挤出成型工艺与设备概述(PPT 75张)

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2 纤维含量对FRTP性能的影响
各种树脂品种的FRTP的最佳纤维含量不同。
3 纤维质量对性能的影响
(1)纤维直径对性能的影响
一般来讲，纤维直径越细，强度越高，但有时相差 不大，可能是因为纤维细强度高，但同样含量纤维用 在CM中，弱界面也随之增加，加工过程中纤维磨损严 重，强度损失也较大。
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(2)纤维长度和分散状态对性能影响
短 纤 维：0.25-0.5mm,纤维和树脂无规混合 长纤维粒料生产的制品其力学性能较高，短纤维粒料 则用于生产形状复杂的薄壁制品。
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10.1. FRTP粒料生产工艺及设备 • 造粒工艺 • 长纤维粒料是将玻璃纤维束包覆在树脂中间，纤维长 度等于粒料长度。根据纤维在粒料断面的分布情况，分为 三种形式:
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界面问题 表面：把物体与空气接触的面叫该物体的表面。
液体表面——液体与饱和了的空气所接触的面。
固体表面——固体与它接触的空气面。 界面：把几个不同相相互交界部分叫“界面”。 界面包括表面，比表面范围大。
一般规律是纤维越长，制品强度越高。试验表明，当 玻纤长度小于0.04mm时，纤维不起增强作用。
纤维在制品中的分散状况对制品性能影响较大。一般 来讲，纤维分散越均匀，机械强度和热性能就越好，弹 性模量也有明显的增加，所以要保证纤维尽可能分散均 匀。
(3)玻璃纤维表面处理对CM性能影响
玻纤表面处理情况对 FRTP 性能影响较大。处理后， 力学性能有明显的提高。表11-5。
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冷切造粒机组
本机组主要由塑料挤出机、冷却水槽、刀式吹干机、 切粒机、振动筛五个单元组成 ，总长约 12 米，适用于 PVC，PE等及其它工程塑料造粒。
最大切粒长度 （3mm）
最大切粒长度（3mm） QLJ-3 、SQ200
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10.1.2 短纤维粒料生产工艺
1、短纤维粒料生产方法有三种：
(1) 短切纤维原丝单螺杆挤出法
L
d
b
b
b
(b ) c
(c )
c
( a )
c
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长纤维粒料的生产工艺流程 •• 玻璃纤维束 树脂及助剂
包覆机头
挤 出
冷 却
牵 引
切 粒
包 装
制 品
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生产长纤维增强粒料的设备布置工艺形式
4
5 6 3
2 7 1
图11-1 增强粒料设备平面布置简图
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图11-2 增强粒料设备立面布置图
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机头
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4
5
2 1
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玻璃纤维通过型芯中的导纱孔进入机头型腔与熔融的 树脂混合。
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型芯构造形式
分瓣式
套管式
迷宫式
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牵引和切粒 • 牵引和切粒一般是在一台机器上完成，牵引机构是由两 对牵引辊完成，第一对牵引辊的牵引速度比第二对辊低， 从而保证两道牵引辊之间有一定的张力，防止料条堆积， 但张力不能过大，否则会将料条拉断。 切粒是用切刀将料条连续不断地切成所需要长度的粒料。
10.挤出成型工艺与设备
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挤 出 成 型 工 艺 是 生 产 热 塑 性 复 合 材 料 (Fiber Reinforced Thermo Plastics 简称FRTP)制品的主要 方法之一。 工艺过程：先将树脂和增强纤维制成粒料，然后 再将粒料加入挤出机内，经塑化、挤出、冷却定型而 成制品。
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SJSZ系列锥形双螺杆挤出 机
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2、设备
生产短纤维粒料的主要设备是挤出机和造粒机头， 它不需要单独的牵引和切粒机。 A、挤出机 B、造粒机头 长纤维粒料的造粒是采用冷切法，其原因是不 使纤维从粒料中抽出，短纤维粒料的造粒是采用 热切法。因为从机头挤出来的料条中纤维已经很 短，可以不经冷却直接通过造粒机头造粒。构造 见P296
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SJ系列单螺杆挤出机
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(2)单螺杆排气式挤出机回挤造粒法
• 将长纤维粒料加入到排气单螺杆挤出机中，回挤一次 造粒。如果粒料中挥发物较少，则可用普通挤出机回挤造 粒。 优点： 生产效率高；粒料质地密实，外观质量较好；劳动条件 好，无玻璃纤维飞扬。 缺点： 用长纤维粒料二次加工．树脂老化几率增加；粒料外观 及质量不如双螺杆排气式挤出机造粒好。如果考虑到长纤 维造粒过程；其工序多，劳动生产率低。
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10.2 影响FRTP性能的因素
1 基体树脂对FRTP性能影响
不同的热塑性树脂，性能差别很大，用纤维增强后， 其效果也有很大差别。
1)力学性能提高2—3倍以上 2)提高热变形温度 3)产品尺寸稳定提高 4)降低线膨胀系数1—3倍 5)对于吸水率的影响 不一 6)耐疲劳性能、抗蠕变性能 7)防止开裂、改善电性能 FRTP的耐化学腐蚀性能主要取决于树脂的品种
• • • •
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(3)排气式双螺杆挤出机造粒法 •
将树脂和纤维分别加入排气式双螺杆挤出机的加料 孔和进丝口，玻璃纤维被左旋螺杆及捏合装置所破碎， 在料简内纤维和树脂混合均匀，经过排气段除去混料中 的挥发性物质，进一步塑炼后经口模挤出料条，再经冷 却、干燥(水冷时用)，然后切成粒料。粒料中的纤维含量， 可由调整送入挤出机的玻纤股数和螺杆转速来控制。 • 单 螺秆 挤 出机主 要 是靠机 头 压力产 生 均质熔 体 ， • 双螺抨挤出机完全是靠螺杆作用使树脂充分塑化， 并与纤维均匀复合。 • 因此，它除具有排气式单螺杆挤出造粒的优点外， 比单螺杆挤出机更有效地挤出造粒和利用松散物料。
• 应用： 广泛用于生产各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等。 • 优点： 1、能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固 • 性复合材料； 2、生产过程连续，自动化程度高； 3、工艺易掌握及产品质量稳定等。 缺点： 只能生产线型制品。
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10.1、F玻璃纤维或其它纤维 ( 长 0.2 一 7mm)均匀地分布在热塑性树脂基体中的一种复合材料，其 生产工艺一般都要经过造粒和成型两个过程。 长纤维：3-13mm，纤维平行于粒料 长度方向排列。 增强粒料
• 将短切玻璃纤维原丝与树脂按设计比例加入到单螺杆 挤出机中混合、塑化、挤出条料，冷却后切粒。对于粒料树 脂，要重复2—3次才能均匀。对于粉状树脂，则可一次挤出 造粒 。 • 优点： • 纤维和树脂混合均匀，能适应柱塞式注射机生产。 • 缺点： • 玻璃纤维受损伤较严重；料筒和螺杆磨损严重；生 产 速度较低；劳动条件差，粉状树脂和玻璃纤维易飞扬。