第七章-塑料挤出机
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过程
12
一、固体输送理论
1、理论依据 ①固-固摩擦静力平衡 ②假设：物料为密度固定的固体塞子、塞子与所有面接触
且摩擦系数恒定、摩擦系数无关密度而与温度有关、螺槽为 等深矩形并忽略杆筒间隙、料筒相对螺杆转动。 2、公式
其中，Qs为固体输送率；n为转速；h1为螺槽深；W为螺槽 平均宽度；Db为螺杆外径；e为螺棱法向宽度；θ为固体输送角； ψ为螺旋升角。
使ZT变小。 2、工艺条件
挤出量G：增则使熔融的发生和结束均推迟，ZT加长，末端 温度波幅增大，质量变坏。
3、螺杆几何参数 螺槽渐变度、螺棱料筒间隙
应用： 背压控制、渐变螺槽、间隙控制
16
三、熔体输送理论
1、理论依据 ①如何保证塑料在均化段完全塑化，并使其定压、定量和定
温地从机头挤出，以获得稳定的产量和高质量的产品。 ②假设：等温牛顿流体、粘度密度不变、层流、不可压缩、
等螺距、矩形等深槽并忽略曲率、因槽宽大故速度沿螺槽不变、 螺筒转动。 2、熔体的流动
正流、逆流、横流、漏流 3、流量公式
Q=Qz-Qp-QL
17
熔体输送理论的流量分析
1、螺杆转速n、直径D 2、均化段长度L3、螺棱宽度e3、螺棱螺筒间隙δ0 3、均化段螺槽深度h3
h3增1倍，则Qz增1倍，而Qp增7倍，有一个最优点。 4、出口处压力p2
第三节 挤出机结构与参数选用
本节将介绍三个部分内容： 一、挤压系统 二、传动系统 三、加热与冷却系统
23
一、挤压系统
挤压系统由以下几个部分组成： （一）螺杆 （二）料筒 （三）分流板和过滤网 （四）加料装置
24
（一）螺杆
螺杆是完成塑料塑化和输送的关键部分。挤出机的生产率、 塑化质量及动力消耗等都主要取决于螺杆的性能。
实际工作状态是螺杆特性线和口模特性线共同决定的。
21
3、综合工作点
1）实际工作图 不再是直线
2）考虑更多因素的实际工作图 n1、n2：不同转速n2>n1 k1：有压力调节，k2：则
无压力调节 Qu：观察制品均化度确
定的质量线 Tmax、Tmin：最大允许和
最小可能的熔体温度 W：经济挤出量下限线
22
空制品等 ➢ 还可进行塑料的造粒、为吹塑备料等
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
切割装置 卷取装置
牵引装置
定型装置 冷却装置 机头（口模）
➢ 2、型号表示：SJ-65/20A 塑料（S）挤出机（J），螺杆直径65mm，
螺杆长径比20，第一次改进（A）
10
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
13
固体输送理论的结论
1、Qs与n、h1成正比，与螺杆直径接近平方成正比； 2、Qs随固体输送角的增大而增大。 3、输送率与摩擦系数有关。欲达高输送率，需螺杆光滑、筒壁 轴向系数小而周向系数大； 4、输送区尽早建立较大压力有利于稳定输出；动力主要消耗在 料筒摩擦上；物料的性质和形状影响输送率、压力的建立和温 升。
常规螺杆（普通螺杆） 新型螺杆
25
1、常规螺杆的结构及参数
塑料在挤出机中存在三种物理状态（玻璃态、高弹态和粘流态） 的变化过程，每一状态对螺杆结构要求不同。
为此，通常将挤出机的螺杆分成三段： 加料段（固体输送段） 熔融段（压缩段，或过渡段） 均化段（计量段，或挤出段）。
26
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。
2、工作过程与螺杆的职能分区 固体输送、熔融、均化
3、挤出理论的三种过程 固体输送理论：描述加料区（固体输送区）内物料的固体输
送过程 熔融理论：描述过渡区（熔融区）的高弹态物料的变化过程 熔体输送理论：描述挤出区（均化区）的粘流态熔体的输送
均化段
口模
出料
19
1、螺杆特性线
流量公式化成： 忽略均化段入口处压力，则Δp可用机头压力p代替，
即可写成：
20
2、口模特性线
Q n （ ）p 1 2
机头的物料流率显然与机头压力成正比，即机头口模的流 动方程为：
口模特性线如OD1、OD2、OD3。 其斜率k与口模的结构、滤网设置 等有关。
8
3、控制系统
✓由电器、仪表和执行机构组成。 ✓可控制主机和辅机的拖动电机、驱动油泵、液压缸等机构的动 作。 ✓并检测主机和辅机的温度、压力等参数， ✓最终实现对整个挤出机组的控制和对产品质量的控制。
9
二、挤出机的分类与型号表示
➢ 1、国产塑料挤出机分类 按螺杆数：单螺杆与多螺杆 按是否排气：排气式与非排气式 按有无螺杆：螺杆式与无螺杆式 按螺杆位置：卧式与立式
一定的逆流和漏流有利于均化与混合。 5、分析的应用：
18
四、挤出机综合工作点
螺杆工作时，压力从均化段开始处往后逐渐升高；螺杆出口 处的压力为p，为最高压力处。
螺杆出口接机头，即口模。机头中的压力分布：螺杆的出口 或机头的入口处最高，往后逐渐降低，至机头出口降至零。
p2
p p1
两部分分别讨论…
熔融段
应用： 纵向锥度并开槽、强力冷却
14
二、熔融理论
1、理论依据 ①冷却实验 ②假设：过程稳定、固相为均匀连续体、熔融体温度范围窄
故与固相分界明确、螺槽截面为矩形、固体塞子厚度无限且密 度不变、速度不变。 2、公式
熔融区长度为：
15
熔融理论的结论
对熔融区长度的影响：
1、物料性能 比热容↓、导热系数↑、密度↑、熔融潜热↓ 、熔融温度↓，则
第四章 塑料挤出机
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本章内容
第一节 挤出成型工作原理及挤出机组组成 第二节 挤出成型理论简介 第三节 挤出机结构与参数选用 第四节 挤出机辅机 第五节 其它类型挤出机
2
第一节 挤出成型工作原理及挤出机组组成
➢ 挤出成型是塑料加工的重要成型方法之一 ➢ 大部分热塑性塑料都可以用挤出成型的方法加
工 ➢ 生产截面不变的连续产品，理论上可以无限长 ➢ 管、棒、板、薄膜、单丝、电线、异型材、中
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一、固体输送理论
1、理论依据 ①固-固摩擦静力平衡 ②假设：物料为密度固定的固体塞子、塞子与所有面接触
且摩擦系数恒定、摩擦系数无关密度而与温度有关、螺槽为 等深矩形并忽略杆筒间隙、料筒相对螺杆转动。 2、公式
其中，Qs为固体输送率；n为转速；h1为螺槽深；W为螺槽 平均宽度；Db为螺杆外径；e为螺棱法向宽度；θ为固体输送角； ψ为螺旋升角。
使ZT变小。 2、工艺条件
挤出量G：增则使熔融的发生和结束均推迟，ZT加长，末端 温度波幅增大，质量变坏。
3、螺杆几何参数 螺槽渐变度、螺棱料筒间隙
应用： 背压控制、渐变螺槽、间隙控制
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三、熔体输送理论
1、理论依据 ①如何保证塑料在均化段完全塑化，并使其定压、定量和定
温地从机头挤出，以获得稳定的产量和高质量的产品。 ②假设：等温牛顿流体、粘度密度不变、层流、不可压缩、
等螺距、矩形等深槽并忽略曲率、因槽宽大故速度沿螺槽不变、 螺筒转动。 2、熔体的流动
正流、逆流、横流、漏流 3、流量公式
Q=Qz-Qp-QL
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熔体输送理论的流量分析
1、螺杆转速n、直径D 2、均化段长度L3、螺棱宽度e3、螺棱螺筒间隙δ0 3、均化段螺槽深度h3
h3增1倍，则Qz增1倍，而Qp增7倍，有一个最优点。 4、出口处压力p2
第三节 挤出机结构与参数选用
本节将介绍三个部分内容： 一、挤压系统 二、传动系统 三、加热与冷却系统
23
一、挤压系统
挤压系统由以下几个部分组成： （一）螺杆 （二）料筒 （三）分流板和过滤网 （四）加料装置
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（一）螺杆
螺杆是完成塑料塑化和输送的关键部分。挤出机的生产率、 塑化质量及动力消耗等都主要取决于螺杆的性能。
实际工作状态是螺杆特性线和口模特性线共同决定的。
21
3、综合工作点
1）实际工作图 不再是直线
2）考虑更多因素的实际工作图 n1、n2：不同转速n2>n1 k1：有压力调节，k2：则
无压力调节 Qu：观察制品均化度确
定的质量线 Tmax、Tmin：最大允许和
最小可能的熔体温度 W：经济挤出量下限线
22
空制品等 ➢ 还可进行塑料的造粒、为吹塑备料等
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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
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1、挤出机（主机）
加热冷 却系统
挤压系 统
传动系 统
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挤出机主机
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2、辅机
切割装置 卷取装置
牵引装置
定型装置 冷却装置 机头（口模）
➢ 2、型号表示：SJ-65/20A 塑料（S）挤出机（J），螺杆直径65mm，
螺杆长径比20，第一次改进（A）
10
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
13
固体输送理论的结论
1、Qs与n、h1成正比，与螺杆直径接近平方成正比； 2、Qs随固体输送角的增大而增大。 3、输送率与摩擦系数有关。欲达高输送率，需螺杆光滑、筒壁 轴向系数小而周向系数大； 4、输送区尽早建立较大压力有利于稳定输出；动力主要消耗在 料筒摩擦上；物料的性质和形状影响输送率、压力的建立和温 升。
常规螺杆（普通螺杆） 新型螺杆
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1、常规螺杆的结构及参数
塑料在挤出机中存在三种物理状态（玻璃态、高弹态和粘流态） 的变化过程，每一状态对螺杆结构要求不同。
为此，通常将挤出机的螺杆分成三段： 加料段（固体输送段） 熔融段（压缩段，或过渡段） 均化段（计量段，或挤出段）。
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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。
2、工作过程与螺杆的职能分区 固体输送、熔融、均化
3、挤出理论的三种过程 固体输送理论：描述加料区（固体输送区）内物料的固体输
送过程 熔融理论：描述过渡区（熔融区）的高弹态物料的变化过程 熔体输送理论：描述挤出区（均化区）的粘流态熔体的输送
均化段
口模
出料
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1、螺杆特性线
流量公式化成： 忽略均化段入口处压力，则Δp可用机头压力p代替，
即可写成：
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2、口模特性线
Q n （ ）p 1 2
机头的物料流率显然与机头压力成正比，即机头口模的流 动方程为：
口模特性线如OD1、OD2、OD3。 其斜率k与口模的结构、滤网设置 等有关。
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3、控制系统
✓由电器、仪表和执行机构组成。 ✓可控制主机和辅机的拖动电机、驱动油泵、液压缸等机构的动 作。 ✓并检测主机和辅机的温度、压力等参数， ✓最终实现对整个挤出机组的控制和对产品质量的控制。
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二、挤出机的分类与型号表示
➢ 1、国产塑料挤出机分类 按螺杆数：单螺杆与多螺杆 按是否排气：排气式与非排气式 按有无螺杆：螺杆式与无螺杆式 按螺杆位置：卧式与立式
一定的逆流和漏流有利于均化与混合。 5、分析的应用：
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四、挤出机综合工作点
螺杆工作时，压力从均化段开始处往后逐渐升高；螺杆出口 处的压力为p，为最高压力处。
螺杆出口接机头，即口模。机头中的压力分布：螺杆的出口 或机头的入口处最高，往后逐渐降低，至机头出口降至零。
p2
p p1
两部分分别讨论…
熔融段
应用： 纵向锥度并开槽、强力冷却
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二、熔融理论
1、理论依据 ①冷却实验 ②假设：过程稳定、固相为均匀连续体、熔融体温度范围窄
故与固相分界明确、螺槽截面为矩形、固体塞子厚度无限且密 度不变、速度不变。 2、公式
熔融区长度为：
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熔融理论的结论
对熔融区长度的影响：
1、物料性能 比热容↓、导热系数↑、密度↑、熔融潜热↓ 、熔融温度↓，则
第四章 塑料挤出机
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本章内容
第一节 挤出成型工作原理及挤出机组组成 第二节 挤出成型理论简介 第三节 挤出机结构与参数选用 第四节 挤出机辅机 第五节 其它类型挤出机
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第一节 挤出成型工作原理及挤出机组组成
➢ 挤出成型是塑料加工的重要成型方法之一 ➢ 大部分热塑性塑料都可以用挤出成型的方法加
工 ➢ 生产截面不变的连续产品，理论上可以无限长 ➢ 管、棒、板、薄膜、单丝、电线、异型材、中