第五章挤出成型

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最新塑料成型工艺学(思考题答案)

最新塑料成型工艺学(思考题答案)

序言及第一章1.为什么塑料成型加工技术的发展要经历移植、改造和创新三个时期?(P2)第一段2.移植期、改造期和创新期的塑料成型加工技术各有什么特点?答:移植时期用移植技术制造的塑料制品性能较差,只能成型加工形状与结构简单的制品.而且制品的生产效率也比较低。

这段时问虽然已经出现了几种改性纤维素类热塑性塑料,但其使用性远不如酚醛和脲醛等热固性塑料料,从而使压缩模塑等特别适合成型热固性塑料的制品生产技术;其一是塑料的成型加工技术更加多样化,从前一时期仅有的几种技术发展到数十种技术,借助这几十种技术可将粉状、粒状、纤维状、碎屑状、糊状和溶液状的各种塑料原材料制成多种多样形状与结构的制品,如带有金属嵌件的模制品、中空的软制品和用织物增强的层压制品等;其二是塑料制品的质量普遍改善和生产效率明显提高,成型过程的监测控制和机械化与自动化的生产已经实现,全机械化的塑料制品自动生产线也已出现;其三是由于这一时期新开发的塑料品种主要是热塑性塑料,加之热塑性塑料有远比热固性塑料良好的成型工艺性,因此,这一时期塑料成型加工技术的发展,从以成型热固性塑料的技术为重点转变到以成型热塑性塑料的技术为主; 进入创新时期的塑料加工技术与前一时期相比,在可成型加工塑料材料的范围、可成型加工制品的范围和制品质量控制等方面均有重大突破。

采用创新的成型技术,不仅使以往难以成型的热敏性和高熔体粘度的她料可方便地成型为制品,而且也使以往较少采用的长纤维增强塑料、片状馍型料和团状模塑料也可大量用作高效成型技术的原材料。

3.按所属成型加工阶段划分,塑料成型加工可分为几种类型?分别说明其特点。

答:一次成型技术,二次成型技术,二次加工技术一次成型技术,是指能将塑料原材料转变成有一定形状和尺寸制品或半制品的各种工艺操作方法。

目前生产上广泛采用的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。

二次成型技术,是指既能改变一次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺寸,又不会使其整体性受到破坏的各种工艺操作方法。

挤出成型工艺—挤出成型原理(塑料成型加工课件)

挤出成型工艺—挤出成型原理(塑料成型加工课件)

二、挤出成型过程
既有混合过 程,也有成 型过程
树脂原料 加热黏流 塑料熔体
助剂
混合过程
加压 挤出连续体
一定规格的 制品
切割 成型连续体
冷却定型
成型过程
以 管 材 挤 出 原料 成型为例
挤出连续体
熔体
定型连续体
制品
三、挤出成型特点
1. 可以连续化生产,生产效率高。 2. 设备自动化程度高,劳动强度低。 3. 生产操作简单,工艺控制容易。 4. 原料适应性强,适用大多数热塑性树脂和少数热固性 树脂。 5. 可生产的产品广泛,同一台挤出机,只要更换不同的 辅机,就可以生产不同的制品。
挤出成型
挤出成型特点
一、挤出成概述
挤出成型又叫挤出模塑,是利用加热使塑料熔融塑化成 为流动状态,然后在机械力(螺杆或柱塞的挤压)的作用下, 使熔融塑料通过一定形状的口模制成具有恒定截面连续的制 品,适用于绝大部分热塑性树脂和部分热固性树脂。
除了用于挤出造粒、染色、树脂掺和等共混改性,还可用于塑 料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度连续的管材、板 材、片材、棒材、打包带、单丝和异型材等塑料制品的生产。
料表面接近或达到黏流温度,表面发黏。
要求:输送能力要稍高于熔融段和均化段。
2. 压缩段 (熔融段)
位置:螺杆中部一段。 作用:输送物料,使物料受到热和剪切作用熔 融塑化,并进一步压实和排出气体。 特点:物料逐渐由玻璃态转变为粘流态,在熔 融段末端物料为粘流态。 要求:螺杆结构逐渐紧密,使物料进一步压实。
(3)横流(环流) 由垂直于螺棱方向的分速
度引起的使物料在螺槽内产生翻 转运动。对生产能力没有影响, 但能促进物料的混合和热交换。
(4)漏流 由机筒与螺棱间隙处形成的

塑料成型工艺学课件第五章挤出成型

塑料成型工艺学课件第五章挤出成型

3
冷却和定型
挤出产生的热量通过冷却和定型系统使塑料固化,形成所需产品。
常见的挤出成型工艺塑料制品的生 产,如塑料管材、板材和 型材等。
2 双螺杆挤出
适用于工程塑料和特殊塑 料制品的生产,如塑料薄 壁制品和复合材料等。
3 共挤出
用于制备多层结构的复合 型材,如隔热管、隔音板 等。
常见的挤出成型缺陷及其解决措施
气泡
调整挤出机、模具和材料的参数,提高材料的 熔体温度和排气能力。
熔体中断
检查挤出机和模具的磨损和堵塞问题,确保材 料的连续供给。
螺纹纹理
调整挤出机和模具的温度、速度和压力,改善 模具的设计和制造。
尺寸不合格
优化挤出工艺参数,检查挤出机和模具的精度, 控制材料的品质。
挤出机的工作原理和组成部分
工作原理
挤出机通过将塑料材料加热、熔化、压缩和挤出, 形成连续的塑料型材或薄壁制品。
组成部分
挤出机主要由进料系统、加热和熔融系统、挤出系 统以及冷却和定型系统等组成。
挤出工艺的基本步骤和流程
1
进料和预热
塑料料粒经过熔融预热系统加热和软化,准备挤出。
2
熔融和挤出
熔化塑料通过螺杆在挤出机筒内熔融,然后被挤出模具形成型材。
挤出模具的设计要点和注意事项
挤出模具的设计需要考虑材料流动性、产品形状和尺寸、模具结构等因素。合理设计模具可以提高挤出成型的 质量和效率。
优点和局限性:挤出成型工艺的优势和限制
优点
高生产效率、产品外观光滑、成型质量稳定、无需 二次加工等。
局限性
对于某些复杂形状的产品来说,挤出成型可能无法 满足要求。
塑料成型工艺学课件第五 章挤出成型
本章将介绍挤出成型工艺的定义、概况以及其工作原理和组成部分。还将探 讨挤出工艺的基本步骤和流程,以及常见的分类和应用。最后,我们将讨论 挤出模具的设计要点和注意事项,以及挤出成型的优点、局限性和解决措施。

挤出成型—挤出理论(高分子成型课件)

挤出成型—挤出理论(高分子成型课件)
塔莫尔(Tadmor)研究结果: 计算出熔融区长度,但与实际值有一定差距。
四、挤出机的挤出理论
3 熔体输送理论 流动流动状态:
①正流Qd:沿正轴向口模/机头方向流动。由旋转螺杆挤压造成。 ②逆流Qp:沿正方向相反,由机头压力引起。 ③横流Qt:环流。不影响总流量。但对熔体的混合、塑化、热交换起重要 作用。 ④漏流Qc 物料在螺杆与机筒之间间隙向加料口方向回流,可降低挤出量 。一般情况下漏流Qc很小,但磨损严重时,漏流Qc增加急剧增加。
p在挤出过程中,由于螺杆 和料筒机构、机头、过滤 网以及过滤板的阻力,使 塑料内部存在压力。
p压力可以提高挤出熔体的混合均匀性和稳定性,提高产品致密 度, 是塑料变为均匀熔体并得到致密塑件的重要条件之一。 p螺杆转速的变化,加热、冷却系统的不稳定都对产生压力波动 产生影响,对制品质量产生不利影响。 p为保证制品质量,应尽可能减少压力的波动。
六、挤出工艺的影响因素
3 挤出速率
p挤出速率因素影响较多(机头阻力、螺杆与料筒结构、螺杆转速、 加热冷却系统和塑料特性等)但主要与螺杆转速有关,提高转速,可 提高挤出产量,但塑化质量不高,因而挤出速率要大小合适。 p挤出速率在生产过程中也存在波动现象,挤出速率的波动影响制品 几何形状和尺寸。生产中应保证挤出速率的稳定。
LDPE 15~20 3~4 90~100 100~140 140~160 140~160
PP
22~25 2.5~4 140~160 165~185 180~200 160~185
PC
16~25 2.5~3 200~240 240~250 230~255 200~22100
六、挤出工艺的影响因素
2 压力
tan tanb
四、挤出机的挤出理论

第五章挤出成型第二节挤出成型工艺

第五章挤出成型第二节挤出成型工艺

转速过快导致的问题
出模膨胀加大和口模内流动的不稳定,使制品表面 质量下降
并且可能会出现因冷却时间过短造成的制品变形、 弯曲
转速过低,挤出速率过慢,物料在机筒内受热
时间变长,会造成物料降解,使制品物理力学
性能下降。
5.2.3 挤出压力
(1)作用
①克服因螺杆槽深度的变化,过滤板、过滤网 和口模等产生料流阻力,即使塑料物理状态 发生变化。 ②使塑件均匀密实。 压力波动
不良影响:
塑件局部疏松,表面不平,弯 曲等。
5.2.4 冷却与牵引
(1)冷却 ① 空气冷却 ② 水冷却
冷却速率过块
易造成残余应力过大,尤其是硬质塑料
冷却速率过慢
生产效率低,塑件变形,尤其是软质塑料
5.2.4 冷却与牵引
牵引速度可与挤出速度相当。牵引速度与挤出速 度的比值称牵引比,其值必须等于或大于1。 (1)牵引
机头
(1) 加料段(固体输送段)温度设定
加料段在挤出 机中的作用 温度设定原则 (1) 不宜太高,影响物料在此段输送;也不宜
高效率输送 固体物料
预热物料
太低,螺杆受力过大或卡死
(2) 一般接近粘流温度,由低到高按梯度排列。
(2) 熔融段(压缩段)温度设定
熔融塑化 物料 压缩物料、排出 空气
熔融段在挤出 机中的作用
一般要求熔融段的温度比粘流温度高15-20℃,以 保证物料的有效熔融。
(2) 熔融段(压缩段)温度设定
A填充料,(提供强剪切使填充物,充分分散),熔融段 高出基料熔点10~20℃(尽量提高),使物料充分熔融均 匀分布。 B阻燃料,其温度要偏低,尽可能降低。 C合金料,以两组熔融温度为依据,同时考虑组分比 例及组分热敏性等

塑料成型工艺学第五章 挤出成型

塑料成型工艺学第五章 挤出成型
① 如旋转螺丝,而螺帽上无压力,则 螺帽跟着螺丝转动而不前移。
② 若在螺帽上加一定压力,再旋转螺 丝,则螺帽就会随螺丝旋转而前移。
✓ 成型时,塑料与螺杆的摩擦力应小于塑 料与料筒的摩擦力,也即螺杆的光洁度应 大于料筒的光洁度。否则,塑料只能抱着 螺杆空转打滑不能前移。
30
固体塞摩擦模型
31
✓ 受力分析
5.3.2 固体熔融
39
✓ 研究目的: ● 预测螺槽中未熔化物料量 ● 熔化全部物料所需螺杆长度 ● 熔融与螺杆参数、物料特性、工艺参数间的关系
✓ 冷却试验和熔融机理:
冷却试验:本色料+3~5%着色料挤出——稳定后停止并迅速冷却螺杆 和料筒——取出螺杆、剥下物料——切断螺旋带状料并观察截面形状
✓ 现象: ● 熔融料呈流线型,未塑化料始终呈固态 ● 固—液两相有一明显分界线 ● 固相逐渐消失,固体塑化完全集中在熔膜处
9
✓ 挤出成型的特点:
① 连续化,效率高,质量稳定 ② 应用范围广 ③ 设备简单,投资少,见效快 ④ 生产环境卫生,劳动强度低 ⑤ 适于大批量生产
✓ 适用的树脂材料:
绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料,如PVC、 PS、ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯酸树脂、环氧树 脂、酚醛树脂及密胺树脂等
✓ 应用:
料薄膜、网材、带包覆层的产品、截面一定、长度 连续的管材、板材、片材、棒材、打包带、单丝和异 型材等等,还可用于粉末造粒、染色、树脂掺和等。
10
5.1 挤出设备
• 由挤出机、机 头和口模、辅 机等组成。
11
主要设备
12
5.1.1 单螺杆挤出机的组成
✓单螺杆挤出机主要 由传动系统、加料 系统、塑化系统、 加热与冷却系统、 控制系统等组成。

《挤出成型技术》课件

《挤出成型技术》课件
模具结构设计
根据制品形状和尺寸进行结构设计,确保制品成型质量、提高生产 效率。
冷却系统
设计合理的冷却系统,控制模具温度,减小制品成型后的收缩率。
挤出成型设备的操作与维护
01
操作规程
制定严格的设备操作规程,确保 操作人员熟悉设备性能和安全操 作要求。
维护保养
02
03
故障排除
定期对设备进行维护保养,检查 各部件磨损情况,及时更换易损 件。
高分子材料在挤出成型技术中的优势在于其可塑性强、加工温度低、成型周期短 等,使得制品具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能。同时,高分子材料在挤 出成型过程中易于实现自动化和智能化生产,提高了生产效率和产品质量。
新型挤出成型技术的研发与推广
随着科技的不断发展,新型挤出成型技术不断涌现,如微孔塑料挤出技术、异型截面管材挤出技术、 反应挤出技术等。这些新型技术的研发和应用,极大地丰富了挤出成型制品的种类和性能,满足了不 同领域的需求。
挤出成型技术的应用领域
挤出成型技术广泛应用于塑料加工行业,如管材、型材、薄膜、板材等产品的生产 。
除了塑料加工行业,挤出成型技术还应用于橡胶、陶瓷、玻璃纤维等材料的加工。
随着科技的发展,挤出成型技术的应用领域不断扩大,如3D打印技术的出现,使得 挤出成型技术也可以用于制造个性化的定制产品。
02
挤出成型设备
挤出成型工艺的控制要素
温度控制
温度是挤出成型工艺的重要控制要素之一,包括 机筒温度、模具温度等。温度的控制直接影响着 塑料的塑化和产品质量。
速度控制
速度控制包括挤出速度、注射速度等,它影响着 产品的产量和质量。合理地调整速度参数,可以 提高生产效率和产品质量。
压力控制
压力也是挤出成型工艺的重要控制要素之一,包 括挤出压力、注射压力等。压力的控制对于塑料 的流动性和产品的致密性至关重要。

挤出成型专业知识讲座

挤出成型专业知识讲座
沿螺槽前移旳过程中,固体床宽度逐渐减小, 直至全部消失。
从熔化开始到固体床旳宽度下降到零旳总长 度,称为熔化区旳长度。一般旳,熔化速率 越高,熔化长度越短。
借助螺杆旋转产生压力和剪切力,使物料充分 塑化和混合均匀,经过型腔(口模)而成型。
5.1 概述
(2)间歇式: 柱塞式挤出机 借助柱塞压力,将事先塑化好旳物料挤出口模 而成型。
5.2 挤出设备
挤出设备一般是由挤出机、机头和口模、辅机 等几部分构成旳。 5.2.1 螺杆挤出机 挤出机由挤出装置(螺杆和料筒)、传动机构 和加热冷却系统等主要部分构成。
5.2.1 螺杆挤出机
料斗底部有截断装置,以便调整和切断料流。 侧面有视孔和标定计量旳装置。 有些料斗带有减压或加热装置、搅拌器、自动上 料或加料装置。
5.2.1 螺杆挤出机
5.2.1 螺杆挤出机
3.料筒 挤出机旳主要部件之一。 为一金属圆筒,一般用耐温耐压、强度较高、 结实耐磨、耐腐旳合金钢或内衬合金钢旳复合 钢筒制成。 塑料旳塑化和加压过程都在其中进行。 外部设有分区加热和冷却装置。 加热:电阻、电感或其他方式。 冷却:风冷或水冷。
5.2.1 螺杆挤出机
5.2.1 螺杆挤出机
4.螺杆
挤出机旳关键部件,直接关系到挤出机旳应用 范围和生产率。
经过螺杆旳转动,对塑料产生挤压作用,塑料 在料筒中才干产生移动、增压和从摩擦取得部 分热量,塑料在移动过程中得到混合和塑化, 粘流态旳熔体在被压实而流经口模时,取得所 需形状而成型。
5.2.1 螺杆挤出机
5.3.1 固体输送
可见:固体输送率与螺杆旳几何尺寸和移动 角有关。
一般在0≤ ≤90゜范围, =0时,Qs为零, -90゜时,Qs为最大。
5.3.1 固体输送

第五章挤出成型(六讲)

第五章挤出成型(六讲)

• 挤出制品的质量决定于工艺条件,关键在于塑化情 挤出制品的质量决定于工艺条件, 取决于温度和剪切情况): 况(取决于温度和剪切情况): 料筒外的加热 温度 螺杆对物料的剪切产生的摩擦热(主要) 螺杆对物料的剪切产生的摩擦热(主要) T ↑ , η↓ ,利于塑化, T ↑↑ ,挤出物形状稳定 利于塑化, 性差;易分解,制品质量下降。 性差;易分解,制品质量下降。 T ↓ , η↑ ,机头压力 ↑ ,制品致密,形状稳定, 制品致密,形状稳定, 易出现离模膨胀效应, 易出现离模膨胀效应, T ↓↓ ,塑化差,质量差。 塑化差,质量差。 利于塑化, 转速 n ↑ ,剪切 ↑ ,利于塑化, η↓ ,但料筒中物 料的压力 ↑ 。
3、主要工艺控制参数 、
1)温度:A机筒:分段控制在粘流温度范围 温度:A机筒: :A机筒 模头:模体T>口模T(分区控制) T>口模T(分区控制 B模头:模体T>口模T(分区控制) 膜的吹胀和牵引:即压缩空气量( 2)膜的吹胀和牵引:即压缩空气量(吹胀压力一 MPa 般20~40MPa)的调节和牵引速度与螺杆转速的调节 MP 横向吹胀比( ): 横向吹胀比(α): 膜泡直径与口模直径之比。 大 膜泡直径与口模直径之比。 α大.横向强度提 膜宽,制品厚度小. 小 膜窄。 高,膜宽,制品厚度小. α小.膜窄。用此调膜宽 纵向牵引比( ): 纵向牵引比(β): 牵引膜的线速度与未经牵引膜的线速度之比用 此调膜厚和强度。 大纵向强度提高 膜薄。 大纵向强度提高, 此调膜厚和强度。 β大纵向强度提高,膜薄。 冷却定型:风冷、水冷。有风量、 3)冷却定型:风冷、水冷。有风量、风环出风角 的调节
3 、定型和冷却 (同时进行) 同时进行)
• 管材、异型材 —— 独立的定型装置 管材、 板材、片材——压辊定型 板材、片材 压辊定型 薄膜、单丝、 无需定型装置, 薄膜、单丝、线缆包覆 —— 无需定型装置,直接冷却定 型。 定型方法: 定型方法: 管材:定径套(外径定型、内径定型) 管材:定径套(外径定型、内径定型) 原理:管坯内外形成压力差。使管外紧贴于套内壁冷却。 原理:管坯内外形成压力差。使管外紧贴于套内壁冷却。 冷却速度: 冷却速度: 硬质塑料:慢些,以避免内应力。软质塑料、结晶塑料: 硬质塑料:慢些,以避免内应力。软质塑料、结晶塑料: 快些。 熔体粘度低) 快些。 (熔体粘度低) • (问题 :如何控制冷却速度?2:为何硬塑慢,软塑要快 问题1:如何控制冷却速度? :为何硬塑慢, 些?)

挤出成型和注射成型PPT课件

挤出成型和注射成型PPT课件
43
塑料工艺
螺杆头部结构
• 要注意防止出现 熔融塑料积存、 回流现象。
• 一般η大的塑料, 用锥行尖头;η小 的塑料,必须装 止逆环以防回流。
44
塑料工艺
• 作用:
–保持较高注射压 力和速度,使物 料进一步塑化.
• 类型:
–直通式、自锁式、 杠杆针阀式等。 物料粘度大,热 稳性差,用大口 径直通式;粘度 小,用自锁式和 杠杆针阀式。
34
塑料工艺
注射成型产品示例
35
塑料工艺
二、注射成型原理
36
塑料工艺
注射机的分类
根据塑化方式不同分为: 柱塞式注射机 螺杆式注射机
37
塑料工艺
• 螺杆式注射机
38
塑料工艺
• 柱塞式注射机特点: – 结构简单、但压力损失大、塑化不均匀以, 不适合热敏性塑料。
• 实际应用: – 目前工厂中广泛使用的是螺杆式注射机, 60g以下的小型制件多用柱塞式。
波动, 由于熔融过程的不稳定性产生低频波动, 温控系统的稳定性差或环境因素的变化引起的 波动。 3. 混合效果差
不能很好适应一些特殊塑料的加工或混炼、 着色工艺过程。
20
四、新型螺杆
塑料工艺
1、排气式螺杆 用于含水和易产生挥发组分的物料 排气原理:物料到排气段时已基本塑化,由于该段 螺槽突然加深,压力骤降,气体从熔体中逸处,从 排气口排出。
17
塑料工艺
熔体输送能力的分析
• 熔体的输送 Q = Qd - Qp - Ql, 实际的流动形式为:熔 体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。
• 忽略Ql,经计算熔体输送能力为:
① 机头阻力加大P↑,Q↓产量下降。 ② 转速N↑,Q↑提高。 ③ 螺杆直径增加D↑,Q↑↑产量明显增加。所以要得 到

挤出成型

挤出成型

挤出成型5.0 本章介绍1、主要内容:概论、单螺杆挤出机的基本结构、挤出理论和几种制品的挤出工艺。

2、重点:挤出理论、粒料的制备3、难点:挤出理论。

4、教学要求:(1)掌握挤出理论,单螺杆挤出机的结构。

(2)掌握几种制品的挤出工艺。

挤出成型又称挤出模塑,是塑料重要的成型方法之一,绝大多数热塑性塑料均可用此法成型。

这种成型方法的特点是具有很高的生产率且能生产连续的型材,如管、棒、板、薄膜、丝、电线、电缆以及各种型材,还可用来混合、塑化、造粒和着色等。

挤出成型过程分两个阶段进行。

第一阶段将物料加热塑化,使呈粘流状态并在加压下通过一定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体;第二阶段将这种连续体用适当的方法冷却、定型为所需产品。

物料的塑化和加压过程一般都是在挤出机内进行。

挤出机按其加压方式可分为螺杆式和柱塞式两种。

前者的特点是,借助螺杆旋转时螺纹所产生的推动力将物料推向口模。

这种挤出机中通过螺杆强烈的剪切作用,促进物料的塑化和均匀分散,同时使挤出过程连续进行,因此可以提高挤出制品的质量和产量,它适用于绝大多数热塑性塑料的挤出。

柱塞式挤出机中,通过粒筒加热塑化的物料,由柱塞推向口模。

这种挤出机能够产生较大的压力,一般来说,其操作是间歇进行,物料的塑化程度和均匀性不如螺杆式挤出机,因此应用范围受限制。

它适用于聚四氟乙烯,超高相对分子质量聚乙烯等塑料的挤出。

本章以螺杆式挤出机的挤出工艺及有关辅助设备为重点加以介绍。

5.1 单螺杆挤出机的基本结构和辅机一、单螺杆挤出机基本结构单螺杆挤出机基本结构,主要由传动系统、加料系统、挤压系统、加热系统、冷却系统以及机头和口模等部分组成1、传动系统传动系统是挤出机的重要组成部分之一。

它的作用是在给定的工艺条件(如机头压力、螺杆转数、挤出量、温度等)下使螺杆具有必要的扭矩和转数均匀地回转而完成挤出过程。

传动系统由电动机、减速装置、变速器及轴承系统组成。

常用的挤出机电动机有交流整流子电动机和直流电动机。

挤出成型工艺学习培训资料(课件)

挤出成型工艺学习培训资料(课件)
决定塑料的塑化及挤出效率
小:剪切速率高,利于传热和塑化,但挤出生产效率低
热敏性塑料——深槽螺杆 热稳定性较高、熔体粘度低——浅槽螺杆 H1≥0.1 DS H3=0.02-0.06 DS
(5)螺旋角 θ=10°-30°
定义:螺纹与螺杆横截面之间的夹角 θ大,挤出机的生产能力提高,但螺杆对塑料的剪切
我国各塑料机械厂生产之挤出机料筒壁厚
我国生产的挤出机的料筒壁厚
螺杆直径:30 45 60 90 120 150 200 料筒壁厚:20—25 20~25 30-45
40—45 40-50 40一50 50—60
锥形双孔机筒
三. 螺杆
作用:输送、挤压、剪切 用耐热、耐腐蚀、高强度的合金钢制作 表面高硬度、高光洁度 转速10-120 rpm、无级变速
用于挤出塑料制品,如管材、板材、棒材、片材、 薄膜。各种异型材以及塑料和其它材料的复合物等, 也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的 共混改性等。
橡胶挤出——压出 合成纤维——螺杆挤出纺丝 塑料挤出——主要以热塑性塑料为主
2 挤出成型的特点
操作简单,工艺易控,可连续化、工业化、自动化生产, 生产效率高
第一节 单螺杆挤出机基本结构及作用
传动系统 挤出系统——挤出成型系统的关键部分
加料装置、料筒、螺杆、机头、口模 加热系统:采用电阻丝加热,也可电感应加热,
蒸汽或油加热。 冷却系统:空冷或水冷,其作用是防止进料口处
的物料过热发粘,出现搭桥现象,使 物料供料不足。另外在紧急停车时, 避免物料过热降解。
应用范围广,广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维的成型 加工,也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料 的共混改性等。
挤出—吹塑成型,中空吹塑制品 挤出—拉幅成型,双轴拉伸薄膜

第五章 塑料挤出成型PPT课件

第五章 塑料挤出成型PPT课件

挤压系统 机头
传动系 统
加热冷却 系统
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2)辅机 机头:熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。 定型装置:它的作用是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。
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。
19
通过螺杆的转动,对塑料产生挤压作用,塑料在 料筒中才能产生移动、增压和从摩擦取得部分热量, 塑料在移动过程中得到混合和塑化,粘流态的熔体再 被压实而流经口模时,取得所需形状而成型。
20
(1)螺杆的几何结构参数
21
表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、 压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺纹棱部宽度等。
L/D过大,使塑料受热时间增长而降解;螺杆自 重增加,自由端挠曲下垂,引起料筒与螺杆间擦伤, 使制造加工困难,增大功率消耗。
L/D过小,对物料的混合和塑化都不利。
23
③压缩比(A) 螺杆加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一
个螺槽容积之比。 压缩比A越大,塑料受到挤压的作用也就越大,排除
物料中所含空气的能力就大,但A太大,螺杆本身的 机械强度下降,压缩比一般在2~5之间。
12
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,使挤出过程稳定地进行。
切割装置:将连续挤出的制品切成一定的长度或 宽度。
卷取装置:将软制品(薄膜、软管、单丝等)卷 绕成卷。
13
5.2 单螺杆挤出机基本结构及作用 单螺杆挤出机是由传动系统、挤出系统、加热
和冷却系统、控制系统等几个部分组成,此外,每 台挤出机都有一些辅助设备。
第五章 塑料挤出成型
J 5.1 概述 J 5.2 单螺杆挤出机基本结构及作用 J 5.3 双螺杆挤出机基本结构及作用 J 5.4 挤出成型工艺
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③压延:PVC
④流延:PVA
吹塑薄膜占挤出产品总产量的1/3。
吹塑法工艺特点: ①生产宽幅薄膜 (最大宽度巳达20m); ②薄膜成筒形,制袋方便; ③经济、简便;
④膜厚均匀性差,印刷性能差;
⑤因受冷却限制,生产线速度不高;
此法成型0.01㎜~0.25㎜ 农膜、 包装膜
和重包装薄膜。薄膜折径100㎜~10m。
第五章
挤出成型
概述 5、1 单螺杆挤出机基本结构 5、1、1 加料装置
5、1、2 料 筒
5、1、3 螺 杆
1、螺杆结构
主要几何结构参数:
2、螺杆的三段作用
3、螺杆形式
5、1、4、机头和口模
5、2 挤出成型工艺
5、2、1 流程
5、2、2 塑料管材挤出
5、2、3 塑料薄膜的挤出吹塑成型
5、3 双螺杆挤出
例:UPVC:粉状,3~4;粒状,2.5;
见 表7-1。 ②结晶性: 加工结晶高聚物的螺杆Λ >加工非结 晶高聚物的螺杆Λ。(为什么?) 熔融后结晶破坏,无序增加,总体积增 大,要使熔体密实应有较大的压缩比。 例:ABS:1.5~2.5,PA6:3.5;
③熔体的粘度:
ηa
ηa
Λ
Λ
PC:2.5~3;
1、螺杆结构
材料:耐热、耐腐、高强度的合金钢
( 38CrMoAl )
L
主要几何结构参数:
(1)螺杆直径Ds:外径,通常30~200mm,
常用60~150㎜。
表征:挤出机的规格。随 Ds 增大,挤出机
的产率提高,。
(2)螺杆的长径比L/ Ds :
表征:挤出机塑化质量、塑化能力的参数。
L/D L/D
透明性下降。(?)
β
牵伸速度过快,冷却不足,(缓 非晶:牵伸速度过快,物料塑化不均点得
冷)晶粒尺寸增大,故膜透光率下降; 不到缓和,膜透明性降低。 通常β取值3~6。
3、薄膜的冷却
通常采用管膜外设冷却环 。
(1) 空气冷却风环——空气作冷却介质,
应用最广;
(2)喷雾风环——以雾状水气为冷却介质, 强化冷却效果。
①提高螺杆表面的光洁度;螺杆中充入冷却水,
螺杆表面降温;
②加料段的料筒表面开设纵向沟槽,增加物料与
料筒间的径向摩擦力;
③挤出机结构:增加螺槽深度H和螺旋角θ。
反向全啮合双螺杆——受啮合螺纹的推力
(牵引),物料包裹螺杆旋转的趋势受到
阻碍,并被螺纹推向前移。
向外反向旋转
同向全啮合双螺杆——啮合处物料通过啮
物料受热时间长,塑化均匀, 物料混合和塑化不利。
提高螺杆的转速以增大挤出机的生产能力。
通常,L/D为15~25。
结晶型物料:L/D=25;
热敏性物料(PVC): L/D=20;
(3)压缩比Λ
定义:螺杆加料段第一个螺槽的容积与
均化段最后一个螺槽的容积之比。
物理意义:物料通过螺杆全过程被压缩
的程度。
Λ 物料受到挤压作用大,物料塑化、 排气效果明显。 螺杆承受负荷大,螺杆的机械强度下 降。 Λ 取值范围: 2 ~ 5; 选择Λ应考虑因素: ①物料的种类: 加工粉状物料 Λ > 加工粒料的Λ。
影响产率和物料的塑化。
δ值大——产率低;不利于热传导和物料的熔
融和混合。
δ过小——强烈的剪切作用使物料出现热、力
学降解。 一般δ = 0.1~0.65 ㎜为宜, 对大直径螺杆,取δ =0.002Ds; 小直径螺杆取 , δ =0.005Ds。
(2)高效螺杆 特点:在螺杆的末端设置剪切混合元件,提
向旋转的更有效。
5、压延效应 向内反向旋转的双螺杆: 物料在间
隙中受到螺棱和螺槽间的研磨和滚压作
用。
同向旋转
逆向旋转
概述 5、1 单螺杆挤出机基本结构 5、2 挤出成型工艺 5、3 双螺杆挤出 本章内容可参考教科书P118~122、 P131~135; 参考书:
周达飞.《高分子材料成型加工》. 北京:中
反向向外旋转
反向向内旋转
同向旋转双螺杆在啮合处,螺棱和螺 槽的速度相反,相对速度比反向旋转的双
螺杆大,因此对啮合区的物料的剪切作用
巨大,混炼效果比反向旋转双螺杆好。
同向旋转
4、自洁性能
反向旋转的双螺杆,在啮合处,螺纹
和螺槽间,存在速度差,且相互擦离,自
洁。
同向旋转的双螺杆,有相当高的剪切
速度,能刮去各种积料,其自洁作用比反
α α α
膜透明性好; 折径 ; 膜管摆动,难于工艺操作。 α=2~6, 压缩空气流量控制。
吹塑,连续成型过程,在吹胀并冷却和 膜管上升卷绕过程中,膜管在纵向受到牵引
辊拉伸作用。
(2)牵引比β——纵向拉伸倍数:
膜管通过夹辊时的速度ν2与口模挤出膜坯
的速度ν1的比值。即: β= ν2 / ν1 ;
通常,牵伸比大,薄膜强度高,但薄膜的
特点:
①机头结构简单,操作方便; ②膜厚不均(薄膜上、下部冷却不均;自重); 适宜吹塑折径小于300㎜以下的PE、PVC、 PS等用于食品、轻工小商品包装薄膜。
2、薄膜的吹胀及牵伸
(1)吹胀比α—— 膜坯被吹胀的程度;
薄膜横向拉伸倍数;
塑化较差的料流得到 吹胀后的膜管的直径D2 与挤出机环形口模 了横向牵伸,使膜平滑, 直径Dl 的比值。 即: α= D2 / Dl 透明性提高。
逆向向内旋转
5、3、2 双螺杆挤出机的工作原理
1、强制输送 单螺杆挤出机的物料输送(固体输送理论): 物料与螺槽和料筒内壁紧密接触,形成弹性 固体塞,并以一定的速率移动。 物料受螺杆旋转时的推挤作用向前移动:分 解为旋转运动和轴向水平运动。 物料被转动的螺杆带着运动;
旋转运动——物料与螺杆之间的摩擦力作用,
高混合均匀性和分散性。
5、2 挤出成型工艺
5、2、1 流程:
成型物料预处理 挤出成型 制品的定型与冷却
包装
后处理
制品的牵引与卷取(切割)
滚筒式牵引
5、2、2 塑料管材挤出(硬管和软管)
特点:质轻、耐腐、摩擦力小、价格低。
应用:各种液体、气体输送
生产管材的树脂 :PVC(软管、硬管)、PE
薄膜
⑤牵引
④膜管稳定 ⑥膜卷曲
③膜管冷却 ①膜管挤出 ②膜管吹胀
(1)上吹法(见图)
特点:
①膜管在坚韧膜段上,稳定,适宜生产
宽幅和极薄薄膜;
②膜管冷却不利,生产线速度不高;
③粘度低物料操作困难;
此法适于吹塑:PE、PVC、LLDPE、
PS;
(2)下吹法: 膜管 从机头下方引出,向下牵引,见图。
料筒表面开槽冷却 1-铸铝加热器;2-冷却水管
③物料塑化和压缩的场所 料筒材料:耐磨、耐腐蚀、高强度的合金 钢(38CrMoAl)或碳钢内衬合金钢。
5、1、3螺 杆
作用:
①输送物料
②传热、塑化物料
③混合均化物料
挤出机的生产率、塑化质量、填加物的
分散性、熔体的温度、动力消耗主要取决于
螺杆的性能。
②上料装置 物料输送要求:定时、定量、干燥、 预热和强制。 A 鼓风上料系统
B 真空上料系统
螺旋加料机 真空粉末 加料站;分段加热。 常用电阻加热。见图。 ②从物料中带走热量: 防止物料过热或停车时须对料筒内物 料快速冷却。 冷却一般用风冷或水冷。
在定径套内,迅速冷却定型。
气塞封堵管端,内部压力保持 在0.05~
0.3MPa。
②真空外定径法
定径套上开有很多抽真空用 的小孔,采用外抽真空方法使 管坯外壁与定径套内壁紧密 贴合,水槽和喷淋冷却。
( 2 )内径定型法
3、冷却
可用的装置有冷却水槽和喷淋水箱。
采用沿管材圆周上均匀布置喷水头对管材 进行喷淋冷却,可避免发生弯曲变形。
合螺纹间的通道进入另一根螺杆的螺槽,
啮合螺纹对螺槽中物料起推进作用。
同向旋转旋转
2、排气作用
双螺杆在啮合处对物料的剪切过程使物料
的表层得到不断更新,增进了排气效果。
3、剪切混合作用
反向旋转的双螺杆在啮合处速度方向相
同,但存在速度差,在啮合间隙的物料受到
螺棱和螺槽间的挤压和研磨,使物料得到混
合和混炼。
多层管材生产线
5、2、3 塑料薄膜的挤出成型 塑料薄膜生产方法: ①挤出吹塑:农膜
物料通过压延机的多个反 向转动辊筒间隙并加热加压 将聚合物熔体、分散液和溶 制成<0.025mm薄膜。 液流布在运行辊筒或传送带上, 和溶剂挥发),从载体剥离制 成薄膜。
②挤出拉伸:BOPP(Biaxial Orientation PP) 经适当固化(冷却、热凝胶化
用于薄膜吹塑成型的原料:
LDPE——农膜;
HDPE、 PVC、 PP、PA、PVDC等——
用于食品、轻工、纺织化工等物品
的防腐、防湿、防尘等。
1、吹塑薄膜的生产方法
工艺过程:
吹胀管膜 压缩空气 气量控制 膜宽 牵引管膜 牵引辊 牵引速度 控制膜厚
挤出管膜 吹膜机头
管膜冷却 冷却装置
卷绕膜卷 卷绕辊
①制备UPVC粒料; 成型管材、异型材、板材; ②连续混合设备——聚合物共混、填充 和增强改性; ③进行反应挤出。
5、3、1 双螺杆挤出机的结构与分类 1、结构特点:∞形料筒; 两根平行螺杆。 2、分类: 螺杆旋转的方向分类 ①同向旋转; ②向内反向旋转; ③向外反向旋转;
逆向向外旋转 同向旋转
特点: ①采用水套直接冷却膜管,有利于薄膜的冷
却。薄膜的透明性好。(?)
②冷却速快,生产线速度高;
③引膜方便,适于生产低粘度的物料;
④膜管挂在未冷却定型的塑性段上,牵引易
拉断,不适于生产极薄薄膜;
适于:粘度低的物料——PA、PVDC;
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