挤出机的实验讲义
挤出机的实验讲义
用双螺杆挤出机制备聚丙烯粒料一、实验目的1、了解塑料挤出成型的工作原理及双螺杆挤出机的构造。
2、熟悉双螺杆挤出机的操作。
二、实验原理与工作路线塑料的挤出造粒是用加热(或其他方法)使塑料成为流动状态。
然后在压力作用下，使其通过塑化而制成粒料，它是塑料加工业中应用最广的一种加工方法。
挤出一般包括三个阶段：第一个阶段是熔融，固态塑料在外部加热和内部摩擦热的作用下熔化，并在压力下按压实；第二阶段是成型，使熔料通过塑机在压力下成为一连续体，其形状与塑模截面相仿；第三阶段是定型，在外部冷却下使挤出的连续体失去塑性而切割成粒料。
挤出几乎能加工所有的具有塑性的塑料。
塑化是通过加热将塑料变成熔体，而塑化和加压可在同一个设备内进行，其定型仅为较简单的冷却。
塑料改性技术在近十年中也取得了较大的进步，尤其在塑料的填充、增强、增韧等方面都得到了广泛的应用，专用料技术受到许多塑料厂家的认同，如：阻燃的电线电缆专用料、耐候、防雾滴农膜母料、汽车专用料、家电专用料以及各种母粒的生产技术等，对我国的塑料行业的发展起到了推动作用。
1、双螺杆挤出机随着平行同向双螺杆挤出机传动系统等问题的逐步解决，螺杆输出总扭矩比6o年代初提高了3倍之多，已广泛应用于高填充混合、聚合物共混、脱出挥发物、反应挤出等工艺过程。
目前国内麸有30多家企业在生产同向旋转双螺杆挤出机。
如兰州兰泰塑料机械厂、上海第四化工机械厂、晨光院塑料机械研究所、北京丰阳贸集团、原航天部1院11所等。
国外主要的生产厂家有英国APV Baker公司、德国Krupp Werner&pfleider公司、Berstorf公司、意大利Maris公司、Bausanno 公司、日本东芝、制钢所、神户制钢所、美国Welding Engineers公司等。
双螺杆挤出机按两根螺杆的分布有啮合与非啮合之分，按旋向有同向旋转和异向旋转之别，按螺杆轴向排列有平行和锥形两类。
平行双螺杆的两根螺杆轴线互相平行、锥形双螺杆的两螺杆轴线相交成一角度。
第四章 塑料挤出机
新型螺杆
a.分离型螺杆 在压缩段增设了一条附加的副螺纹，将熔融物料和未 熔物料分离，从而促进未熔物料的熔化。
b.屏障型螺杆 在普通螺杆中设置屏障段，使未熔的固体不能通过。 这样，熔融的与未熔的分开，物料越过间隙时，受到剪 切作用，促进熔融。在大多数情况下，屏障段都设置在 靠近螺杆的头部
c.销钉螺杆
螺杆断面形状有两种： 矩形：装填面积大，机械加工容易，适合于加热段； 锯齿形：有利于塑料流动和塑化搅拌，能避免物料滞留， 适合于压缩段和均化段。
(5)螺杆材料
要求： 力学性能高，有足够的强度，以适应高温、高 压的工作条件； 机械加工性能好，有较好的切削加工和热处理 性能； 耐腐蚀，抗磨损； 取材容易。 常用的有：45钢；40Cr；合金结构钢；渗氮的 38CrMoAl等。
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料斗
料斗底部装有截断装置，以便调整和切断料流，料 斗的侧面装有视孔和标定计量装置 。
机头和模具
机头由合金钢内套和碳素钢外套构成，机头内装有 成型模具，机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为 平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以 必要的成型压力。
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塑料挤出机的分类
按螺杆数量分： 单螺杆、双（多）螺杆挤出机
12
结论：1、挤出机的螺杆越粗、加料段的螺槽越深、工作时 转速越高，则螺杆的输送能力就越强； 2、固体的输送率同螺杆表面与物料的摩擦系数、料筒内表 面与物料的摩擦系数有关； 3、固体输送区的动力主要消耗在料筒上，且转变为摩擦热； 4、物料的性质，料粒的几何形状对固体输送率、压力的建 立以及料温的升高都有直接的影响； 5、要达到较高的输送效率，需要有很光滑的螺杆表面和轴 向摩擦力很小而切向摩擦很大的料筒内表面。
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熔体输送理论 熔体输送理论研究如何保证塑料在均化段完全塑化，并使 其定压、定量和定温的从机头挤出，以获得稳定的质量和 高质量的产品。 结论：1、为提高挤出机的生产效率，可采用提高螺杆转 速，加大螺杆直径，增大均化段长度和螺棱宽度，减小料 筒与螺杆间隙等方法； 2、熔体在料筒出口处所受的压力越大，熔体粘度越 小，则逆流和
第5章 挤出机
第5章 注射机
第一节 挤出成形与挤出机 四、单螺杆挤出机的技术参数
5. 挤出机生产能力（产量）
用Q表示，单位为 。它是指加工某种塑料(如硬聚氯乙烯 HPVC)时，每小时挤出的塑料量，是一个表征机器生产能 力的参数。 6. 名义比功率 ' kW (kg h 1 ) 用 P 表示，单位为 。 它是指每小时加工1kg塑料所需的电动机功率，是一个 综合参数指标。
第5章 注射机
第一节 挤出成形与挤出机 二、挤出机的工作原理及组成
挤出机：挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身
挤出机 辅机： 机头、定型装臵、冷却装臵、牵引装臵、切割 组成 装臵、卷取装臵
控制系统
第5章 注射机
第一节 挤出成形与挤出机 二、挤出机的工作原理及组成 挤出成型工艺参数 温度 加料段的温度不宜过高，压缩段和 均化段的温度可高一些。
机头的温度控制在塑料热分解温度以下
口模的温度比机头温度可稍低一些， 但要保证塑料有良好的流动性。
塑料从粒料(或粉末)到粘流态，再从粘流态成型为制品 是经历了一个复杂的温度变化过程。如果我们将物料沿料 筒方向作位移坐标(横坐标)，而温度作纵坐标，将沿料筒 方向各点物料温度、螺杆和料筒温度值连成曲线(到机头为 止)，就会得到所谓的温度轮廓曲线，如图所示。
第5章 注射机 第二节 挤出机结构
第5章 注射机
第一节 挤出成形与挤出机 二、挤出机的工作原理及组成 (1) 挤出系统
1、挤出机(主机) (2) 传动系统
(3) 加热冷却系统 (1) 机头 组成 2、辅机
(2) 定型装置 (3) 冷却装置 (4) 牵引装置 (5) 卷取装置 (6) 切割装置
3、 控制系统： 主要由电器、仪表和执行机构组成
双螺杆挤出实验课件ppt
在取样分析时，要按照规定的取样点进行取样，保证样品 的代表性。同时要注意取样工具的清洁卫生，避免样品污 染。
参数控制
在调整双螺杆挤出机的参数时，要注意控制转速、温度、 压力等参数的变化范围，避免物料过度加热或压力过高导 致设备损坏或安全事故。
数据记录
实验过程中要及时记录各项数据，保证数据的准确性和完 整性。同时要对数据进行合理分析和解释，为实验结果评 估提供可靠的依据。
实验感想
通过实验，我对双螺杆挤出机的操作有了更深入的了解，认识到塑 料制品的生产过程和工艺特点。
实验不足与改进方案
实验不足
在实验过程中，我发现自己对双螺杆挤出机的操作还不够熟 练，需要进一步提高实验技能。
改进方案
多参加实验课程和培训，加强实践操作能力，提高对双螺杆 挤出机的认识和理解。
实验未来发展与展望
实验设备与材料介绍
01
02
03
双螺杆挤出机
由两个反向旋转的螺杆组 成，螺杆直径、长度、转 速等参数对实验结果有重 要影响。
实验材料
根据实验要求选择不同的 材料，如塑料、橡胶、食 品等。
辅助设备
包括喂料装置、加热冷却 系统、压力控制系统等。
02
实验操作流程
实验操作步骤详解
准备工作
熟悉实验原理和操作流程 ，准备好实验器材和试剂 。
取样分析
在实验过程中，定期取样分析物料 的性能，如密度、粘度、分子量等 。
实验操作步骤详解
记录数据
详细记录实验数据，包括物料的 流量、温度、压力、性能等参数 。
清洗机器
实验结束后，清洗双螺杆挤出机 和实验器具，整理实验现场。
实验操作注意事项
注意安全
双螺杆挤出机操作过程中有一定的危险性，操作人员必须 熟悉实验流程和设备操作方法，遵守安全规定。
双螺杆挤出机造粒实验
双螺杆挤出机造粒实验一、实验目的：1、了解同向双螺杆挤出机的结构特点，工作原理；2、熟悉原材料和辅助材料的性能，了解试样条的配方和配料操作；3、掌握双螺杆挤出机组的操作和造粒工艺条件，为注射成型实验提供合格粒料。
二、实验原理及工艺流程造粒是将树脂及各种助剂经计量、混合及塑化制成便于成型的密实的圆柱形、立方形、球形颗粒的操作过程。
得到的粒料可作为塑料注射成型、挤出成型等塑料成型的原料。
造粒的方法有很多种，挤出造粒是一种最常用的方法。
其优点为：产品质量稳定、自动化水平及生产效率高。
挤出造粒工艺一般有热切和冷切两种造粒方法，采用那种造粒方式，由物料的性能决定，聚乙烯、聚丙烯一般采用冷切粒，聚氯乙烯一般采用热切粒方式。
冷切法是物料由挤出机塑化后成圆条状挤出，经水冷后再将圆条状的挤出料牵引至切粒机切成圆柱形颗粒。
热切法是把旋转的刀片紧贴在机头模板上，直接将刚挤出的圆条状塑料切成粒料。
本实验采用水冷拉条冷切法。
实验所用的SHJ-20型同向平行双螺杆挤出机，由南京杰亚装备有限公司制造。
双螺杆挤出机的口模为两孔模板，两孔的直径均为3.3mm。
双螺杆挤出机是在单螺杆挤出机的基础上发展起来的。
与单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机具有加料容易、混合优异、塑化效果好和低的功率消耗，同向旋转的双螺杆啮合处剪切速度较高，能刮去各种积料，具有较好的自洁作用。
因此同向双螺杆挤出机被广泛应用于共混、改性、填充和增强等工艺中。
同向双螺杆挤出机配备不同的技术参数和特定的工艺结构，再分别配以相应辅机即可组成各类性能优越的同向双螺杆挤出造粒机组。
实验原理：同向平行双螺杆挤出机的核心部件是一对轴线平行设置、螺杆元件相互啮合，同向旋转的螺杆。
同向旋转的双螺杆在啮合处的转速方向相反，当进入螺杆的物料由一根螺杆送至啮合区时，受到挤出和剪切，同时又被另一根螺杆的反向速度托起，物料由一根螺杆转到另一根螺杆使之在两根螺杆与机筒内腔所形成的“∞”字型螺槽内依靠摩擦机理和正位移输送机理实现有效的输送。
第2讲-挤出机
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。
压缩段的长度，主要与塑料的熔点等性能有关。 如熔化温度范围宽（PVC），压缩段最长；而熔化温度很 窄（PA），压缩段很短，甚至只有一个螺距的长度。
定长 装置 冷却 装置 定型 装置 机头
切割 装置
牵引 装置 挤出机 主机
挤出机辅机
机头的型孔决定制 品断面的形状，不 同的制品可更换
机头
定型装置 冷却装置
使挤出的 制品充分 冷却固化
牵引装置 切割装置
作用：稳定挤 出型材的形状， 对其表面进行 修正。 将挤出制品引出，牵引 速度的大小可以调节断 面尺寸，对生产效率有 一定的影响。
概述
2 、挤出机的工作过程
• 挤出过程是这样进行的：将塑料加热，使之呈粘流状 态，在加压的情况下，使之通过具有一定形状的口模 而成为截面与口模形状相仿的连续体，然后通过冷却， 使其具有一定几何形状和尺寸的塑料由粘流态变为高 弹态，最后冷却定型为玻璃态，得到所需要的制品。 （玻璃态----高弹态----粘流态----高弹态----玻璃 态）
上料方法有弹簧上料、鼓风上料、真空上料、运 输带传送及人工上料等。
根据需要还可配有保温夹套、定时定量自动加料
装置以及可视装置等。
料
筒
工作环境：料筒是在高压、高温、严重的磨损、一定
的腐蚀条件下工作的。
材质： 45号钢、40Cr、38CrMoAL等。 作用： 传热（加热或冷却） 、配合螺杆加强塑化
挤压机技术讲座
JSW挤压造粒机技术讲座
2) 挤压机螺杆 形式：双螺杆同向旋转自清洗形式 直径：387mm 长径比L/D：24.5 长度：9481.5mm 螺杆转速：2445rpm/194 rpm 轴封形式：ABC SEAL密封 3) 进料段筒体 数量：1段 4) 中间段筒体 数量：3段 5) 出料段筒体 数量：3段 6)筒体加热方法：热油加热计负荷：17500kw 输入转速：1000rpm 两个输出速度：高速：240rpm 低速：190rpm (g)齿轮经过研磨，渗碳，是双头减速螺旋齿轮，串联两个推力球轴承以吸收 推力载荷。 (h)配置润滑油站，设油泵，油冷器，双联油过滤器，对主齿轮箱进行强制润 滑，油压与主电机进行连锁，油箱配有电加热器。 挤压机螺杆/筒体 (a)下料斗位号： 挤压机筒体入口侧，带金属滤网，检查门、视窗，N2 吹扫口。 (b)挤压机筒体 C1：下料 C2～C7：送料 筒体部件通过一个中间部件与齿轮减速箱连接。 C5是排气段（排气孔已被盲死）
JSW挤压造粒机技术讲座
４）当节流阀打开形成一个狭窄的缝隙时，高的熔融流体压力（较高的能量） 强制熔融树脂必须通过通道，因此，进料和挤压螺杆给物料提供了一个较高的 减切力，这个力表示为KW.H（从螺杆驱动的动能转换而来），这个值可以用来 粗略的估计对在线树脂做了多少挤压工作。这样，混炼/熔融可以通过调节节流 阀的打开进行有效控制。对于挤压机，熔融指数、进料量、转速、节流阀开度、 筒体温度是基本的操作参数。 2、熔融树脂进入到连接在节流阀端部的换向阀中 换向阀即可以把聚丙烯排向地面，也可以引导其进入换网器。这个操作是用 来把挤压机内部脏的聚丙烯排出，检查进料树脂的熔融状况，然后把它们送入 到下游设备中。 3、聚丙烯杂质在换网器中过滤掉，熔融树脂强制通过模板，进行切粒。换网器 有两个带有熔融流体通路的滑杆，并附带有滤网和圆筒形破碎板，当滤网堵塞， 滑杆需要切换，更换滤网，降低树脂压力，提高对产品有效的过滤能力。
实验3反应挤出实验尼龙聚乙烯反应性共混ppt课件
• 尼龙与聚乙烯共混的相容剂可以通过聚乙烯接枝 马来酸酐与尼龙进行反应性挤出来制取，其原理 如下：
C H 2 -C H -
+N H 2
C HC H 2
CC OO O
C H 2 -C H C H -C H 2 -C O O H
OC -N H -
PA6-PE的嵌段〔或接枝〕共聚物
• 尼龙与聚乙烯的嵌段〔或接枝〕共聚物，它 们在熔融挤出共混过程中可以对尼龙和聚乙 烯可以起到共混相容剂的作用：
⑵扫描电子显微镜〔SEM）——取简单机械共混物和反应 性共混物的挤出料条各一根，将它们置于液氮中冷冻1～ 2min，用钳子将其掰断，在断面上进行喷金处理后，使用 扫描电子显微镜观察断面处的共混形态。
简单机械共混物
反应共混物
图1 PA6/聚乙烯共混物的扫描电子显微镜照片
C. PA6/聚乙烯共混物的力学性能
• 尼龙分子链上的酰胺键吸水，导致尼龙制品吸湿 性较高，导致制品的尺寸稳定性、电性能、以及 机械强度受到不利影响
• 其次，PA6和PA6,6的低温韧性较差，低温下受 力易发生脆性破坏；另外尼龙价格较高
• 这些不足一定程度上限制了尼龙的应用
• 采用聚乙烯(PE)与尼龙〔PA〕进行共混可以 改进和提高尼龙的上述性能
⑴将PA6、PA6/聚乙烯机械共混物和反应性挤出共混物各 1.5Kg置于气流干燥器中于100℃下干燥8小时以上，以去除 树脂中的水份。
⑵打开塑料注塑机电源开关，将注塑机各段温度设定。
⑶将三种物料分别在塑料注塑机上制备出供拉伸、冲击、弯 曲试样各10根。
⑷将试样在室温下放置一天，量取试样尺寸后，按照测试标 准分别测定试样的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度和简支 梁缺口冲击强度。
第三章(挤出机)
第一节 概述
一、挤出成型的过程 塑料原料
加热相变 挤出主机
塑料熔体
加压
挤出模具（机头） 切割 切割装置
初始形状的连续
定型 冷却（定型）装置
最终形状的连续体
一定规格的制品
二、挤出成型的特点
1、由于挤出过程具有连续性，故可生产任意长度的制品， 并且效率高、易实现生产过程的自动化。 2、应用范围广，能加工绝大多数的热塑性塑料和一些热固 性塑料。 制品成型：管材、板材、棒材、异型材、薄膜、丝、带 等； 原料准备工序：混合、塑化、脱水、着色、造粒、压延 喂料等； 半成品的加工：电缆料、色母料等。 3、由于挤出机结构简单，操作方便，成本低，故投资少， 收效快。
四、新型过滤器：长效，快换，不停机，多功能
五、静态混合器
在螺筒内加装分流、汇合混炼元件，让物料在流动的过 程中实现混 炼、均化的作用， 而不需要螺杆的 转动和螺棱的搅动。 ①Kenics静态混合器 ②Ross静态混合器 ③Sulzer静态混合器
第七节 加料装置
一、料斗的形式 圆形锥底、方形锥底、自热干燥料斗 二、上料方式 人工、鼓风、弹簧、真空（可以除去原料 中的空气和湿气） 三、强制加料结构 1、防止架桥 2、定量施压加料，有搅拌、螺旋、活塞等方式 四、加料装置的基本要求 1、有自动上料装置和计量器； 2、带有预热干燥或抽真空装置； 3、进料均匀； 4、如需混用两种或以上物料，需搅拌装置。
（一）固体输送理论
如计算固体输送流率，必把料筒转动线速度V= пDn， 该段的物料运动假设为理想化的物理模型。
流率Q = Vp1 F
= πD b n(tgφtgθ ) /( tgφ + tgθ ) F = ∫ (2πR − Pe / sin α )dR
挤出实验实验报告
实验二 pp/pe双螺杆挤出实验目的1. 理解双螺杆挤出机的基本工作原理，学习挤出机的操作方法。
2. 了解聚烯烃挤出的基本程序和参数设置原理。
实验原理在塑料制品的生产过程中，自聚合反应至成行加工前，一般都要经过一个配料混炼环节，以达到改善其使用性能或降低成本等目的。
传统方法是用开炼机和密炼机，但是效率低下，不能满足生产提高的需要，随后便产生了单螺杆挤出机，继而发展了双螺杆挤出机。
双螺杆挤出机具有塑化能力强，挤出效率高，耗能低，混炼效果好，自清洁能力等吸引了塑料行业的注意并取得了迅速发展。
另外挤出机也是塑料生产应用最广泛的机器，使用不同的机头可以挤出不同的产品，如型材、片材、管材和挤出吹膜等。
因而挤出机在塑料加工行业有其它机器无法替代的重要性。
本实验使用双螺杆挤出机挤出物料切粒，是生产色母料的工艺过程，如果在侧喂料口或者将物料与颜料在捏合机中混合加料，挤出的产品则为色母料，另外如果换为其它机头即可用于生产各种相应产品。
同向旋转双螺杆挤出机组的结构与其它挤出设备一样，包括传动部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等。
由于双螺杆挤出机物料输送原理和单螺杆挤出机不同，通常还有定量加料装置。
鉴于同向双螺杆挤出机在塑料的填充、增强和共混改性方面的应用，为适应所加物料的特点及操作的需要，通常在料筒上都设有排气口及一个以上的侧加料口，同时把螺杆上承担输送、塑化、混合和混炼功能的螺纹制成可根据需要任意组合的块状元件，像糖葫芦一样套装在芯轴上，称为积木组合式螺杆，其整机也称为同向旋转积木组合式双螺杆挤出机。
挤出机的结构包括以下几个部分：(1)传动部分传动部分就是带动螺杆转动的部分，它通常由电动机、减速箱和轴承等组成，在挤出过程中，要求螺杆在一定的转速范围内运转，转速稳定，不随螺秆负荷的变化而变化，以保证制品的质量均匀一致。
为此。
传动部分一般采用交流整流电动机、直流电动机等装置。
(2)加料部分加料部分一般由传动部分、料斗、料筒、螺杆等组成。
双螺杆挤出实验课件ppt
目 录
• 双螺杆挤出机简介 • 双螺杆挤出实验准备 • 双螺杆挤出实验操作 • 双螺杆挤出实验结果分析 • 双螺杆挤出实验总结与展望
01
双螺杆挤出机简介
双螺杆挤出机的定义
01
双螺杆挤出机是一种通过旋转的 螺杆将物料输送、压缩、熔融， 并最终挤出的设备。
02
它广泛应用于塑料、橡胶、食品 等行业的加工，清理 实验现场，整理实验数据 。
实验操作技巧
1 2
参数调整
根据实验需求，合理调整双螺杆挤出机的转速、 温度、压力等参数，以达到最佳的挤出效果。
观察与记录
在实验过程中，要时刻观察双螺杆挤出机的运行 状态，准确记录各项数据，以便后续分析。
3
安全操作
确保在操作过程中遵守安全规定，避免发生意外 事故。
回归分析
利用回归分析方法，建立双螺杆挤出 过程的数学模型，以预测不同工况下 的性能参数。
对比分析
将实验结果与理论模型进行对比，验 证模型的准确性和适用性。
因素分析
通过单因素或多因素方差分析，研究 不同因素对双螺杆挤出过程的影响程 度和交互作用。
实验结果误差分析
测量误差 由于温度、压力和扭矩等参数的 测量存在一定的误差，因此需要 进行误差分析以评估测量精度。
。此外，我们还发现双螺杆挤出机的压力和温度分布对产品质量和生产
效率有显著影响。
03
实验结论
通过本次实验，我们深入了解了双螺杆挤出机的性能特性，为其在实际
生产中的应用提供了有力支持。
实验不足与改进
实验操作问题
在实验过程中，由于操作不熟练 ，导致部分数据出现异常。未来 应加强对实验人员的培训，提高
操作水平。
挤出机挤出成型与注塑机注射成型实验
挤出机挤出成型与注塑机注射成型实验实验用挤出成型机型号：SJSZ-10A微型双螺杆挤出机（武汉瑞鸣）实验用注射成型机型号：SZ-15微型注射机注塑成型机（武汉瑞鸣）1、挤出机工作原理：挤出机的功能是采用加热、加压和剪切等方式，将固态塑料转变成均匀一致的熔体，并将熔体送到下一个工艺。
熔体的生产涉及到混合色母料等添加剂、掺混树脂以及再粉碎等过程。
成品熔体在浓度和温度上必须是均匀的。
加压必须足够大，以将粘性的聚合物挤出。
挤出机通过一个带有螺杆和螺旋道的机筒完成以上所有过程。
塑料粒料同规格机筒一端料斗进入机筒，然后通过螺杆传送到机筒的另一端。
为了有足够的压力，螺杆上的螺纹的深度随着到料斗的距离的增加而下降。
外部的加热以及在塑料和螺杆由于摩擦而产生的内热，使塑料变软和熔化。
不同的聚合物及不同的应用，对挤出机的设计要求常常也是不同的。
许多选项涉及到排出口、多个上料口，沿着螺杆特殊的混合装置，熔体的冷却及加热，或无外部热源（绝热挤出机），螺杆和机筒之间的间隙变化相对大小，以及螺杆的数目等。
例如，双螺杆挤出机与单螺杆挤出机相比，能使熔体得到更加充分的混合。
2、挤出机的构成：由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。
2.1 挤压系统挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。
2.1.1 螺杆：是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度耐腐蚀的合金钢制成。
螺杆一般在有效长度上分为三段，按螺杆直径大小螺距螺深确定三段有效长度，一般按各占三分之一划分。
料口最后一道螺纹开始叫输送段：物料在此处要求不能塑化，但要预热、受压挤实，过去老挤出理论认为此处物料是松散体，后来通过证明此处物料实际是固体塞，就是说这里物料受挤压后是一固体象塞子一样，因此只要完成输送任务就是它的功能了。
第二段叫压缩段，此时螺槽体积由大逐渐变小，并且温度要达到物料塑化程度，此处产生压缩由输送段三，在这里压缩到一，这叫螺杆的压缩比－－3：1，有的机器也有变化，完成塑化的物料进入到第三段。
4 塑料挤出机
• 3. 控制系统：转速、功率、协调运行、检 测、温度、压力、流量。
8
卷装软管
9
塑料管材机组 上海
10ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
SJ-3三色饮料吸管机
11
二、挤出机的分类与型号表示 按螺杆数目分：单螺杆、 双螺杆、多螺杆。
12
13
据是否有螺杆存在分为： 螺杆式挤出机和柱塞式挤出机。
z
vz
0
31
2.4.2运动方程（ Navier—Stokes方程）
动量守恒原理在流体运动中的表现形式。
对于聚合物来说，重力和惯性力比作用在流体上的 其他力小得多，可以忽略，并且熔体不可压缩，则 运动方程可以表示如下：
vx
vx x
vy
vx y
vz
vx z
P x
xx x
yx y
zx z
第四章 塑料挤出机
第一节 挤出生产原理及挤出机组成
1
聚合物挤出成型和注射成型是高分子材料产 品制造领域的两大加工技术，其中挤出成型能够 模塑成型所有的热塑性塑料和某些热固性塑料， 主要应用于管材、线材、板材、棒材、片材和异 型材制品的成型。
由于挤出成型具有效率高、投资少、制造方 便、连续性生产和环境清洁等优点而成为塑料制 品主要的成型方法之一，成型的塑料制品已广泛 应用于医疗、通讯、农业、建筑、石油化工、轻 工等国民经济的各个行业。据统计，挤出制品的 产量已占整个塑料制品总产量的40%以上。
SJ—120
17
第二节 挤出理论简介
2.1塑料概述 2.2 流动的基本类型 2.3 非牛顿流动 2.4 挤出流动基本理论
18
第四章-螺杆挤出机-1(新)PPT课件
.
53
（一）常规螺杆 一、评价螺杆的标准及设计时应考虑的因素 1、评价螺杆质量的标准有： ①塑化质量 一根螺杆必须能生产出合乎质量要
求的制品。即制品：
A、具有合乎要求的各种性能。具有合乎规定的物 理、化学、力学、电学性能；
擦系数是随温度而变化的。
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3.2.4 均化段的熔体输送理论
熔体输送理论亦称流体动力学理论，是研究 在单螺杆计量段如何保证物料的彻底塑化， 并使之能定压、定量和定温地从机头挤出， 以获得稳定的产量和高质量的挤出制品。
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3.2.4. 五个基本假设
假设机筒旋转， 螺杆相对静止,机 筒以原来螺杆相 反方向运动，将 螺槽展开如图221
橡胶挤出成型：胎面、内胎、胶管
合成纤维：螺杆挤出熔融纺丝、溶液纺丝
挤出成型是高聚物加工领域中生产率高、适应性强、 用途广泛、所占比重最大的加工方法。
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挤出还可用于塑料染色、混炼、塑化 造粒、共混改性等。以挤出为基础，配合 吹胀和双轴拉伸：吹塑薄膜和拉幅薄膜。
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PVC管生产线
正流流量
逆流流量
漏流流量
式中：η1和η2——分别是螺槽中和螺杆和机筒间隙 中物料的粘度
p——机头压力
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3.2.4.4 螺杆特性曲线
生产率公式可写成
A、B、C仅与螺杆的结构参数有关，对于给 定的螺杆为常数。
温度和螺杆转速恒定不变时， η1和η2可看作 常数，式（2-62）为直线方程，如对同一螺杆不 同的n作Q-p图，可作出图2-27的螺杆特性曲线。
1 挤出机讲义
挤出过程：分为两个阶段：
第一个阶段是使固态塑料塑化(即变成粘
性流体)并在加压情况下使其通过特殊形状的
口模而成为截面与口模形状相仿的连续体；
第二阶段则是用适当的处理方法使挤出
的连续体失去塑性状态而变为固体，即得所
需制品。
塑化的方式： 挤出工艺可分干法和湿法两种 ：
①干法的塑化是靠加热将塑料变成熔体， 而塑化和加压可在同一个设备内进行。 ②湿法的塑化则是用溶剂将塑料充分软 化，因此塑化和加压必须分为两个独立的 过程，而且定型处理必须采用比较麻烦的 溶剂脱除，同时还得考虑溶剂的回收。
挤塑过程的三个主要参量及其波动 三个主要波动 • 温度及其波动 • 压力及其波动 • 产量及其波动
温度或者热量的来源？
主要有哪些波动？ 压力来源？
危害是什么？
1. 螺杆结构设计不合理
关系：互相制约、互相影响 2. 机筒结构设计不合理 原因： 影响： 1. 残余应力，强度不均，变形开裂 3. 机头结构设计不合理
螺杆结构设计不合理螺杆结构设计不合理机筒结构设计不合理机筒结构设计不合理机头结构设计不合理机头结构设计不合理加热冷却系统不稳定加热冷却系统不稳定螺杆转速控制不稳定螺杆转速控制不稳定物料量的加入不稳定物料量的加入不稳定残余应力强度不均变形开裂残余应力强度不均变形开裂颜色不均甚至变色颜色不均甚至变色表面灰暗无光泽表面灰暗无光泽形状和尺寸不准确形状和尺寸不准确三大挤塑理论和相应的数学模型计量段均化段熔化段压缩段固体输送理论固体输送理论固体熔化固体熔化压缩压缩理论理论熔体输送熔体输送计量计量理论理论为获得最大的固体输送速率可从挤挤出机结构出机结构和挤出工艺挤出工艺两个方面采取措施1从挤出机结构角度来考虑增加螺槽深度是有利的但会受到螺杆扭矩的限制
第二节挤出过程和挤出理论
• 塑料由料斗进入料筒后，随着螺杆的旋转而被逐
渐推向机头方向。
• 1、加料段---输送并开始压实物料 • 螺槽为松散的固体粒子（或粉末）所充满，胶料
开始被压实。
• 2、压缩段 • 1)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，在塑料中形成了很高的压力，把物料压得 很密实。
筒上的沟槽深度变化、螺距的改变）
b.分流板、滤网Biblioteka 口模产生的阻力， c.压力的建立是挤出成型制品的重要条件
压力的建立也是物料得以经历物理状态变 化、得到均匀密实的熔体、并最后得到 成型制品的重要条件之一。
2）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 压力值作为纵座标， 以料筒轴线为横座 标做一曲线，即可 得到所谓压力轮廓 线，如右图所示。
L／Ds－一螺杆的长径比 L —— 螺杆的长度（螺杆的有效工 作长度）
P 一--螺纹头数i·
B ——螺纹槽的轴向宽度
Bb——机筒内表面处螺纹槽的轴向 宽度
Bs——螺杆螺纹槽根处的轴向宽度
B(r)——螺杆螺纹槽在任意半径处
的轴向宽度 W(r)---- 垂 直 于 螺棱的任意半 径处的螺槽宽度 Wb——机筒内表面处垂直于螺棱的 螺槽宽度 Ws——螺杆根径处垂直于螺棱的螺 槽宽度
（二）参变量
描写这一过程的参量有温度、压力、流率（或挤出 量、产量）和能量（或功率）。有时也用物料的 粘度，因其不易直接测得，而且它与温度有关， 故一般不用它来讨论挤出过程。
1、温度
温度是挤出过程得以进行的重要条件 之一。如前所述，物料从加入料斗到 最后成型为制品是经历了一个复杂的 温度过程的。
率波动、温度波动、压力波动。这些波 动也是评价挤出质量、挤压系统好坏的 标准之一。
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用双螺杆挤出机制备聚丙烯粒料一、实验目的1、了解塑料挤出成型的工作原理及双螺杆挤出机的构造。
2、熟悉双螺杆挤出机的操作。
二、实验原理与工作路线塑料的挤出造粒是用加热(或其他方法)使塑料成为流动状态。
然后在压力作用下，使其通过塑化而制成粒料，它是塑料加工业中应用最广的一种加工方法。
挤出一般包括三个阶段：第一个阶段是熔融，固态塑料在外部加热和内部摩擦热的作用下熔化，并在压力下按压实；第二阶段是成型，使熔料通过塑机在压力下成为一连续体，其形状与塑模截面相仿；第三阶段是定型，在外部冷却下使挤出的连续体失去塑性而切割成粒料。
挤出几乎能加工所有的具有塑性的塑料。
塑化是通过加热将塑料变成熔体，而塑化和加压可在同一个设备内进行，其定型仅为较简单的冷却。
塑料改性技术在近十年中也取得了较大的进步，尤其在塑料的填充、增强、增韧等方面都得到了广泛的应用，专用料技术受到许多塑料厂家的认同，如：阻燃的电线电缆专用料、耐候、防雾滴农膜母料、汽车专用料、家电专用料以及各种母粒的生产技术等，对我国的塑料行业的发展起到了推动作用。
1、双螺杆挤出机随着平行同向双螺杆挤出机传动系统等问题的逐步解决，螺杆输出总扭矩比6o年代初提高了3倍之多，已广泛应用于高填充混合、聚合物共混、脱出挥发物、反应挤出等工艺过程。
目前国内麸有30多家企业在生产同向旋转双螺杆挤出机。
如兰州兰泰塑料机械厂、上海第四化工机械厂、晨光院塑料机械研究所、北京丰阳贸集团、原航天部1院11所等。
国外主要的生产厂家有英国APV Baker 公司、德国Krupp Werner&pfleider公司、Berstorf公司、意大利Maris公司、Bausanno公司、日本东芝、制钢所、神户制钢所、美国Welding Engineers公司等。
双螺杆挤出机按两根螺杆的分布有啮合与非啮合之分，按旋向有同向旋转和异向旋转之别，按螺杆轴向排列有平行和锥形两类。
平行双螺杆的两根螺杆轴线互相平行、锥形双螺杆的两螺杆轴线相交成一角度。
平行双螺杆按结构可分为整体型、组合型和双单螺杆双阶型(即由双螺杆过渡到单根螺杆挤出)等多种型式。
平行同向双螺杆挤出机组与其它挤出设备一样，包括传动部分、挤压部分、加热冷却系统、电气与控制系统及机架等（见图1）。
（1）传动系统传动系统是带动螺杆转动的部分，由电动机、减速箱和轴承等腰等组成。
国际上著名的同向双螺杆挤出机生产厂商W&P公司将螺杆传动的扭矩(M) 与中心距(Lc)之比M/Lc作为表征啮台同向双螺杆挤出机性能的指标之一。
M/Lc 比值大，螺杆所能传递的扭矩越大，挤出机的产量越高。
而螺杆所所能传递的扭矩是由减速箱所决定的。
减速箱是双螺杆挤出机的关键部分之一。
要求它能够输出大的扭矩，使挤出机具有高产量的特性。
扭矩越高，减速箱中齿轮、输出轴、轴承等部件以及螺杆的芯轴、螺纹套、捏合盘等零件的设计制造就越困难。
国产减速箱大都为内齿或外齿三轴传动。
即一个外齿轮或内齿轮同时带动两根距离(中心局)很近的输出轴同向转动。
（2）加料部分加料部分一般由传动部分、料斗、料筒和螺杆组成。
料斗底部有截断装置，以便调节和切断料流。
电机的转速由专门的仪表来控制，可通过控制电机的转速来实现定量供料。
（3）机筒由于塑料在机筒内经受高温高压，因此机筒的功用主一承压容器和加热室。
在机筒外部附有加热设备、温度自控装置及冷却系统。
（4）螺杆元件及其特点螺杆是挤出机的心脏。
组合式双螺杆的结构元件有多种多样的型式，一般有输送元件(螺纹套)、剪切元件(齿形盘)、混合元件、压缩元件和捏合元件等，将其组装到螺杆芯轴上形成整条螺杆后可以达到不同效果的连续输送、加压、塑化、排气和均化等目的。
如混炼用的组合式双螺杆，物料自料斗加入后由输送螺纹元件送至剪切和混合元件一捏合块处，使塑料和添加剂在此得到剪切、混合和塑化。
捏合块后的挡环则起阻挡料流、升高前段料的压力以强化捏合块的剪切作用。
齿形混合盘可用于增强物料的混合均化作用。
单双螺汗双阶型双螺杆挤出机，大都是先以双螺杆加料、压缩、混炼和塑化，然后由单根螺杆实现挤出，这样可防止和降低出料波动和实现低温挤出。
螺纹元件有以下特点：1．异向旋转双螺杆螺纹元件—般为整体式的，以保证啮合精度，尤其是对锥形双螺杆。
2．同向旋转双螺杆的螺纹元件可分为正向螺纹输送元件和反向螺纹输送元件。
前者又有单头、双头、叁头之分。
单头螺纹螺槽较深，输送能力大，剪切作用小，主要用于输送；双头螺纹螺槽稍浅，剪切作用中等，用于良好的混合和输送；叁头螺纹螺槽浅，剪切作用强，输送能力低，适于高剪切混合。
反向螺纹输送元件的输送方向与挤出方向相反，作为阻力元件，用于形成密封和建立高压利于排气脱挥。
捏合盘元件是一种装于双螺杆芯轴上的具有很强剪切和混合作用的混炼元件，它相当于—个螺纹侧面倾角为90。
、螺距为无限大的同向旋转螺杆的一部分，可分为正向捏合块和反向捏合块。
其有如下的特点：可按不同的错列角，不同盘厚，不同旋向来制作，其功能也就不同。
一般来说，错列角越大，输送能力越弱，剪切混合效果越好；错列角越小，输送能力越好，剪切混合弱；左旋错列，反向输送用于建立高压，剪切混合中。
捏合盘越厚剪切作用越强，但混合和正向输送作用越弱。
（5）机头和模口通常机头和模口是一整体设备，机头的作用是将处于旋转运动的塑料溶体变为向模口方向平行直线运动，并将熔体均匀平稳地导向模口。
2．塑料共混将2种或2种以上聚合物共混处理，制得的共混物可兼有各组分聚合物的优良性能，而且，共混物品种繁多，可满足市场用户种种要求，所以，近年来，共混技术在石油化工行业应用得到迅速发展。
结构相同或相近的聚合物容易共混，相互之间相容状态良好。
结构不相近或相差甚远的聚合物很难共混，为了保持各聚合物之间相容状态良好，必须使用共混相容剂。
常用共混相容剂有以下几种：①环氧类，如(甲基)丙烯酸缩水甘油酯，双酚A二缩水甘油酯，环氧大豆油，环氧亚麻子油；②高级脂肪酸酯类，如甘油松香酸酯，癸二酸二丁酯，柠檬酸乙酰三丁酯；③聚合物类，如聚烯烃蜡，氢化石油树脂：④硅烷类，如氨基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷；⑤异氰酸酯类，如4，4’一二苯基甲烷二异氰酸酯；⑥酰胺类，如亚乙基双月桂酰胺，亚乙基双硬脂酰胺。
带极性基团的聚合物与非极性聚合物共混时，要用改性剂进行接枝共聚，用所制得的接枝物作共混相容剂，以实现良好共混。
常用改性剂有(甲基)丙烯酸及其酯、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、巴豆酸、四氢化苯二甲酸及其酯、酸酐或酰胺。
重要的改性剂有(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯在其他情况下不相容的聚合物，可以通过使金属离子与聚合物分子上的官能团键合，制得相容状态良好的共混物。
常用的离子型共混相容剂有钙、锶、钡的氧化物，它们的氢氧化物和脂肪酸盐。
聚丙烯自从1957年工业化以来发展极迅速，是一种应用很广泛的塑料。
聚丙烯具有优良的耐腐蚀剂、电绝缘性、力学性能和易加工性。
但也有许多缺点：成型收缩率较大，低温易脆裂，耐磨性不足，热变形温度不高，耐光性差和难染色等，因而必须通过共混对聚丙烯进行共混改性，本实验通过用双螺杆挤出机挤出聚丙烯粒料，为同学们今后的塑料共混改性打下基础。
通过共混可改进聚丙烯塑料的性能，制品可应用到很多场合。
例如聚丙烯/乙烯共聚物/非晶形乙烯丙烯共聚物共混，聚丙烯为全同立构聚丙烯，或丙烯与α-烯烃的结晶共聚物，共混物具有更佳的冲击强度。
聚丙烯/丙烯乙烯共聚物/乙烯α-烯烃共聚物/无机填料共混，共混物具有劲度和冲击强度的高度均衡性，适合于制造汽车保险杠和其他部件。
聚丙烯/橡胶态聚合物/玻璃纤维共混，聚丙烯中还含有未接枝的聚苯乙烯和用苯乙烯单体接枝共聚的接枝聚丙烯，共混物具有极佳的冲击强度和综合性能，适合于制造汽车保险杠等高强度部件。
接枝聚丙烯/橡胶态聚合物共混，制得的共混物具有良好的机械性能，适合作独立的结构材料聚丙烯/聚苯醚/接枝聚丙烯/嵌段共聚物共混，共混物具有良好的耐热性。
聚丙烯/工程塑料/接枝聚丙烯/嵌段共聚物共混，共混物改进了工程塑料与聚丙烯之间的相容性，提高了抗脱层性。
聚丙烯/部分交联热塑性弹性体共混，共混物具有低的光泽度。
聚丙烯/接枝聚烯烃共混，共混物具有高的拉伸模量和耐熔垂性，但不提高熔体粘度，在熔融、冷却和固态下均具有良好的物理性能聚丙烯/β-球晶成核剂共混，共混物改进了低温抗冲击性能和抗微波性能，可以快速进行热成型，适合于制造汽车挡泥板，车体衬垫，皮箱，拖车储藏室，食品容器和抗低温冲击的容器。
聚丙烯/聚4-甲基-l-戊烯/α-烯烃共聚物/无机填料共混，具有良好的高温刚性、低温韧性、表面硬度及良好的热成型性，适合制造家电零件及工业部件，等等。
聚丙烯/萜烯树脂/石油树脂共混，该共混物的拉伸薄膜具有优良的防水蒸汽性能、高的杨氏模量和透明度。
结晶聚丙烯/乙烯丁烯共聚橡胶/乙丙橡胶/滑石共混物，具有可满足仪表盘材料和汽车内装饰要求的冲击强度和刚度，模塑周期短，表面质量好。
结晶聚丙烯/苯乙烯交联共聚物共混，共混物可以制造透明性、滑爽性和抗粘连性具佳的定向薄膜。
三、原料和主要设备1、实验主要原料聚丙烯2、实验主要设备（1）HT-30同向双螺杆配混造粒反应挤出实验机组。
主要技术规格：螺杆直径：Φ35～36 mm；长径比：52：1；主电机功率：18.5 kW；转速：60～600rpm；主喂料机：5～50kg/h；双阶侧喂料机：3.5～35kg/h （2）烘箱（3）电子天平（精确到0.1g）四、实验内容及操作步骤（1）将原材料充分干燥后，称量并混合。
（2）检查冷凝器中水至2/3处，供油正常，料斗无异物。
（3）合上空气开关，打开总电源，按工艺要求设定好温度。
（4）加料，至规定温度后恒温20-30分钟。
（5）启动油泵，然后启动主电机。
（6）缓慢提高主机转速，主机电流控制在10A内。
（7）启动喂料电机，缓慢提高喂料转速。
（8）牵引挤出的料条至切料机，控制粒条直径在2-4mm，调整好切粒机速度与挤出速度匹配。
（9）料斗中无料后将喂料速度降为0，切断喂料电机电源。
（10）缓慢降低主机转速，将机内余料挤出，同步降低切粒机转速。
当模口不出料时，主机转速降为0，切断主机电源，然后停切粒机、水泵、油泵，最后关上总电源。
（11）停机后做好场地和设备的清洁工作。
五、实验数据记录实验中待工艺稳定后，记录以下工艺参数：双螺杆的转速、喂料装置的转速、溶体压力、挤出机机筒的各段温度；同时要注意观察熔体的出模膨胀现象及在冷却水槽中的冷拉定向现象。
六、思考题1、共混改性的目的是什么？2、平行同向双螺杆挤出机组的主要部件是什么？3、塑料挤出一般加工过程包括几个阶段？七、参考文献1.何平笙, 杨海洋, 朱平平, 瞿保均. 高分子物理实验.合肥:中国科学技术大学出版社, 2002.2.陈若喜. 共混产品性能及用途综述. 当代石油石化, 2002, 10(5): 15-18.3.张玉霞. 同向双螺杆挤出机的生产技术现状. 塑料加工, 2001, 3l(3): 12-16.4.马德柱, 何平笙等. 高聚物的结构与性能. 第二版. 北京:科学出版社, 1995.。