高分子加工高分子成型加工原理
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高分子加工高分子成型加工原理
* 一般QL值不大，实际计算时常略去。
若 ，
令
A2D2hcossin
2
BDh3 sin2
12L
，
用机头压力P代替ΔP，则有： Q= AN-B(P/η) →螺杆特征曲线。对某一特定螺杆 ，A、B为常数。
B. Q 若 熔体2 为D 2 非h 牛c 顿N 型o ：ssi nD m 2 h sm i 1 nK ( P )m
（2）挤出机 * 基本结构：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机 头与口模。
高分子加工高分子成型加工原理
A. 螺杆：
→→ 经过滤网到机头 加料段（75%固态）、压缩段（固/液共存区）、均化
段 * 选择螺杆应注意几个特征参数：直径（D）、长径比
（L/D）、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺 杆与料筒的间隙等。
∴， 故 N↑，D↑，h↑，Q↑
高分子加工高分子成型加工原理
（2）熔化过程 ① 整个熔化过程：
高分子加工高分子成型加工原理
② 一个螺槽中固体物料的熔化过程： 固体物料充满螺槽 →热→传→导→ 形成熔膜→→ 当熔膜厚度>δ
→→→→→→→→→→ 螺纹刮下熔体进入熔池 （δ—螺杆与料筒间隙） →→ 因熔池中的熔体挤压而使固体床形变，径向 加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入熔池 →→ 不断往复逐渐熔化。
高分子加工高分子成型加工原理
B. 机头与口模：
★ 组成： 滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。 ★ 作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直 线运动，使塑料进一步塑化均匀，并导入口模。口模给 予塑料熔体所需的形状。
高分子加工高分子成型加工原理
6.1.2 挤出成型原理
（1）固体输送（主要发生在加料段） * 依靠力： 压力流动 拖曳流动
6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备
★ 挤出过程：挤压 →→Δ 熔化 →挤→压强行通过口模 → 得到一定形状的制品。
（1）工艺及设备
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→挤出成型
→→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
* 主要设备：挤出机 定径套 牵引机 切割机
冷却系统
卷取装置等
高分子加工高分子成型加工原理
6.1 挤出成型（挤塑、挤压、模塑）
★ 定义：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的 塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续型材的一种成型方法。
★ 种类： 连续 — 螺杆挤出； 间歇 — 柱塞挤出。
★ 适用范围： 原材料：热塑性、热固性（较少） 产品：管材、片材、线缆包覆等。
高分子加工高分子成型加工原理
高分子加工高分子成型加工原理
A. 若熔体为牛顿型： Q= QD-（QP +QL） 其中，
QD2D2h
N cossin
2
，
QP
Dh3 sin2 P 12L
，
QL
2D23tgP 12eL
Q—挤出及生产率（cm3/sec）；D—螺杆直径（cm） ；N—螺杆转速（round/sec）；h—均化段螺槽深度 （cm）；ф—旋转角（o）；e—螺纹斜棱宽度（cm） ；ΔP—均化段料流压力降（kg/cm2）；δ—螺杆与 料筒间隙（cm）；η—塑料熔体粘度（kg·sec/ cm2） ；L—均化段长度（cm）。
Q=V·va Q—单位时间内固体物料的流动体积；va—物料前进 速度；V—螺槽截面高积分子。加工高分子成型加工原理
VD2(D2h)2
4
，
DN
va
l•N
ctgctg
其中：
N—螺杆转数，Φ—展开后的螺线角，Φ+θ=90o，
l—螺杆转动一周物料移动距离的轴向投影。
高分子加工高分子成型加工原理
故，
Q2D(hD tg h)tNgtg•tg
18~25；
高分子加工高分子成型加工原理
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：
φ↑，生产能力↑，对塑料的剪切作用和挤压 力↓。通常φ=10~30o，若用等距螺杆，螺距=直 径，则φ=17o41’； ⑤ 螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，传热效率↑ ，混合及塑化效率↑，生产率↓。故热敏性塑 料（如PVC）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳 定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。
高分子加工高分子成型加工原理
① 直径（D）： D↑，加工能力↑。 挤出机生产率 ∝D2，D通常为 45~150mm；
② 长径比（L<工作
部分有效长度>/D）：
L/D↑，改善物料温
Fra Baidu bibliotek
度分布，有利于混
合及塑化，生产能
力↑；
但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自
重而弯曲，功耗增大；L过小则塑化不良。L/D通常为
高分子加工高分子成型加工原理
（3）均化段 — 熔体输送： 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率；Q3—均化 段挤出速率。
当Q1 ≥Q2 ≥Q3，均化段为控制区，操作平稳；若 Q1<Q2<Q3，供料不足。
★ 流态：① 正流（QD）；② 逆流（机头、口模的反 压引起的反压流动，QP）；③ 横流（环流，QT）；④ 漏流（QL）
* W. H. Darnell 等认为，料 筒与螺杆间的固体离子连续整 齐地排列着，并塞满了螺槽， 形成“弹性固体”。 受力情况： Fs — 螺杆对固 体塞的摩擦力，推力；Fb — 料筒对固体塞的摩擦力，阻 力。Fbz — Fb 在Z轴方向上的分力。
高分子加工高分子成型加工原理
当Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺 杆带动物料转动而不移动。 流动的基本条件：Fbz>Fs
高分子成型加工原理
第六章 塑料的一次成型
★ <一次成型>：塑料原材 Δ→ 粘流态 → 流动 → 成型 → 定型（冷却<热塑>、交联固化<热固>）→ 后 处理
★ <二次成型>：一次成型产品（片、管等）→Δ 高弹
态 →外→力 成型→→ 定型、后处理
★ 一次成型工艺： ① 挤出（extrusion）；② 注 射（injection）；③ 模压（molding）；④ 压延（ calendering）；⑤ 铸塑（casting）；⑥ 传递模（ transfer molding ） ； ⑦ 模 压 烧 结 （ molded sintering）；⑧ 泡高分沫子加塑工高料分子（成型f加o工a原m理 plastic）
* 一般QL值不大，实际计算时常略去。
若 ，
令
A2D2hcossin
2
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，
用机头压力P代替ΔP，则有： Q= AN-B(P/η) →螺杆特征曲线。对某一特定螺杆 ，A、B为常数。
B. Q 若 熔体2 为D 2 非h 牛c 顿N 型o ：ssi nD m 2 h sm i 1 nK ( P )m
（2）挤出机 * 基本结构：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机 头与口模。
高分子加工高分子成型加工原理
A. 螺杆：
→→ 经过滤网到机头 加料段（75%固态）、压缩段（固/液共存区）、均化
段 * 选择螺杆应注意几个特征参数：直径（D）、长径比
（L/D）、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺 杆与料筒的间隙等。
∴， 故 N↑，D↑，h↑，Q↑
高分子加工高分子成型加工原理
（2）熔化过程 ① 整个熔化过程：
高分子加工高分子成型加工原理
② 一个螺槽中固体物料的熔化过程： 固体物料充满螺槽 →热→传→导→ 形成熔膜→→ 当熔膜厚度>δ
→→→→→→→→→→ 螺纹刮下熔体进入熔池 （δ—螺杆与料筒间隙） →→ 因熔池中的熔体挤压而使固体床形变，径向 加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入熔池 →→ 不断往复逐渐熔化。
高分子加工高分子成型加工原理
B. 机头与口模：
★ 组成： 滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。 ★ 作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直 线运动，使塑料进一步塑化均匀，并导入口模。口模给 予塑料熔体所需的形状。
高分子加工高分子成型加工原理
6.1.2 挤出成型原理
（1）固体输送（主要发生在加料段） * 依靠力： 压力流动 拖曳流动
6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备
★ 挤出过程：挤压 →→Δ 熔化 →挤→压强行通过口模 → 得到一定形状的制品。
（1）工艺及设备
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→挤出成型
→→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
* 主要设备：挤出机 定径套 牵引机 切割机
冷却系统
卷取装置等
高分子加工高分子成型加工原理
6.1 挤出成型（挤塑、挤压、模塑）
★ 定义：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的 塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续型材的一种成型方法。
★ 种类： 连续 — 螺杆挤出； 间歇 — 柱塞挤出。
★ 适用范围： 原材料：热塑性、热固性（较少） 产品：管材、片材、线缆包覆等。
高分子加工高分子成型加工原理
高分子加工高分子成型加工原理
A. 若熔体为牛顿型： Q= QD-（QP +QL） 其中，
QD2D2h
N cossin
2
，
QP
Dh3 sin2 P 12L
，
QL
2D23tgP 12eL
Q—挤出及生产率（cm3/sec）；D—螺杆直径（cm） ；N—螺杆转速（round/sec）；h—均化段螺槽深度 （cm）；ф—旋转角（o）；e—螺纹斜棱宽度（cm） ；ΔP—均化段料流压力降（kg/cm2）；δ—螺杆与 料筒间隙（cm）；η—塑料熔体粘度（kg·sec/ cm2） ；L—均化段长度（cm）。
Q=V·va Q—单位时间内固体物料的流动体积；va—物料前进 速度；V—螺槽截面高积分子。加工高分子成型加工原理
VD2(D2h)2
4
，
DN
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l•N
ctgctg
其中：
N—螺杆转数，Φ—展开后的螺线角，Φ+θ=90o，
l—螺杆转动一周物料移动距离的轴向投影。
高分子加工高分子成型加工原理
故，
Q2D(hD tg h)tNgtg•tg
18~25；
高分子加工高分子成型加工原理
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）：
φ↑，生产能力↑，对塑料的剪切作用和挤压 力↓。通常φ=10~30o，若用等距螺杆，螺距=直 径，则φ=17o41’； ⑤ 螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，传热效率↑ ，混合及塑化效率↑，生产率↓。故热敏性塑 料（如PVC）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳 定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。
高分子加工高分子成型加工原理
① 直径（D）： D↑，加工能力↑。 挤出机生产率 ∝D2，D通常为 45~150mm；
② 长径比（L<工作
部分有效长度>/D）：
L/D↑，改善物料温
Fra Baidu bibliotek
度分布，有利于混
合及塑化，生产能
力↑；
但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自
重而弯曲，功耗增大；L过小则塑化不良。L/D通常为
高分子加工高分子成型加工原理
（3）均化段 — 熔体输送： 设：Q1—送料速率；Q2—压缩段熔化速率；Q3—均化 段挤出速率。
当Q1 ≥Q2 ≥Q3，均化段为控制区，操作平稳；若 Q1<Q2<Q3，供料不足。
★ 流态：① 正流（QD）；② 逆流（机头、口模的反 压引起的反压流动，QP）；③ 横流（环流，QT）；④ 漏流（QL）
* W. H. Darnell 等认为，料 筒与螺杆间的固体离子连续整 齐地排列着，并塞满了螺槽， 形成“弹性固体”。 受力情况： Fs — 螺杆对固 体塞的摩擦力，推力；Fb — 料筒对固体塞的摩擦力，阻 力。Fbz — Fb 在Z轴方向上的分力。
高分子加工高分子成型加工原理
当Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺 杆带动物料转动而不移动。 流动的基本条件：Fbz>Fs
高分子成型加工原理
第六章 塑料的一次成型
★ <一次成型>：塑料原材 Δ→ 粘流态 → 流动 → 成型 → 定型（冷却<热塑>、交联固化<热固>）→ 后 处理
★ <二次成型>：一次成型产品（片、管等）→Δ 高弹
态 →外→力 成型→→ 定型、后处理
★ 一次成型工艺： ① 挤出（extrusion）；② 注 射（injection）；③ 模压（molding）；④ 压延（ calendering）；⑤ 铸塑（casting）；⑥ 传递模（ transfer molding ） ； ⑦ 模 压 烧 结 （ molded sintering）；⑧ 泡高分沫子加塑工高料分子（成型f加o工a原m理 plastic）