挤出成型设备介绍和特性曲线

挤出成型过程可分为如下三个阶段：
• 1、塑化阶段 在挤出机上进行塑料的加热和混炼， 使固态原料变为均匀的粘性流体。
• 2、成型阶段 在挤出机螺杆的作用下，熔融塑料 以一定的压力和速度连续通过装在挤出机上的成型 机头，获得一定的断面形状。
• 3、定形阶段 通过冷却等方法使熔融塑料已获取 的形状固定下来，成为固态制件。
• 定型装置：将从机头中挤出的塑料的既定形状稳 定下来．并对其进行精整，从而得到更为精确的 截面形状、尺寸和光亮的表面。通常采用冷却和 加压的方法达到这一目的。
• 冷却装置：由定型装置出来的塑料在此得到充分 的冷却，获得最终的形状和尺寸。
• 牵引装置：其作用为均匀地牵引制品。并对制品 的截面尺寸进行控制，使挤出过程稳定地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ行。
• 经历的形态：玻璃态----粘流态----高弹态----玻璃态
3、控制系统
• 挤出机的控制系统：它由各种电器、仪表和执行机 构组成。根据自动化水平的高低，可控制挤出机的 主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油（汽）缸和 其它各种执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行， 以及检测、控制主辅机的温度、压力、流量，最终 实现对整个挤出机组的自动控制和对产品质量的控 制。
挤出成型设备介绍和特性曲线
动画演示
§4-1 概 述
1.定义：挤出成型又称挤塑（挤压模塑），在挤出机的 螺杆或柱塞的挤压作用下，使高聚物的熔体（或粘 流体），通过一定形状的口模，而成为具有恒定截 面的连续型材的一种成型方法。
2.应用： 塑料挤出成型：管材、板材、片材、薄膜、挤出吹 塑。主要是热塑性塑料的挤出，现也有热固性。
§4-2-2 挤出成型基本原理
挤出成型： 是将物料送入加热的机筒与旋转着的螺杆之间进
行固体物料的输送、熔融压缩、熔体均化，最后定 量、定速和定压地通过机头口模而获得所需的挤出 制品。
1.物料经历三种力学状态 玻璃态、高弹态、粘流态。
2.物料三区 根据物料运动和状态变化分为： • 固体输送区——固体物料输送； • 熔融区——物料升温，压实，排气，塑化； • 熔体输送区——混合，定压，计量输送。
• 挤出机规格以螺杆直径表示，在直径前冠以汉语拼 音字母标出机型和用途。
• 如XJ-150、SJ-150，表示螺杆直径为150mm的挤出 机。
• 纺丝挤出机型号根据纺制纤维的类别来编制：VC-长 丝纺丝机，VD-短纤维纺丝机。
• 橡胶挤出机为φ30-300，热喂料挤出机的 L/D为4~5，冷喂料的L/D为10~15。
提高固体输送率途径：
1. 移动角θ
影响移动角θ的因素：
螺杆结构参数，摩擦因数，压力。
移动角=0：物料不向前移动，不进料； 移动角=90 ：此时物料移动速度很大，即。这
是固体输送理论的上限。一般情况是在0— 90°范围，挤出过程要控制物料与螺杆， 机筒的摩擦力为定值，否则引起移动角变 化，造成产率波动。
• 由以上各部分组成的挤出装置为挤出机组。
三、分类
•按螺杆数目分
–单、双、多 （前两种用得最多）
• 按喂料方式分
–冷喂、热喂（要预热＞50℃）
•按螺杆安装位置分
–卧式、立式
•按螺杆转速分
–常规（100~300r/min）、高速（300~900r/min）、超 高速（900~1500r/min）
四、规格表示及技术特征
薄膜生产线
工艺特点：
• 连续成型，产量大，生产效率高。 • 制品外形简单，是断面形状不变的连续型材。 • 制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准确性较
好。 • 适应性很强：几乎适合除PTFE外的所有热塑性塑
料。 • 只要改变机头口模，就可改变制品形状。 • 可用来塑化、造粒、染色、共混改性，也可同其
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。
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。
PVC管生产线
板材生产线
熔 体 纺 丝 生 产 线
F=f ·P；
④ 忽略固体塞密度变化，物料重力的影响； ⑤ 加料螺槽截面为矩形，且槽深不变。
移动角
图 4-11 螺槽中固体输送的理想模型和固体塞移动速 度矢量图
固体塞输送速率Q与螺杆几何尺寸的关系：
Q2D bnfH D bH fttaan n ttaan n
Hf −螺槽深度 Db−螺杆外径 n −螺杆转速 Φ −螺杆外径处的螺旋角 θ −物料的移动角
1.挤压系统的主要作用：连续、稳定输送物料； 将固体物料塑化成熔融物料；使物料的温度和 组成一致。
要使制品质量、产量稳定，须满足以下两个条件：
1、熔体的输送速率=固态物料的熔化速率
2、沿螺杆轴向任一截面物料的质量流率=挤出机 生产率
4.2.2 加料段的固体输送理论
① 物料是被压实的固体塞、充满整个螺槽； ② 固体塞所受压力仅为螺槽流道长度的函数； ③ 摩擦因数f一定，作用于固体的摩擦力符合库伦定律
• 传动系统 给螺杆提供所需的扭矩和转速。 • 加热冷却系统：对料筒（或螺杆）进行加热
和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范 围内完成。
2、辅机
• 机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、 切割装置、卷取（或堆放）装置等。
机头（口模、芯架等）：它是制品成型的主 要部件，熔融塑料通过它获得一定的几何 截面和尺寸。
• 塑料行业的挤出机为φ30~φ200，L/D在 20~30，多数在25左右。
• 化纤行业的挤出机为φ65~φ200，国内的 L/D在20~28，大多 ＞24，国外L/D可达 28~33。
4.2.1 螺杆的几何结构参数
是挤出机的最主要部件，其结构对挤出工艺有 重要影 响，挤出不同高聚物有不同结构形式的 螺杆。
它方法混合成型。此外，还可为压延成型供料。
二、挤出成型设备的组成
1、主机（挤出机）
挤压系统、传动系统、加热冷却系统、控制系统等
– 挤压系统是挤出成型的关键部分，对挤出成型的 质量和产量起重要作用。
– 主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等 几个部分，图所示。
• 塑料通过挤压系统塑化成均匀的熔体，并在这过程 中所建立的压力下，被螺杆连续地定压、定量、定 温地挤出机头。