挤出成型技术

挤出成型技术的发展

挤出成型技术是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法称挤出成型或挤塑，作为聚合物加工技术之一，是伴随聚合物加工工业技术的发展而成长的。

挤出成型的发展历程可以分为三个阶段：

1.萌芽时期在1845年，R?Brooman最早用挤出成型法生产包覆电线。当时的挤出机为柱塞式，操作由手动逐步过渡到机械式和液压式，生产过程是间歇式的。

2.杆式挤出机阶段19世纪80年代后，开始出现螺杆式挤出机，由德国开始批量制造，并不断地发展和改进螺杆结构。这时期的挤出机螺杆长径比为3～5，难以满足热塑性塑料塑化的要求，只适合于生产橡胶制品。

3.现代挤出机时代1935年德国Paul Troster公司制造出第一台热塑性挤出机，从此挤出机发展到了一个新阶段即现代挤出机时代。这一阶段的特征是挤出机采用直接电加热，空气冷却、自动温控的装置和无级变速的传动装置，螺杆的长径比开始超过10。

自现代单螺杆挤出机出现至今的几十年里，可加工的聚合物种类，制品的结构、形式不断扩大，使得包括挤出成型工艺，成型设备，研究开发新产品、新工艺的手段等全面推进。

20世纪50年代，石油化工的发展使得高分子工业迅速成熟;60年代，塑料、

橡胶、化纤三大合成材料的生产向规模化转变;70年代，世界合成高分子材料在总体积上已超过了金属材料。聚合物只有通过成型加工才能成为有使用价值的制品。成型加工是高分子材料不可缺少的生产环节。

挤出成型作为聚合物加工工业中的一项重要技术，是在聚合物树脂应用工程技术、挤出生产设备研制技术两方面互相促进，又互相依存而发展起来的。形形色色的挤出产品:早些年的硬PVC管，包覆电缆，聚苯乙烯、聚丙烯和ABS片材与板材，聚乙烯吹塑薄膜和涂覆薄膜等，如今的PVC型材，交联聚乙烯、铝塑复合、PPR管材，双向拉伸聚丙烯薄膜，多层共挤复合膜，具有高阻隔性、透气性、自粘性、热收缩性、自消性等特殊性能的薄膜，功能母粒与色母粒，发泡制品;运用挤出加工手段制备改性聚合物材料;共混增强、增韧技术，辐射改性技术，纳米复合技术，以及其他一些新型改性技术;各种结构与功能的挤出机及生产线;混炼型螺杆，排气式挤出机，双螺杆、多螺杆式挤出机，反应式挤出机，组合式挤出机，适应高分子材料物理与化学特性而建立的成型装置，具备各种制品所需要的专门功能，能够实施成型步骤的挤出生产线辅机，以追求操作简便、控制精确、节能高效，清洁生产的目标而不断改迸的新型设备。

同其他成型方法相比，挤出成型具有以下突出优点：

1.设备成本低，制造容易，因此投资少，上马快。

2.生产效率高。挤出机的单机产量较高，如一台直径65mm的挤出机，生产聚乙烯薄膜，年产量可达300t以上。

3.可以连续化生产。能制造较长的管材、板材、型材、薄膜等。而且产品质

量均匀、密实。

4.生产操作简单，工艺控制容易，易于实现自动化。占地面积小，生产环境清洁，污染少。

5.可以一机多用。一台挤出机，只要更换机头口模，就能加工多种塑料制品。挤出机也能进行混合、塑化、造粒。挤出机与压进机配合，可以喂料生产压延薄膜，与油压机配合生产模压制品。

所以，挤出成型是重要的成型方法之一，在塑料加工工业中占有相当重要的地位。挤出成型可以加工绝大部分热塑性塑料和部分热固性塑料以及弹性体。目前挤出成型制品占我国塑料制品总量做1∕3以上。

挤出制品主要有薄膜、管材、板材、片材、型材、棒材、丝、网、带、电线、电缆包覆、中空容器、况沫塑料、复合材料等等，它们广泛应用于国民经济各个部门。以塑代钢、以塑代有色金属、以塑代水泥等，被广泛地应用于农业、建材、包装、机械、电子、汽车、家电、石化和国防，以及人们的日常生活等各个领域。因此可以预测，在21世纪里，塑料将是人类活动的最主要的原料之一。由于挤出成型是塑料加工的最主要的形式，因此发展挤出成型技术与设备具有重要意义。主要表现为：

1、新型挤出混炼技术与设备的开发。

目前，国际上用于高分子材料共混改性的新型混炼设备主要有三大类：同向平行双螺杆挤出机、往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机。其中小型同向

平行双螺杆挤出机国内已能生产，但万吨级大型混炼挤压造粒机组全部要依靠进口。同时。往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机是制备高填充、高附加值高聚物合金的必要装置，目前国内对他们的研制刚刚处于样机阶段，规格不多，品种不全，具有广阔的发展前景。

2、大口径管材挤出的异向平行双螺杆挤出机组、钢塑复合管挤出机组和大型双壁波纹管挤出成型机组及特种塑料管材专用挤出机组的开发研究。

3、复合挤出成型技术和设备的开发研究。最近，多层共挤的超宽土工膜、包装用的拉伸拉幅平膜、建筑用的复合瓦楞板、芯层发泡板材和管材的市场需求量很大，与此相关的成型技术和装备的开发研究必须引起足够的重视。

4、CAD/CAE/CAM技术在工业中的应用研究。应用CAD/CAE/CAM技术可使机械的设计从费时、费钱的经验设计-试车修改的模式提高到准确、快速、高精度的现代化水平，从而提高机械制造业的竞争力。

5、在线检测及自动控制技术应用。发达国家挤出机的数字、智能控制和比例或伺服系统技术以成熟，挤出机组可以实现全线联机控制，并于在线检测装置相连，根据采集和储存的信号实现反馈控制，保证了工艺条件的稳定，提高了产品的精度。

未来挤出成型技术的发展方向是：减少劳动力和材料消耗，主要体现在尽量缩短更换产品的时间，尽可能在生产过程中更换及自动更换；通过增加设备的塑化能力，加大齿轮扭矩，进一步加大螺杆长径比来提高生产效率；在挤出生产线控制系统中不断应用感测技术、控制技术和人工智能技术，使制品的质量和生产

的稳定性得到进一步的提高