挤出成型工艺与设备概述.pptx
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1
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。
2
• 应用： 广泛用于生产各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等。
11
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
12
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
SJSZ系列锥形双螺杆挤出机
17
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
• 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。
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。
15
(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
21
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。
22
23
24
25
11.3 FRTP挤出成型工艺
定义： 挤出成型需要完成粒料输运、塑化和在压力作用 下使熔融物料通过机头口模获得所要求的断面形 状制品。
19
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。
20
13
SJ系列单螺杆挤出机
14
(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
长纤维：3-13mm，纤维平行于粒料 长度方向排列。 增强粒料
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。
4
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
(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。
16
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:
L
b c
(a)
d
b c
来自百度文库(b)
b
c (c)
5
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
6
生产长纤维增强粒料的设备布置工艺形式
4
56
3
2 7
1
图11-1 增强粒料设备平面布置简图
7
图11-2 增强粒料设备立面布置图
18
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
8
机头
3
4
5
2
6
1
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。
9
型芯构造形式
分瓣式
套管式
迷宫式
10
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。
(2)纤维长度和分散状态对性能影响 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。
• 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。
3
10.1、FRTP粒料生产工艺及设备 短 纤 维 增 强 FRTP 是 将 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。
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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• 应用： 广泛用于生产各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等。
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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
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
• 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。
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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(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
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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。
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11.3 FRTP挤出成型工艺
定义： 挤出成型需要完成粒料输运、塑化和在压力作用 下使熔融物料通过机头口模获得所要求的断面形 状制品。
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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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SJ系列单螺杆挤出机
14
(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
长纤维：3-13mm，纤维平行于粒料 长度方向排列。 增强粒料
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
(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。
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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:
L
b c
(a)
d
b c
来自百度文库(b)
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c (c)
5
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
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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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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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机头
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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。
(2)纤维长度和分散状态对性能影响 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。
• 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、FRTP粒料生产工艺及设备 短 纤 维 增 强 FRTP 是 将 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。