挤出成型工艺
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挤出成型
• 挤出成型是高分子材料加工领域中变化众多、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（或黏性流体） 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 面形状的连续型材。
• 挤出成型工艺适合于所有高分子材料。
挤出成型特点
组成： 加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等
加料装置 加料装置的作用是给挤出机供料。它一般由料斗部 分和上料部分组成。 料斗的容积约为挤出机l—l.5小时的挤出量 加料方式分为重力加料和强制加料
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。
• 压片机双锥螺杆
• 锥双压片
• 锥形双螺杆
• 锥形双螺杆35-90
螺杆结构参数 螺杆直径
D—螺杆外径 d—螺杆根径 螺杆直径是一个重要参量，它在一定意义上表征挤出机挤
出量的大小。 D↑，加工能力↑。挤出机生产率∝D2
我国挤出机标准所规定的螺杆直径系列为：30、45、65、 （85）90、（115）120、150、200。 螺杆直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸、加工 塑料的种类和所要求的生产率来确定。
螺杆长径比
螺杆的长径比是螺杆的重要参数之一。若将它与螺杆转数
联系起来考虑，在一定意义上也表示螺杆的塑化能力和塑化 质量。
1）长径比加大后，螺杆的长度增加，塑料在料筒中停留的 时间长，塑化得更充分更均匀，故可以保证产品质量。 2） 在此前提下，可以提高螺杆的转数．从而提高挤出量。
但
1） 长径比加大后，因自重而弯曲，功耗增大；螺杆、 料筒的加工和装配都比较困难和复杂， 2） 长径比加大后，物料可能发生热降解
双金属料筒：为了既能满足料筒 对材质的要求，又能节省贵重材 料，不少料筒在一般碳素钢或铸 钢的基体内部镶一合金钢衬套。
IKV料筒：提高固体输送率 1、料筒加料段内壁开设纵向沟 槽； 2、将加料段靠近加料口处的一 段料筒内壁做成锥形； 3、强制冷却加料段料筒
螺杆
• 120销钉螺杆
• 250大螺杆
螺杆头部结构
当塑料熔体从螺旋槽进入机头流道时，其料流形式急剧 改变，由螺旋带状的流动变成直线流动。为得到较好的挤 出质量。要求物料尽可能平稳地从螺杆进入机头，尽可能 避免局部受热时间过长而产生热分解现象。这与螺杆头部 形状、螺杆末端螺纹的形状以及机头体中流道的设计和分 流板的设计等有密切关系。 螺杆头部常设计为锥形或半圆形，如鱼雷头等.
保证螺杆按需 要的扭矩和转 速均匀旋转
(1) 挤压系统
料斗、机筒、螺杆组成； (2) 传动系统 功能：使粒料加入机筒 后，经搅拌、塑化，然 后由机头挤出。 (3) 加热和冷却系统 评价挤出机，从两个方面考虑： (1) 生产能力的高低，适 用范围是否广泛 (2) 应具有较完善的控制系统
通过对机筒加热或冷 却，保证物料在机筒 各段内的温度要求。
单螺杆的长径比有一个由小到大的发展趋势，50年代一般为
18—20，60年代为25—28，目前为30左右。
压缩比（2—5）
作用：是将物料压缩，排除气体，建立必要的压力，保证物 料到达螺杆末端时有足够的致密度。 几何压缩比：螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个螺槽 的容积比： 物理压缩比：物料加工之前的松密度与均化段熔体密度之比。 设计原则：应使几何压缩比大于物理压缩比 获得压缩比的方法：等距变深螺槽、等深不等距螺槽、不等 深不等距螺槽、锥形螺杆等方法。其中等距不等深螺槽的办
法易于进行机械加工，故多采用。
螺槽深Leabharlann Baidu（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 。
螺旋升角θ
θ↑，出料快，生产能力↑，
但停留时间短，塑化↓。
实验证明，物料形状不同，对加
料段的螺纹升角要求也不一样。 1）θ=30 °左右适于粉料， 2）θ=l7°左右适于圆柱料， 3）θ=15°左右适于方块料。 出于机械加工的方便，一般取D=S ，θ=17°40’。
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
料筒结构
整体料筒：较高的制造精度和装配精度， 简化装配工作，热量沿轴向分布比较均 匀。
组合料筒：便于改变料筒长度，利于 设置排气段；但破坏了料筒加热的均 匀性，增加了热损失。也不便于加热 冷却系统的设置和维修
连续化操作,生产效率高
应用范围广，用途多，产品品种多
设备简单，操作简单，投资少,见效快
制品质量均匀密实，各向异性少，尺寸较稳定
挤出成型设备
主机部分 以螺杆挤出机为主
挤出成型设备
辅机部分
口模以后部分
控制系统
1. 主机、辅机速度 匹配； 2. 控制温度和压力等
机头
挤压系统
传动系统
一 单螺杆挤出机基本结构及作用
螺纹棱部宽度e
1）e太小会使漏流增加，而导 致产量降低，特别是对低粘度的 熔体来说更是如此。
2）e太大会增加螺棱上的动力 消耗，有局部过热的危险。 3）一般取e=（0.08-0.12）D。
螺杆与料筒间隙δ
δ＝（0.003—0.005）D 直径 大者取小值，小者取大值。 螺杆和料筒的间隙δ的选取是一个 综合性的问题，必须结合各方面的因素 综合考虑 被加工物料的性质。（如热敏性与非 热敏型物料） 机头阻力情况。阻力越大间隙越小。
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 牵引装置
使挤出的 制品充分 冷却固化
切割装置 作用：稳定挤 出型材的形状， 对其表面进行 修正。 堆放装置 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。
挤压系统的组成及作用
常规全螺纹三段螺杆
当物料沿螺杆前移时，螺杆会对物料产生输送、传热塑化 和混合均化等作用。 根据物料的变化特征，可把螺杆分为加 料段（输送段）、压缩段（熔化段）和均化段（计量段）
加料段
• 挤出成型是高分子材料加工领域中变化众多、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（或黏性流体） 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 面形状的连续型材。
• 挤出成型工艺适合于所有高分子材料。
挤出成型特点
组成： 加料装置、料筒、螺杆、机头、口模等
加料装置 加料装置的作用是给挤出机供料。它一般由料斗部 分和上料部分组成。 料斗的容积约为挤出机l—l.5小时的挤出量 加料方式分为重力加料和强制加料
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。
• 压片机双锥螺杆
• 锥双压片
• 锥形双螺杆
• 锥形双螺杆35-90
螺杆结构参数 螺杆直径
D—螺杆外径 d—螺杆根径 螺杆直径是一个重要参量，它在一定意义上表征挤出机挤
出量的大小。 D↑，加工能力↑。挤出机生产率∝D2
我国挤出机标准所规定的螺杆直径系列为：30、45、65、 （85）90、（115）120、150、200。 螺杆直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸、加工 塑料的种类和所要求的生产率来确定。
螺杆长径比
螺杆的长径比是螺杆的重要参数之一。若将它与螺杆转数
联系起来考虑，在一定意义上也表示螺杆的塑化能力和塑化 质量。
1）长径比加大后，螺杆的长度增加，塑料在料筒中停留的 时间长，塑化得更充分更均匀，故可以保证产品质量。 2） 在此前提下，可以提高螺杆的转数．从而提高挤出量。
但
1） 长径比加大后，因自重而弯曲，功耗增大；螺杆、 料筒的加工和装配都比较困难和复杂， 2） 长径比加大后，物料可能发生热降解
双金属料筒：为了既能满足料筒 对材质的要求，又能节省贵重材 料，不少料筒在一般碳素钢或铸 钢的基体内部镶一合金钢衬套。
IKV料筒：提高固体输送率 1、料筒加料段内壁开设纵向沟 槽； 2、将加料段靠近加料口处的一 段料筒内壁做成锥形； 3、强制冷却加料段料筒
螺杆
• 120销钉螺杆
• 250大螺杆
螺杆头部结构
当塑料熔体从螺旋槽进入机头流道时，其料流形式急剧 改变，由螺旋带状的流动变成直线流动。为得到较好的挤 出质量。要求物料尽可能平稳地从螺杆进入机头，尽可能 避免局部受热时间过长而产生热分解现象。这与螺杆头部 形状、螺杆末端螺纹的形状以及机头体中流道的设计和分 流板的设计等有密切关系。 螺杆头部常设计为锥形或半圆形，如鱼雷头等.
保证螺杆按需 要的扭矩和转 速均匀旋转
(1) 挤压系统
料斗、机筒、螺杆组成； (2) 传动系统 功能：使粒料加入机筒 后，经搅拌、塑化，然 后由机头挤出。 (3) 加热和冷却系统 评价挤出机，从两个方面考虑： (1) 生产能力的高低，适 用范围是否广泛 (2) 应具有较完善的控制系统
通过对机筒加热或冷 却，保证物料在机筒 各段内的温度要求。
单螺杆的长径比有一个由小到大的发展趋势，50年代一般为
18—20，60年代为25—28，目前为30左右。
压缩比（2—5）
作用：是将物料压缩，排除气体，建立必要的压力，保证物 料到达螺杆末端时有足够的致密度。 几何压缩比：螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个螺槽 的容积比： 物理压缩比：物料加工之前的松密度与均化段熔体密度之比。 设计原则：应使几何压缩比大于物理压缩比 获得压缩比的方法：等距变深螺槽、等深不等距螺槽、不等 深不等距螺槽、锥形螺杆等方法。其中等距不等深螺槽的办
法易于进行机械加工，故多采用。
螺槽深Leabharlann Baidu（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 。
螺旋升角θ
θ↑，出料快，生产能力↑，
但停留时间短，塑化↓。
实验证明，物料形状不同，对加
料段的螺纹升角要求也不一样。 1）θ=30 °左右适于粉料， 2）θ=l7°左右适于圆柱料， 3）θ=15°左右适于方块料。 出于机械加工的方便，一般取D=S ，θ=17°40’。
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
料筒结构
整体料筒：较高的制造精度和装配精度， 简化装配工作，热量沿轴向分布比较均 匀。
组合料筒：便于改变料筒长度，利于 设置排气段；但破坏了料筒加热的均 匀性，增加了热损失。也不便于加热 冷却系统的设置和维修
连续化操作,生产效率高
应用范围广，用途多，产品品种多
设备简单，操作简单，投资少,见效快
制品质量均匀密实，各向异性少，尺寸较稳定
挤出成型设备
主机部分 以螺杆挤出机为主
挤出成型设备
辅机部分
口模以后部分
控制系统
1. 主机、辅机速度 匹配； 2. 控制温度和压力等
机头
挤压系统
传动系统
一 单螺杆挤出机基本结构及作用
螺纹棱部宽度e
1）e太小会使漏流增加，而导 致产量降低，特别是对低粘度的 熔体来说更是如此。
2）e太大会增加螺棱上的动力 消耗，有局部过热的危险。 3）一般取e=（0.08-0.12）D。
螺杆与料筒间隙δ
δ＝（0.003—0.005）D 直径 大者取小值，小者取大值。 螺杆和料筒的间隙δ的选取是一个 综合性的问题，必须结合各方面的因素 综合考虑 被加工物料的性质。（如热敏性与非 热敏型物料） 机头阻力情况。阻力越大间隙越小。
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 牵引装置
使挤出的 制品充分 冷却固化
切割装置 作用：稳定挤 出型材的形状， 对其表面进行 修正。 堆放装置 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。
挤压系统的组成及作用
常规全螺纹三段螺杆
当物料沿螺杆前移时，螺杆会对物料产生输送、传热塑化 和混合均化等作用。 根据物料的变化特征，可把螺杆分为加 料段（输送段）、压缩段（熔化段）和均化段（计量段）
加料段