能有： ❖ 1．将挤出机挤出的熔融塑料由螺旋状运动变为直线运动。 ❖ 2．产生成型压力，使挤出的物料密实。 ❖ 3．使物料经过机头进一步塑化。 ❖ 4．使物料获得所需截面形状和尺寸并均匀地连续挤出型
❖ 2．流线型异型材机头 ❖ 如图7－11所示，流线型机头的流道呈光滑过渡(guòdù)曲
面，避免了流道截面的急剧变化，保证塑料熔体流动的顺畅， 无物料滞留死角，所得塑件质量好。但机头制造困难，成本 高。
图7-11 流线型异型材机头
精品PPT
7.2.4 板、片材挤出(jǐ chū)成型机头
❖ 塑料板、片材一般采用挤出成型法加工。目前多用扁平狭缝 机头直接生产板材和片材，机头的进料口为圆形，内部逐渐 由圆形过渡成狭缝形，最后形成宽而薄的扁平出料口，如果 使熔体沿着机头内整个宽度的截面上向前(xiànɡ qián)推进的 速度相等，就能挤出壁厚均匀一致、表面光滑的塑料板材或 片材。用于挤出成型板材和片材的机头可分为支管式机头、 鱼尾式机头、螺杆式机头等。
6-推力轴承7-传动系统8-螺杆冷却系统9-机身
精品PPT
❖ 2．辅机 ❖ 挤出机辅机的组成(zǔ chénɡ)是根据塑件的类别而定的，主要包括
机头、定型装置、冷却装置、牵引装置等，图7-3所示为吹塑薄膜辅 机。
图7-3 吹塑薄膜辅机组成(zǔ chénɡ) 1-卷料装置2-牵引装置3-人字板4-冷却定型装置5-机头
易些，且板材和片材型坯的厚度及性能质
量沿进料口中心线对称，使用较普遍。采
第七章-挤出成型
5、螺杆的选用
（1）材料
对结晶型塑料：突变型螺杆
对无定型塑料：渐变型螺杆
等距不等深
等距不等深
（2）L/D
对硬塑料，塑化时间长，L/D大些；对粉末料，要求多 塑化一些时间， 应L/D大；对结晶型塑料， L/D大。
（3）A 根据不同的塑炼选用不同的压缩比。
例：硬料，A小；软料，A大。
（硬质PVC，A=2~3; 软质PVC，A=3~4）
▲ 料筒内壁光滑；
▲ 加料段特设纵向沟槽－物料与料筒表面的切向摩擦力
第二十四页，编辑于星期三：十六点 二十六分。
2、熔化理论（塑料的熔化过程）
塑料在压缩段是从固体状态到完全熔化状态，同时要受 到压缩作用，在该段，物料温升快，物料内摩擦作用大， 压缩作用大。
在压缩段塑料由固相 液相转变
物料受到挤压：压缩比的作用
螺杆的直径D
螺杆的压缩比A
螺杆角 θ
螺杆与料筒的间隙
螺杆的长径比L/Ds 螺槽深度H 螺纹棱部宽度E
第九页，编辑于星期三：十六点 二十六分。
▲ 螺杆的直径D
代表挤出机的规格。D ，挤出机的生产能力 。
▲ 螺杆的长径比L/Ds （15～25） 影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑化效率）。
L/Ds ，塑料的停留时间 ，混合塑化效果 。
如果忽略环流（QT）的影响，则均化段熔体的输送量（流率） 为：
Q=QD－(QP＋QL)
与螺杆的结构参数、T、P、 有η 关。
宏观上看只有物料沿螺杆螺槽的轨迹运动。 图7-19
第三十三页，编辑于星期三：十六点 二十六分。
三、单螺杆挤出机产生能力的计算
1、实测法
在挤出机上测出制品从机头口模中挤出的线速度，由此来确 定产量，准确实观不通用。
挤出成型工艺讲义
1） 长径比加大后，因自重而弯曲，功耗增大；螺杆、 料筒的加工和装配都比较困难和复杂， 2） 长径比加大后，物料可能发生热降解
单螺杆的长径比有一个由小到大的发展趋势，50年代一般为 18—20，60年代为25—28，目前为30左右。
压缩比（2—5）
作用：是将物料压缩，排除气体，建立必要的压力，保证物 料到达螺杆末端时有足够的致密度。
机头
挤压系统
传动系统
一 单螺杆挤出机基本结构及作用
(1) 挤压系统
保证螺杆按需 要的扭矩和转 速均匀旋转
料功斗能、：机使筒粒、料螺加杆入组机成筒；(2) 传动系统
后，经搅拌、塑化，然
后由机头挤出。
(3) 加热和冷却系统
评价挤出机，从两个方面考虑： (1) 生产能力的高低，适
用范围是否广泛
(2) 应具有较完善的控制系统
加料段的长度一般取(3—10）D，与物料种类有关：结晶 性塑料＞硬质无定形塑料＞软质无定形塑料。对于结晶性塑 料，加料段长度一般取为螺杆全长的60—65%。
加料段的核心问题是输送能力。由固体输送理论得知， 螺杆的输送能力与螺杆的几何参数和固体输送角有关。
压缩段
压缩段的作用是压实物料（压缩比），排出空气以及 熔化物料。
挤出成型工艺
定义
挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑.是借助 螺杆和柱塞的挤压作用,使塑化均匀的塑料强行通 过模口而成为具有恒定截面和连续制品的成型方法.
三大合成材料塑料、橡胶（压出）和纤维（纺 丝）均可采用挤出成型，涉及的设备和原理等内容 大体相同.其中又以塑料应用最多.
适用对象、成型制品和用途
适用的树脂材料：绝大部分热塑性塑料及部分热 固性塑料，如PVC、PS、ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯 酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂及密胺树脂等。
公共基础知识挤出设备基础知识概述
《挤出设备基础知识概述》一、引言挤出设备在现代工业生产中占据着重要的地位，广泛应用于塑料、橡胶、食品、制药等众多领域。
它通过将原材料加热、熔融，并在一定的压力下挤出成型，实现了高效、连续的生产过程。
本文将对挤出设备的基础知识进行全面的阐述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势，为读者提供一个系统而深入的了解。
二、挤出设备的基本概念（一）定义挤出设备是一种将物料加热、熔融，并通过螺杆的旋转和推进作用，在一定的压力下将物料挤出成型的机械设备。
它主要由挤出机、机头、定型装置、牵引装置和切割装置等组成。
（二）工作原理挤出设备的工作原理基于物料的物理性质和螺杆的机械作用。
首先，将原材料加入挤出机的料斗中，通过螺杆的旋转将物料向前推进。
在推进过程中，物料受到螺杆的剪切、挤压和加热作用，逐渐熔融并形成均匀的熔体。
然后，熔体通过机头挤出，进入定型装置进行冷却和固化，形成所需的形状。
最后，通过牵引装置将成型的产品拉出，并由切割装置进行切割，得到最终的产品。
（三）分类1. 按挤出材料分类可分为塑料挤出设备、橡胶挤出设备、食品挤出设备等。
不同材料的挤出设备在结构和工艺上有所差异，以满足不同材料的加工要求。
2. 按螺杆结构分类可分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。
单螺杆挤出机结构简单，成本低，适用于一些常规的挤出加工；双螺杆挤出机具有更好的混合和塑化效果，适用于对产品质量要求较高的场合；多螺杆挤出机则在一些特殊的加工领域有应用。
3. 按挤出方式分类可分为连续挤出设备和间歇挤出设备。
连续挤出设备能够实现连续生产，生产效率高；间歇挤出设备则适用于一些小批量、多品种的生产。
三、挤出设备的核心理论（一）流变学理论挤出过程中，物料的流动和变形行为符合流变学规律。
流变学主要研究材料的应力、应变和时间之间的关系。
在挤出设备中，物料的流变性能对挤出过程的稳定性、产品质量和生产效率有着重要的影响。
通过对物料流变性能的研究，可以优化挤出工艺参数，提高挤出设备的性能。
第7章 挤出成型
高压机头。低压机头即塑料熔体所受压力小于4MPa的机头;高压机 头即塑料熔体所受压力大于10MPa。
7.1.3挤出机头的设计原则
1.分析塑件的结构工艺性 根据所要成型塑件的结构特点和工艺要求，正确地选用机头的结 构形式。 2.机头应能改变塑料熔体的运动状态且产生适当的压力 塑料熔体在料筒内由于受螺杆的作用而旋转，经过机头后，塑料 熔体的旋转运动必须转变成直线运动才能进行成型流动，同时也必须
可制成整体结构(图7-7)，支架上的分流筋应做成流线形，在满足强
度要求的前提下，筋的长度和宽度应尽量减小，数量也尽量少，以避 免塑料熔体流过后形成熔接痕，一般小型机头为3根，中型机头为4
根，大型机头为6~8根。
上一页 下一页
§ 7.2 管材挤出机头
由于在挤出成型的过程中，机头内挤出压力可以达到15 MPa，此
上一页 下一页
§ 7.2 管材挤出机头
(7.6)
式中L3—分流器扩张段长度即分流锥长度(mm); D0—多孔板出口处流道直径，可按料筒或螺杆直径计算(mm)
分流器及芯棒由分流器支架支承，同时对熔体起搅拌作用。分流
器支架的数量一般为3~8根，分流器支架一般分开加工，然后再装 配而成，如图7-1中件6和件7。中小型管材机头芯棒、分流器支架
在机头中也应设置一定的压缩区域，产生一定的流动阻力，保证熔体
或塑件的组织密实。 5.要考虑塑件的离模膨胀效应和收缩效应的影响，保证塑件正确的
截面形状
由于塑料熔体在成型前后应力状态的变化，将引起离模膨胀效应
上一页 下一页
§7.1 挤出机头的结构组成与分类
(挤出胀大效应)使塑件长度收缩和截面形状尺寸发生变化，因此设计
上一页 下一页
§7.1 挤出机头的结构组成与分类
第七课 挤出成型
按照加压方式的不同， 按照加压方式的不同，挤出工艺又可分为连续和间歇两 种。前一种所用设备为螺杆式挤出机；后一种为柱塞式挤出 前一种所用设备为螺杆式挤出机； 机。 螺杆式挤出机又可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。 螺杆式挤出机又可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。 螺杆式挤出机是借助于螺杆旋转产生的压力和剪切力， 螺杆式挤出机是借助于螺杆旋转产生的压力和剪切力， 使物料充分塑化和均匀混合，通过型腔(口模)的成型； 使物料充分塑化和均匀混合，通过型腔(口模)的成型；因而 使用一台挤出机就能完成混合、塑化和成型等一系列工序， 使用一台挤出机就能完成混合、塑化和成型等一系列工序， 进行连续生产。 进行连续生产。 柱塞式挤出机主要是借助拄塞压力， 柱塞式挤出机主要是借助拄塞压力，将事先塑化好的物 料挤出口模而成型。料筒内物料挤完后柱塞退回， 料挤出口模而成型。料筒内物料挤完后柱塞退回，待加入新 的塑化料后再进行下一次操作，生产是不连续的．而且对物 的塑化料后再进行下一次操作，生产是不连续的． 料不能充分搅拌、混合，还得预先塑化， 料不能充分搅拌、混合，还得预先塑化，故一般已不采用此 法，仅用于粘度特别大、流动性较差的塑料，如硝酸纤维素 仅用于粘度特别大、流动性较差的塑料， 塑料等成型。
压缩段(迁移段)的作用是压实物料， 压缩段(迁移段)的作用是压实物料，使物料由固体转化为熔融 并排除物料中的空气；为适应将物料中气体推回至加料段、 体，并排除物料中的空气；为适应将物料中气体推回至加料段、压 实物料和物料熔化时体积减小的特点， 实物料和物料熔化时体积减小的特点，本段螺杆应对塑料产生较大 的剪切作用和压缩。为此，通常是使螺槽容积逐渐缩减， 的剪切作用和压缩。为此，通常是使螺槽容积逐渐缩减，缩减的程 度由塑料的压缩率(制品的比重／塑料的表观比重)决定。 度由塑料的压缩率(制品的比重／塑料的表观比重)决定。压缩比除 与塑料的压缩率有关外还与塑料的形态有关，粉料比重小， 与塑料的压缩率有关外还与塑料的形态有关，粉料比重小，夹带的 空气多，需较大的压缩比(可达4—5)，而粒料仅2．5—3。 5)， 空气多，需较大的压缩比(可达4 5) 而粒料仅2 3 压缩段的长度主要和塑料的熔点等性能有关。 压缩段的长度主要和塑料的熔点等性能有关。熔化温度范围宽 的塑料，如聚氯乙烯150℃以上开始熔化，压缩段最长， 的塑料，如聚氯乙烯150℃以上开始熔化，压缩段最长，可达螺杆全 150℃以上开始熔化 100％ 渐变型) 熔化温度范围窄的聚乙烯(低密度聚乙烯105 105— 长100％(渐变型)，熔化温度范围窄的聚乙烯(低密度聚乙烯105 120℃，高密度聚乙烯125—135℃) 45—50 120℃，高密度聚乙烯125 135℃)等，压缩段为螺杆全长的45 50 125 135℃)等 压缩段为螺杆全长的45 ％；熔化温度范围很窄的大多数聚合物如聚酰胺等， ％；熔化温度范围很窄的大多数聚合物如聚酰胺等，压缩段甚至只 熔化温度范围很窄的大多数聚合物如聚酰胺等 有一个螺距的长度。 有一个螺距的长度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第七章挤出成型设备挤出成型亦称挤压成型，它是将物料加热熔融成粘流态，借助螺杆的挤压作用，推动粘流态的物料，使其通过口模而成为截面与口模形状相仿的连续体的一种成型方法，为此而使用的设备称为挤出机。
挤出成型是塑料成型的重要方法之一，此法可成型几乎全部热塑性塑料和部分热固性塑料。
生产的产品有管、棒、丝、薄膜、板、电线电缆的包覆材、异型材、中空制品等。
目前挤出成型产品约占热塑性塑料制品的40～50%。
挤出成型的特点是:生产过程连续化，生产效率高，设备成本低，产品质量均匀。
第一节挤出成型设备的组成及分类一、挤出成型设备的组成一套挤出成型设备通常由主机(挤压系统)、机头、辅机和控制系统组成。
1.主机主机称为挤出机，与化纤机械中螺杆挤压机的结构基本相同，由机筒、螺杆、加料系统、加热冷却系统和机架组成。
2.机头挤出机机头是挤出成型的模具，因安装在挤出机头部而得名。
它是制品成型的主要部件，熔料通过它获得一定的几何截面和尺寸。
3.辅机辅机的作用是将从机头出来已初具形状和尺寸的熔体冷却、并在一定的装置中定型，再通过进一步的冷却，使之从高弹态转变为室温下的玻璃态，而获得符合要求的制品。
4.控制系统控制系统由各种电器、仪表和执行机构组成。
挤出成型设备中的主机和各种辅机通常配置各自独立的控制系统，在组成一套机组加工制品时，各自单独调节，直至各机台之间达到最协调的配合。
作为主机的挤出机配有独立的控制屏，主要控制螺杆转速、料温、压力等。
一般称一套挤出成型设备为挤出机组，图为管材挤出机组。
二、挤出机的分类挤出机类型很多，分类方法也不一致。
按螺杆数量可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机;按可否排气可分为排气式挤出机和非排气式挤出机;按杆的有无可分为螺杆挤出机和无螺杆挤出机。
在上述各种挤出机中，非排气式单螺杆挤出机和双螺杆挤出机在工作原理、基本结构及主要零部件等方面分别与化学纤维纺丝设备中的单螺杆挤压机和双螺杆挤压机基本相同，仅在具体参数的选取和少数零部件结构上有一些差异。
第二节挤出机头一、机头的作用与分类1.机头的作用机头是挤出机的主要成型部件。
它包括机头体、分流器、分流器支架、芯棒、口模、调节螺丝等。
其主要作用是:(1)使物料由机筒螺杆间的螺旋运动变为直线运动。
(2)形成必要的成型压力，保证制品密实。
(3)使物料进一步塑化均化。
(4)成型制品。
2.机头的分类机头种类繁多，有多种分类方法。
(1)按用途可分为:吹膜机头、挤管机头、挤板机头，挤异型材机头、造粒机头、吹塑中空制品机头、抽丝机头、电缆机头、织网机头、多色制品机头及螺旋耐压管挤出机头等。
(2)按制品挤出方向可分为:直通式机头和直角式机头。
前者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向一致；后者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向成一定角度，通常为90度,也有成45度。
和30度的。
(3)按机头内压的大小可分为:•低压机头(料流压力小于4MPa )•中压机头(料流压力为4～10MPa)•高压机头(料流压力在10MPa以上)二、吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头即吹膜机头。
生产厚度为0.005～0.100mm的薄膜可用挤出法、压延法和拉伸法等成型。
尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、含增塑剂的聚氯乙烯、醋酸纤维素等热塑性塑料薄膜，更多用此法生产。
吹膜机头种类很多，主要有从侧面进料的芯棒式机头、从中心进料的“十字形”机头和螺旋芯棒式机头、莲花瓣式机头、旋转机头和共挤出机头等，而目前我国使用最多的是从侧面进料的芯棒式机头，螺旋芯棒式机头也已获得应用和推广。
1.侧进料芯棒式机头来自挤出机的熔融物料经过设置在挤出机机筒与机头连接处的多孔板后，经机颈到达芯棒轴。
在芯棒轴的阻挡下，熔融物料被分为两股沿芯棒分流线流动，在芯棒尖处又重新汇合；汇合后的料流沿机头环形缝隙挤出成管坯:芯棒内通入压缩空气，将管坯吹胀。
2.螺旋芯棒式机头这种机头属于中心进料式机头，这种机头的芯棒轴上开设有一条或多条螺纹流道。
来自挤出机的物料从机头口心进入，之后按螺纹流道的数目而分成等多股料流。
由于各螺纹流道。
最后，料流从环形间隙中挤出而形成膜管。
三、管材机头1. 直通式管机头这种机头最显著的特征是有某种形式的分流器支架支撑着分流器。
熔料从挤出机挤出后，经多孔板、过滤网、分流器支架分成若干股料流，然后再汇合，最后进入芯棒和口模形成环形通道，经一定长度的定型套连续地挤出管材。
这种机头的结构简单，制造容易，但物料经过分流器支架时形成的分流痕迹不易消除;另外，机头较长，结构笨重。
直通式管机头一般适用于成型硬、软聚氯乙烯。
聚乙烯，聚酰胺，聚碳酸醋等塑料管材。
2.直角式机头直角式机头的结构特点是内部不设分流器支架，熔体在机头中包围芯棒流动成型，因此只产生一条分流痕迹口直角机头。
最突出的优点是:1.挤出机机筒容易接近芯棒上端。
芯棒容易被加热;2.与它配合的冷却装置可以同时对管材的内外径进行冷却定型，所以定型精度较高;3.另外，流动沮力较小，料流较稳定，出料较均匀，生产率高，成型质量好。
3．旁侧式机头这种机头综合了直通式机头和直角式机头的优点。
在这种机头中，物料经过二次改变方向消除直角机头一次变向所产生的不均衡现象。
它还具有挤出方向与挤出机螺杆轴向一致、占地面积比直角式机头小的优点。
但是这种机头结构更复杂，挤出成型时料流阻力较大。
四、板材、片材挤出机头板材和片材可用挤出、压延、浇注、流涎等方法生产。
挤出法设备简单，生产成本低，可连续生产，生产出的板材或片材耐冲击强度高。
挤出法应用较广泛。
一般挤出成型可生产板厚为0.25～20mm,宽度为1～1.5 5m(最宽可达4m)的板材或片材。
通常将厚度为0.25～1mm的称为片材，厚度大于1mm的叫板材。
板、片成型机头常见的有以下四种:1.鱼尾机头这种机头型腔呈鱼尾状，熔体从机头中部进入后，呈鱼尾状散开挤出。
由于进料处的压力、速度比两端大，且两端热量损失大，造成中部与两端的压力差、温度差及熔体粘度差，导致出料时中间多、两端少.即制品厚度不匀鱼尾机头结构简单、制造容易，物料易流动。
适用于加工高粘度、热稳定性差的塑料，如PVC,POM；也适用于低粘度塑料，如聚烯烃等。
但这种结构不适宜加工宽幅制品，一般用于加工宽500mm,厚1～3mm的板材。
2．支管机头支管机头内有一截面直径为20～30mm的圆柱形支管槽，熔体从机头的中间或一端进入具有贮存、稳压和分配作用的支管后，以较均匀和稳定的压力、流速通过狭缝，从口模挤出。
支管机头有三种结构形式:•即一端供料直支管机头•中间供料直支管机头•中间供料弯支管机头。
3.衣架机头由鱼尾型机头和支管型机头综合发展而来，汲取两者优点。
它既有一个支管，又有一个扇形腔。
支管直径没有支管型机头大，这样可缩短物料在机头内的停留时间，而鱼尾扩张角却极大，有利于生产厚度均匀的宽幅制品，所以这种机头被广泛采用。
目前，用这种机头可生产宽达500mm的宽幅板(片)材。
4.螺杆型机头这种机头是在直支管机头的支管槽里插入一根分配螺杆，通过这根分配螺杆的转动迫使熔体沿机头幅宽方向均匀地挤出。
分配螺杆由自己的传动装置单独传动，通过无级调速装置进行调速，其直径比主机螺杆直径小一些。
第三节挤出成型辅机一、辅机的分类与组成1辅机的分类挤出机具有通用性，挤出成型辅机却是专用的，用一台挤出机配以不同的机头和辅机就能生产出不同的制品。
根据生产的制品种类辅机可以分为:挤管辅机、挤板辅机、挤膜辅机、吹塑薄膜辅机、吹塑中空制品辅机、涂层辅机、电线电缆包层辅机、拉丝辅机、薄膜双轴拉伸辅机、造粒辅机。
2.辅机的组成辅机种类很多，组成复杂，但各种辅机一般都由以下五个基本环节组成:•定型•冷却•牵引•切割•卷取(或堆放)二、吹塑薄膜辅机吹塑薄膜生产过程为:熔体从机头环形缝隙挤出，成圆筒状膜管，从机头通入压缩空气将膜管横向吹胀，然后进入牵伸辊，得到纵向牵伸，并经冷却风环吹出的空气冷却定型.充分冷却后的膜管被人字板压叠成双折薄膜，通过牵引辊以恒定的线速度进入卷取装置，卷取到一定量时，进行切割，成为膜卷。
吹塑薄膜辅机包括冷却定型装置、牵引装置和卷取切割装置三部分。
1.冷却定型装置不论上吹、平吹还是下吹制造薄膜，刚从环隙机头出来的薄膜膜管还处于塑性流动温度，必须立即冷却定型。
按照冷却部位，冷却定型装置大致可以分为膜管外表面冷却和膜管内表面冷却两种。
国外则普遍采用内外同时冷却系统，进行高效能、高质量的挤出吹塑生产。
按照冷却介质分，冷却定型装置可分为风冷和水冷两种。
我国目前最常见的是采用普通风环的外部冷却装置。
2．牵引装置牵引装置由人字板(架)、夹紧牵引辊及其传动装置、导向辊和机架四部分组成。
(1)人字板(架):人字板(架)有稳定膜管、逐渐将圆筒形的膜管折叠成双层平面状薄膜以及进一步冷却膜管等三个作用。
人字板(架)的种类有导辊式(由多对导辊组成人字架)、硬木夹板式和抛光的不锈钢夹板式。
（2）牵引辊:牵引辊的作用在于牵引拉伸膜管，使挤出物料的速度与牵引的速度有一定的比值，即产生牵伸比，从而达到薄膜所应有的纵向强度(横向强度依靠吹胀获得)。
调节牵引速度还可以控制薄膜的厚度，并使膜管成为折叠的平面状。
通过牵引辊的夹紧可防止膜管漏气，以保证恒定的吹胀比，所以有时也称为夹紧牵引辊。
牵引辊为一对细长的辊筒(直径通常为150mm，长度根据吹塑的膜管尺寸决定)，一只辊是镀铬的钢辊，为主动辊，用无级变速器调速;另一只辊外包橡胶，为从动辊，靠弹簧压紧在下辊上，用来夹紧薄膜。
(3)导向辊:导向辊安装在牵引装置的机架上，其作用在于薄膜卷取前展平薄膜、调整折膜位置、稳定卷取速度、保证膜卷边部整齐以及防止薄膜皱折。
导向辊大多是铝制辊筒或镀铬钢辊，直径为50mm左右。
导向辊的数量和排置方式视具体生产而定。
(4)机架:人字板(架)、牵引装置及其传动装置、导向辊等都安装在机架上，组成一台整体牵引机。
机架用角钢或槽钢焊接而成，上吹、平吹和下吹三种吹塑方式所配用的牵引机(包括机架)的结构形式不同。
3.卷取切割双折的薄膜经过多道导向辊以后，送向卷取机成卷。
对卷取装置的要求是松紧均匀，边缘整齐。
所以卷取装置必须具有卷取速度的自动调节能力，随着卷简直径的增大而自动减慢卷取辊转速，使得薄膜的张紧度和线速度保持不变。
薄膜的切割分横切和切边口横切有锯齿刀式和闸刀式等几种，最简单的方式是人工用剪刀裁剪。
三、挤管辅机物料从芯棒和口模间的环形缝隙挤出，进人定径套冷却定型，然后在冷却水槽中进一步冷却，充分冷却后的管子由牵引装置匀速拉出，最后由切割装置按规定的长度切断。
软管的生产过程与硬管有所不同，一般不设定径套，而靠压入压缩空气来维持一定的形状，也可以自然冷却或喷淋冷却，采用运输带或靠自重来达到牵引的日的，由收卷盘卷绕成一定量时切断。
硬管生产辅机包括定径套、冷却水槽、牵引装置、切割装置和收取装置五个部分。