高分子材料成型设备第六章挤出机螺杆设计与新型螺杆
高分子材料成型加工(考试重点及部分习题答案)
高分子材料成型加工考试重点内容及部分习题答案第二章高分子材料学1、热固性塑料：未成型前受热软化，熔融可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型。
受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
在溶剂中不溶。
化学结构是由线型分子变为体型结构。
举例：PF、UF、MF2、热塑性塑料：受热软化、熔融、塑制成一定形状，冷却后固化成型。
再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
在溶剂中可溶。
化学结构是线型高分子。
举例：PE聚乙烯，PP聚丙烯，PVC聚氯乙烯。
3、通用塑料：是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。
4、工程塑料：具有较好的力学性能，拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100度的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀可作为结构材料。
举例：PA聚酰胺类、ABS、PET、PC5、缓冷：Tc=Tmax，结晶度提高，球晶大。
透明度不好，强度较大。
6、骤冷（淬火）：Tc<Tg，大分子来不及重排，结晶少，易产生应力。
结晶度小，透明度好，韧性好。
定义：是指熔融状态或半熔融状态的结晶性聚合物，在该温度下保持一段时间后，快速冷却使其来不及结晶，以改善制品的冲击性能。
7、中速冷：Tc>=Tg，有利晶核生成和晶体长大，性能好。
透明度一般，结晶度一般，强度一般。
8、二次结晶：是指一次结晶后，在一些残留的非晶区和结晶不完整的部分区域内，继续结晶并逐步完善的过程。
9、后结晶：是指聚合物加工过程中一部分来不及结晶的区域，在成型后继续结晶的过程。
第三章添加剂1、添加剂的分类包括工艺性添加剂（如润滑剂）和功能性添加剂（除润滑剂之外的都是，如稳定剂、填充剂、增塑剂、交联剂）2、稳定剂：防止或延缓高分子材料的老化，使其保持原有使用性能的添加剂。
针对热、氧、光三个引起高分子材料老化的主要因素，可将稳定剂分为热稳定剂、抗氧剂（防老剂）、光稳定剂。
热稳定剂是一类能防止高分子材料在成型加工或使用过程中因受热而发生降解或交联的添加剂。
高分子材料成型设备第六章挤出机螺杆设计与新型螺杆ppt课件
扭矩剪力 τ=Mk/Wp
Mk=97360ηNmax/nmax
Wp=πD3根﹝1-C4﹞/16 , C=d0/D根
自重弯曲应力 σ弯＝GL/2W
G=π﹝D2+ D2根﹞Lγ/8
W=πD3根﹝1-C4﹞/32 , C=d0/D根 塑料材料复合应力用第三强度理论
总 2 4 2
压 弯
T / nT
二、常规全螺纹三段螺杆的设计 1、螺杆型式的确定 ①渐变型螺杆 压缩段槽深为渐变的，传热好，剪切不剧烈，混炼 效果不好。适用于热敏性物料、非结晶性物料。 ②突变型螺杆 剪切剧烈，传热不太好。适用黏度小、具有突变熔点 的物料，如PA、PS、PP等 ，但PVC等黏度高的会 局部过热。已由在（1—2）D内发展到在（4—5）D 内完成相变。
二、几种新型螺杆
1、分离型螺杆 固液分离
原理： 在螺杆熔融段再附加一条螺纹，将原来一个螺纹所形成 的螺槽分为两个，将已熔物料和未熔物料尽早分离，促 进未熔料尽快熔融。
①BM螺杆 双螺纹 L/D=25-30 δ´=ns/（n-1） δ´=0.38—0.76㎜ 液相槽始终与均化段等深，均化段较深 ε=2 ②另外还有Barr螺杆、熔体槽螺杆及XLK螺杆。
L3=20～50% H3=﹝0.025～0.06﹞Ds
H 1 0 .5 D sD s 2 4h 3 D h 3
5、间隙δ 6、螺杆其他参数：螺纹升角φ，螺距S=DБайду номын сангаас
7、螺杆头部结构和螺纹断面形状 ①半圆、平、锥、尖、螺纹头
②螺棱断面：矩形（输送段）、锯齿形（压缩段 和均化段）
三、螺杆材料及强度计算
４．变流道型螺杆
通过改变塑料在螺杆中 流道截面形状或截面积大小， 来促进物料塑化和增强混炼 ①波状螺杆
挤出原理简介
挤出原理简介!1、什么是塑料：塑料是高分子合成材料中凡是性能上具有可塑性变化的材料的总称，是以合成树脂为基本成份，再添加配合剂经捏合、造粒塑制成一定形状的材料。
塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料—线性结构、加热可重复软化。
如PVC、PE、PP等。
热固性塑料—立体网状结构、加热软化，冷却变硬，不可重复软化。
如XLPE等2、挤出机组的构成：放线装置、支撑架、校直或辅助牵引装置、主机（塑料挤出机）、冷却水槽、火花机、牵引机、计米器、收排线装置；机械传动部分；电器控制部分。
3、挤出机的构成：传动系统；加料装置及料斗、机筒、螺杆、加热装置、冷却装置、滤板、连接法兰、机头、模具；电器控制部分。
4、螺杆：4.1 螺杆的型式：螺杆是挤出机的心脏，主要有等距不等深型（45机用）、分离型（65、90机用）、销钉型、BM型等等。
4.2 螺杆的作用：螺杆的旋转产生剪切力使塑料破碎；螺杆的转动产生推动力使破碎的塑料连续前进并因此产生挤出压力；在挤出压力作用下，过滤板和压力所及的其它部位产生反作用力，造成塑料的迥流和搅拌，从而实现挤塑过程的全面均衡。
这一作用过程正是塑料实现均匀塑化的必要条件和充分条件。
4.3 螺杆的主要参数：压缩比、长径比；螺纹节距、螺峰宽度、螺旋角、圆弧角等4.3.1 压缩比：螺杆进出料端螺槽容积之比。
压缩比的存在是产生挤出压力的前提。
4.3.2 长径比：螺杆有效长度和其直径之比。
因为某一塑料的塑化温度是一个变化不大的温度区域，在一定温度下，决定塑化程度就是受热时间。
所以长径比大，可以有利于塑化、提高产量，但给制造、安装、使用都带来不便。
新型螺杆就是为了在满足塑料塑化的前提下，提高螺杆转速的。
5、过滤板：又叫筛板,往往与40目到80目的过滤网同时使用。
部件虽小，作用甚大：5.1 过滤作用：过滤掉含于塑料中的一切颗粒状杂质。
5.2 压力调节使用：产生挤出推力的反作用力，促使胶料产生迥流，而实现充分塑化。
第六章 高分子材料及加工工艺
第六章高分子材料及加工工艺思考题2.比较高分子材料与金属材料在性能、加工、应用等方面的区别和联系。
答：高分子材料和金属材料在性能、加工、应用方面有相同点也有不同点，下面我用一张表格来说明这个问题。
5.塑料制品的生产过程是什么？塑料制品成型加工的主要方法有哪些？简述塑料成型加工特点，归纳各类塑料成型方法的优缺点。
答：塑料制品的生产过程：首先将粒状或粉状塑料加入机筒内，并通过螺杆的旋转和机筒外壁加热使塑料成为熔融状态，然后机器进行合模和注射座前移，使喷嘴贴紧模具的浇口道，接着向注射缸通人压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间和压力保持（又称保压）、冷却，使其固化成型，便可开模取出制品。
其生产原理就是将小分子经聚合反应得到高分子聚合物，然后将其切成粒状或粉末，送到聚合物成型加工工段，加入需要的添加剂，再经过相应的成型加工，生产出塑料制品。
塑料制品成型加工的主要方法、特点及优缺点：除此之外，塑料制品的加工方法还有压延成型，滚塑成型，搪塑成型，铸塑成型，蘸涂成型，流延成型，传递模塑成型和反应注塑成型。
7．分析塑料制品在设计中的特点以及塑料成型与工业设计的关系。
答：随着塑料产品设计和加工工艺的不断发展，在进行产品设计时，设计师和工程师需要考虑到塑料制品在设计中的特点，具体表现为：○1在满足使用要求和性能（如力学强度、电性能、耐化学腐蚀性、尺寸稳定性、耐热性、吸水性等）的前提下，力求塑料产品结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装和使用方便。
○2应尽量使结构合理，便于模具制造和成型工艺的事实，用最简单的工序和设备来完成产品的成型加工。
○3产品要求外形美观，既满足外观又要结构合理。
○4高效率、低消耗，尽量减少产品成型前后的辅助工作量，并避免成型后的二次机械加工。
随着塑料产品设计和加工工艺的不断发展，塑料成型与工业设计有着密不可分的关系。
现代工业产品的造型设计中越来越多地采用塑料材料，其主要原因是塑料可使产品的造型取得良好的艺术效果和经济效果。
《塑料挤出成型》课程标准
《塑料挤出成型》课程标准课程名称：塑料挤出成型课程类型：专业核心类适用专业：高分子材料加工技术课程学分：5.0 总学时：1401课程定位《塑料挤出成型》是本专业与珠三角相关企业共同开发的一门具有工学结合特色的专业核心课程。
通过本课程的学习，使学生掌握与塑料挤出成型岗位（群）相关的职业技术能力，得到社会能力和方法能力的训练，教学过程中培养学生的创新能力和可持续发展能力，为后续的顶岗实习和毕业设计打基础，以便适应高分子材料加工领域技术飞速发展的要求。
2课程目标培养塑料挤出成型加工的原料准备、工艺控制、设备维护、产品质量控制等方面的职业能力，其能力和知识要求达到塑料挤出中（高）级工职业技能鉴定标准的要求。
通过引入最新科研课题引导学生进行设计创新，训练学生通过获取信息、制定计划、做出决定、实施计划、检查控制、评估反馈六步来完成任务的工作方法，使学生养成勤于思考、勇于创新的习惯，从而获得可持续发展能力。
通过项目教学，逐渐提高学生包括责任感、团结协作、交往技巧等社会能力。
2.1能力目标2.1.1能针对不同典型制品，进行挤出成型生产线现场操作与维护；2.1.2生产原料鉴别及挤出产品质量控制能力；2.1.3能针对不同典型制品，进行挤出成型生产线工艺设定和创新优化工艺；2.1.4能针对不同典型制品，进行挤出成型生产线选型配置、工艺设定与故障排除；2.1.5针对具体的工作任务，能采用获取信息、制定计划、做出决定、实施计划、检查控制、评估反馈的工作方法，能够采用看板、甘特图等进行管理项目进程。
2.2知识目标2.2.1掌握挤出机的基本结构和工作原理；2.2.2原料鉴别和挤出产品质量控制；2.2.3掌握不同典型产品的成型模具结构原理和调节方法；2.2.4掌握针对具体典型产品，不同设备配置情况下的生产线工艺设定原理与方法；2.3.I通过小组协同工作模式，锻炼学生的社会能力；2.3.2建立责任感、敬业精神，培养吃苦耐劳、一丝不苟的工作作风；2.3.3体验团队合作的乐趣，学会欣赏别人，与人相处；2.3.4与自己相处、情绪调适的能力；2. 3.5对新技术的敏感能力、项目分解能力、管理能力以及创新能力等。
高分子材料挤出成型工艺
高分子材料挤出成型工艺主要英文词汇：extrusion----挤出extrusion molding----挤出成型extruding----压出spinning----纺丝extruder----挤出机extrusion head----挤塑机头extruding die, extrusion die----挤塑模头screw----螺杆extrusion blow moulding----挤出吹塑extrusion blow moulding machine----挤出吹塑机（如瓶，有模具）extruded film----挤塑薄膜（制备薄膜）two screw extruder----双螺杆挤出机一、概述挤出成型是高分子材料加工领域中变化众多、生产率高、适应性强、用途广泛、所占比重最大的成型加工方法。
挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性流体)在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断向形状的连续型材。
挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。
塑料挤出成型亦称挤塑或挤出模塑，几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料，且可挤出的热固性塑料制品种类也很少。
塑料挤出的制品有管材、板材、捧材、片材、薄膜、单丝、线缆包裹层、各种异型材以及塑料与其他材料的复合物等。
目前约50%的热塑性塑料制品是挤出成型的。
此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出为基础，配合吹胀、拉伸等技术则发展为挤出--吹塑成型和挤出--拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。
可见挤出成型是塑料成型最重要的方法。
橡胶的挤出成型通常叫压出。
橡胶压出成型应用较早，设备和技术也比较成熟，压出是使胶料通过压出机连续地制成各种不同形状半成品的工艺过程，广泛用于制造轮胎胎面、内胎、胶管及各种断面形状复杂或空心、实心的半成品，也可用于包胶操作，是橡胶工业生产中的一个重要工艺过程。
高分子材料成型加工课后答案
熔体破裂：聚合物熔体在导管中流动时，如剪切速率大于某一极限值，往住产生不稳定流动，挤出物表面出现凹凸不平或外形发生竹节状、螺旋状等畸变．以至支离、断裂，统称为熔体破裂塑化：通过热能和(或)机械能使热塑性塑胶软化并赋予可塑性的过程假塑性流体：假塑性流体是指无屈服应力,并具有粘度随剪切速率增加而减小的流动特性的流体固化：固化是指物质从低分子转变为高分子的过程。
增塑剂：指用以是高分子材料制品塑性增加，改进其柔韧性、延展性和加工性的物质1、高分子材料的定义和分类高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂）在成型设备中受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。
分类：橡胶、塑料、化学纤维、涂料、粘合剂2 交联能影响高分子材料的哪些性能哪些材料或产品是经过交联的力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。
PF可用于电器产品 EP可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂 UP可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料 UF MF PE PVC PU 3、聚合物在成型过程中为什么会发生取向成型时的取向产生的原因及形式有哪几种取向对高分子材料制品的性能有何影响在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链会发生取向。
原因：①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同，由于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。
②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。
主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。
形式：非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向；结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加4、高分子材料添加助剂的目的：添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。
高分子材料成型设备第六章挤出机熔体输送4
作业
1.简述熔体在均化段的流动形式及挤出量计 算方法? 2.影响挤出量的因素主要有哪些? 3.如何确定挤出机的工作点?
Go to chapter6熔体的流率与压力的关系。随着机头压力 的升高，挤出量降低，而降低的快慢决定于螺杆特 性线的斜率。
2）口模特性线
挤出机机头是挤出机的重要组成部分，是物料流经 并获得一定几何形状、必要尺寸精度和表面光洁度 的部件。对于熔体在机头内的流动规律的研究是非 常重要的。 假定熔体为牛顿流体，当其通过机头时，其流率方 程为：
上式分别对H和θ求导，即可求出H最佳 和θ最佳
这时，θ最佳=30°。
（由于是牛顿流体，所以与实际17º 40´有区别）
4）截流比a (忽略δf)： a=Qp/Qd称为截流比，它反映了挤出机的实际工作 状态。 因Q= Qd-Qp，所以有： Q/ Qd= (Qd –Qp) )/ Qd =1- Qp/ Qd=1-a 当a=1时， Q=0，Qd=Qp 代表机头完全关闭，完全截流状态。 当0<a<1时 Q=Qd-Qp 代表挤出机正常工作状态。 当a=0时， Q=Qd 代表机头完全打开的状态。
3 6 • 经验公式： Q D n 10
• 按挤出制品线速度计算：
Q 60vg
（3）熔体输送能力的分析：
• 熔体的输送 Q = Qd - Qp - QL，实际的流动形式为： 熔体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。 • 忽略QL，经计算熔体输送能力为：
Q Q Q
d 2 2
2
P P2 n 1 L f 3
其中
1 2 2 D H sin cos 2
DH sin
高分子材料成型加工基础 第六章注塑成型
第六章注塑成型一、简答题1.简单描述一个完整的注塑过程。
塑化物料，注塑，保压冷却，开模，脱模，合模2.注塑制品有何特点。
壁厚均匀；制品上有凸起时，要对称，这样容易加工；为加强凸台的强度．要设筋，并在拐角处加工出圆角；倾斜的凸台或外形会使模具复杂化，而且体积变大，应该设计为和分型面垂直的形状；深的凹进部分．尽可能的集中在制品的同一侧；对于较薄的壁．为避免出现侧凹，可将制品上的凹孔设计成v形槽；所有的拐角处都应有较大的圆角。
3.注塑机有几种类型，包括哪些组成部分。
按传动方式：机械式注塑机，液压式注塑机，机械液压式注塑机按操纵方式：手动注塑机、半自动注塑机、全自动注塑机按塑化方式：柱塞式注塑机、预塑式注塑机、橡胶注塑机包括以下：注射装置、合模装置、液压电气控制系统4.柱塞在柱塞式注塑机中的作用。
柱塞将注塑力传递至聚合物，并将一定的熔料快速注射入模腔。
5.挤出机和注塑机的螺杆有何异同。
注塑机的螺杆存在前进、后退运动，多为尖头，压缩比较小6.为了防止“流涎”现象，喷嘴可采用哪几种形式，描述每种形式的工作原理。
小孔型：孔径小而射程长。
料压闭锁型：利用预塑时熔料的压力，推动喷嘴芯达到防止“流涎”弹簧锁闭式：用弹簧侧向压合顶针。
可控锁闭式：用液（或电、气）动控制顶针开闭7.锁模系统有哪几种型式，描述每种型式的工作原理。
液压式，轴杆式8.注塑机料筒清洗要注意哪些问题。
1.首先使用上要注意操作的问题。
2.如果加工的物料有腐蚀性，且停机后需要一定时间才开机，则要及时对料筒进行清洗。
清洗工作应在料筒加热情况下进行，一般用聚苯乙烯作为清洗料。
在清洗结束后，立即关闭加热开关，并做结束工作。
3.如果是一般物料，清洗时一定要升温到上次实验物料的熔点之上进行清洗，否则螺杆会扭断。
后在降温到所需温度进行实验。
4.清洗时可采用高低不同转速进行清洗，容易洗净。
最后在所需转速清洗，后进行实验。
9.嵌件预热有何意义。
为了装配和使用强度的要求，理解塑件内常常嵌入金属嵌件。
高分子材料成型设备第六章挤机挤出过程2
• •
挤出过程和挤出理论
TD方向的温度不均匀性（径向温差） 我们还会发现，垂直于物料流动方向的截面内的 各点之间的温度有时也不一致，我们称之为径向 温差（一般文献中记作TD方向的温度不均匀性）。 有的螺杆头部的径向温差竟达10℃以上。 温度波动对挤出质量的影响 制品产生残余应力、各点强度不均匀、表面灰暗 无光泽等。 努力方向是尽可能减少或消除这种波动和温差。 产生这种波动和温差的原因： 如加热冷却系统不稳定，螺杆转数的变化等，但 以螺杆设计的好坏影响最大。
三种物理状态将发生相互转化。
塑料(橡胶)的成型加工（压制、压延、挤出、注射
等）就是在粘流态下进行的。 •挤出机的工作过程就是这三种物理状态变化过 程的体现
挤出过程和挤出理论
1、挤出过程的四个阶段 塑料（橡胶)由料斗进入料筒后，随着螺杆的旋转而 被逐渐推向机头方向。经过以下四个阶段: 1）加料段---输送并开始压实物料 螺槽被松散的固体粒子（或粉末）所充满，物料开 始被压实。 2）压缩段---压实并熔融物料 a、由于阻力,物料被压实 由于螺槽逐渐变浅，以及滤网、分流板和机头的阻 力，在塑料(橡胶)中形成了很高的压力，把物料压 得很密实。
挤出过程和挤出理论
b、影响压力的因素
如果将沿料筒轴线 方向（包括口模） 测得的各点的物料 压力值作为纵坐标， 以料筒轴线为横坐 标作一曲线，即可 得到压力轮廓线。 图中为常规三段螺杆和料筒加料段内壁不开沟槽的 挤压系统的压力轮廓曲线，压力峰值位于计量段开 始处（或其前后）。
挤出过程和挤出理论
挤出过程和挤出理论
2）压力
a、压力的建立
挤出成型时，沿料筒轴线方向，在物料内部要建立 起不同压力，主要由以下两个方面的因素造成的：
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。
新型单螺杆挤出机PPT课件
（2）类型
直接抽气式：直接从套筒上抽气孔抽气。结构简单， 制造方便，但第一阶调压装置难于安排；
旁路式：开设旁路，设反向螺纹，料进入旁路进入排 气段，旁路布置调压阀方便，但结构复杂，制造麻烦， 且筒上加热圈布置困难。
中空式：反向螺纹加内部中空通道，制造困难，适用于 大型排气式挤出机。
尾部排气式:气体从螺杆中心扎到尾部排出.加 工复杂,且螺杆冷却受限制.
产量提高３０％。
参数：销钉直径、数量、排列方式、设置位置及 方向等见表2-3-6
（三）屏障型螺杆
出料槽
进料槽
结构特点：屏障段和普通螺杆结合 工作原理：熔体经这屏障时，小的固体颗粒在剪切
中升温熔化，大的被阻止在输入槽中，直至熔化， 保证输出均匀，输出前固分离。
屏障间隙
（四）DIS螺杆
进料槽
分流孔
a. 固体床易破碎：在常规三段螺杆中，当固体床宽度减 少至它的初始宽度的10%时。其物理性质极不稳定，固 体床易解体，形成固体碎片。
新型螺杆的设计
b. 固体碎片被融体所包围，不能直接获得外部热量，传 热慢
固体碎片混到已熔的塑料中，为熔体所包围，不能直接 与料筒壁接触而获得外部加热器的热量，只能从包围它 们的熔体中获得热量。由于熔融聚合物传热性能很差， 完全将这些碎片熔融将是很困难的，也是很慢的。
上常用的方法就是：1）加大长径比；2）提高螺杆转数； 3）加大均化段的螺槽深度等。 这些措施无疑取得了一定的成效，但成效有限，因为采 取上述措施并没有从根本上改变常规螺杆所存在的固有 缺点，这就促使人们突破常规全螺纹的形式，探索创造 新的螺杆结构。
新型螺杆的设计
4.2 几种常见的新型螺杆 针对常规螺杆存在的问题，对挤出过程进行了深入的研
第四节 挤出机新型螺杆的设计
• 1）可根据需要，任意组合。 • 2）最大特点是适应性强，专用性也强，易于获得最
佳的工作条件，在一定程度上解决了“万能”和 “专用”之间的矛盾。得到了越来越广泛的应用。
• 3）这种螺杆设计较复杂，在直径较小的螺杆上结构
实现有困难。
原螺杆作成一体；
• 屏障型、分流型螺杆多在均化段或熔融段来增设非
螺纹形式的各种区段，我们称之为螺杆元件。它们 可以与螺杆做成一体，也可以用连接的方法加到螺 杆本体（由加料段和压缩段组成）上。根据这些区 段的作用的不同，将它们分别称为输送元件、压缩 元件、剪切元件、均化元件等等。
• 特点 • 组合螺杆突破了传统常规全螺纹三段螺杆的框框，
入数值较小的主螺纹与机筒的缝隙中；
• g.能实现低温挤出，已熔融物料不再承受导致过热的
剪切，而获得低温挤出。
• 缺点
• a. 加工制造困难。由于主附螺纹螺距不等给加工制
造带来很多困难而影响它的推广；
• b. 熔融能力受到限制。由于它的固体床的宽度是由
宽变窄，因此不能自始至终保持固体床与料筒壁之 间的最大接触面积而获得来自料筒壁的最多热量， 从而使熔融能力受到限制；
• 3）熔融机理
• 工作时，物料由进料槽流入。只有熔融的物料和粒
度小于间隙△的固相碎片才能越过△（即图中划剖 面线处）而进入出料槽，而那些未熔的粒度较大的 固相碎片被屏障阻挡。
• a.剪切作用
熔料和未熔融但能通过△的固相碎片在通过△时，
受到强烈的剪切作用。
• b.混合作用
进入出料槽的物料在槽中产生涡流而得以混合。
100%），
• B.减少 MD方向温度波动和TD方向的温差. • C.改善塑化质量，提高混合均匀性和填充物
《高分子材料成型加工》课后习题参考答案
绪论习题与思考题 (1)第一章习题与思考题 (3)第四章习题与思考题 (5)第五章习题与思考题 (6)第六章习题与思考题 (9)第七章习题与思考题 (15)第八章习题与思考题 (17)第九章习题与思考题 (20)第十章习题与思考题 (22)绪论习题与思考题2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。
答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等；工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等；工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。
热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。
(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；)热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。
正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。
)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。
成型加工设备习题及答案
料卸料机构____和____密封件____。
9、密炼机常用转子的基本类型包括__椭圆形____、__圆形____和____三棱形____。
10、开炼机的混炼功率应是____牵引功率____和____加热功率____之和。
二、简答题
1、预热和干燥的目的是什么？有哪些方式？ 答：由于塑料加工中粒子料中间含有或夹带的水气及挥发物往往超过原材料允许的含 量，这会造成成型加工困难及加工后的制品有一定的外观或内在的缺陷，为了去除多余 的水气或挥发物，需采用一定的预热干燥手段。
A． 冷却螺杆，使螺杆的温度略低于料筒
B． 提高螺杆的转速
C． 在料筒内壁开设纵向沟槽
D． 升高料筒的温度
6、增大螺杆的长径比不可以达到的目的（ B ）
A． 改善塑料的温度分布
B． 降低挤出机的功率消耗
C． 减少挤出时的逆流和漏流
D． 使物料混合更均匀
7、下列关于压缩比的说法不正确的是（ B ）
A． 粉料的压缩比应大于粒状塑料的压缩比
第三章 挤出成型设备
A． 加料段的作用是加热和输送物料 B． 加料段物料始终保持固体状态 C． 加料段通常采用等深变距的螺杆 D． 挤出结晶性塑料加料段要长 11、下列关于压缩段的说法错误的是（ B ） A． 压缩段的作用是压缩与剪切作用 B． 压缩段物料全部是粘流状态 C． 压缩段一般采用等距变深的螺杆 D． 无定形塑料的压缩段比较长 12、结晶性塑料一般采用（ B ）螺杆 A． 渐变形螺杆 B. 突变形螺杆 C. 波纹型螺杆 D. 屏障形螺杆 13、为提高螺杆存在的熔融效率低、塑化混合不均匀等缺点，常采用的措施不包括（ C ） A． 采用高效螺杆 B． 加大螺杆的长径比 C． 减小均化段螺槽深度 D． 提高螺杆的转速 14、挤出成型的工艺流程是（ C ） A． 原料的准备、挤出物定型与冷却、挤出成型、干燥、预热、制品的牵引卷取 B． 原料的准备、挤出物定型与冷却、干燥、预热、挤出成型、制品的牵引卷取 C． 原料的准备、预热、干燥、挤出成型、挤出物定型与冷却、制品的牵引卷取 D． 原料的准备、挤出物定型与冷却、制品的牵引卷取、挤出成型、预热、干燥 15、对挤出生产率影响不大的是（ C ） A． 正流 B. 逆流 C. 横流 D. 漏流 16、下列关于温度与挤出成型关系的说法正确的是（ D ） A. 温度升高，制品形状稳定性好，所以应该尽量采用高温挤出 B．温度降低，物料粘度降低，有利于塑化，，所以应该采用低温挤出 C．温度太低，制品收缩增大，所以应该尽量采用高温挤出 D．温度太高，制品发黄，出现气泡，所以应该降低挤出温度 17、挤出成型过程中，制品横截面是靠哪个部件得到的？（ B ） A． 机头 B. 口模 C. 料筒 D. 分流梭 18、挤出成型模具被称为（ D ） A． 牵引装置 B． 挤出成型零部件 C． 口模 D． 挤出机机头 19、辅机的组成部分一般不包括（ C ） A． 定型装置 B． 卷取装置 C． 加热装置 D． 牵引装置 20、软管的生产过程与硬管不同之处在于（ A ） A． 定径方式不一样 B． 冷却方式不一样 C． 成型主机不一样
高分子材料成型设备第六章挤出机排气式和双螺杆挤出机7
六、排气机的主要参数
第一阶螺杆长占螺杆全长53—58%，其它各段比例 与普通螺杆相似。
泵比：第二均化段的螺槽深度与第一均化段的螺槽深度 之 比。
泵比x=hⅡ/hⅠ（⒈5—⒉0） 排气段的长度：（2~6）D
第十二节 双螺杆挤出机
一、概述
1、单螺杆机的缺陷：加料性能不好，粉料、 玻纤等较难加入；表面更新小，排气差； 自洁性差；物料停留时间长，颜料易变色， 排出产量低。 2、双螺杆机的优点：①加料容易，无回流， 粉尘的加工更好②物料停留时间短③排气 好④混合塑化优异⑤功耗低，可减少50% ⑥螺杆特性硬
三、不同双螺杆挤出机的应用
• 封闭式反向（转动）全啮合型（CICT）双螺杆挤出机 类型不同用途不同，选用时要 – 可用于异型材挤出（低的最大螺杆速度20~40r/min）； 根据所用原料的特性（如软硬、 – 可用于配料、连续的化学反应（高的最大螺杆速度 100~200r/min）； 粘度、热敏性、温度、形状(粉、 粒料、填充物）和加工目的 • 同向、啮合型（CICO）双螺杆挤出机 （成型产品及特点、混合、塑 – 封闭式啮合型双螺杆挤出机 炼等）选用相适应的双螺杆挤 • 应在低速下运转，主要应用于异型材挤出 出机。 – 自洁式双螺杆挤出机（ CSCO ） • 用于混合 • 非啮合型双螺杆挤出机 – 主要用于混合、排气、连续的化学反应。
二、双螺杆的分类与结构
按两根螺杆啮合与否
啮合型：自洁好，走“∞”。 非啮合型：自洁差，物料运动复杂。
按螺杆旋转的方向分
同向啮合：齿顶与齿根间隙小物料走“∞”路线， 混料好，多用混料造粒，自洁好。 异向啮合：齿顶与齿根间隙大，物料走“○”路 线，剪切强烈，塑化好，自洁差。
按两根螺杆轴线的相对位置分 平行双螺杆挤出机
第六章 高分子材料挤出成型
轴向 水平 运动 增大
固体输送理论
为了提高轴向水平运动：
● 螺杆表面光洁度增加；
● 螺杆中心通冷却水—物料与螺杆的表面摩擦 力减小；
● 料筒内壁光滑；
● 加料段特设纵向沟槽—物料与料筒表面的 切向摩擦力增加。
熔化理论
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，压缩大。 在压缩段：固相 液相转变 相迁移段 逐渐熔化
相当于一个螺距内的螺槽容积。
○ 单螺杆挤出机生产能力的计算
按粘性流体流动理论计算 把挤出机内的物料当作粘性流体，把物料的 运动看作是粘性流体流动来计算生产能力。 即为均化段熔体的流率：
Q= QD-（ QP+QL ）
几个假设： 塑料的流动是滞流（层流），为牛顿流体。 塑料的温度没有变化，当然其粘度也不变。 此段的螺槽宽度与深度之比>10。
单螺杆 螺杆式挤出机 双螺杆
多螺杆（行星螺杆挤出机） 其中以单螺杆最常用，也较为简单。
第一节 单螺杆挤出机的基本 结构及其作用原理
加料装臵
传动系统
挤出系统 单螺杆挤出机 加热和冷却系统 控制系统
料筒 螺杆 机头
口模
附属装臵
○ 料斗 即加料装臵，以保证物料向机筒供料。 有冷却夹套，有定时定量自动加料装臵。 ○ 料筒 是一个受压的金属圆筒，其外层有加热和冷 却系统。 料筒的作用 对塑料加热。 配合螺杆，使塑料塑化。 对塑料冷却的目的：防止停车时，因过热造成分解。
6.3 挤出成型的基本过程 ○ 塑化 在挤出机内将固体塑料加热，并依靠塑料 之间的内摩擦热使其成为粘流态物料。 ○ 成型 在挤出机螺杆旋转的推挤作用下，通过具 有一定形状的口模，使粘流态物料成为连续的 型材。 ○ 定型 用适当的方法，使挤出的连续型材冷却定 型为制品。