第二章 挤出成型

• 螺杆三段长度分配： 无定形塑料和高度增塑的材料，熔融段短（10%～ 25%）L，甚至不要； 高熔点结晶性塑料（尼龙）熔融段长（30%～60%）L， 其压缩段长度一般为3～5D。 而乙烯基类、改性PS、聚烯烃类逐渐软化的聚合物， 压缩段长度（50%～60%）L。 计量段长度：热敏性物料短甚至不要，聚烯烃类 (20%～25%）L。
挤出成型是高分子材料在挤出机中通过加热、加压 而使塑料以流动状态通过口模成型的方法。
应用最早的成型方法之一，应用最广泛。目前塑料 制品的三分之一是用挤出方法生产的。
二、挤出成型特点
1、设备制造容易，成本低 2、可以连续化生产效率高 3、设备自动化程度高，劳动强度低 4、生产操作简单，工艺容易控制 5、挤出产品均匀密实，质量好
软PVC （粒料） 3~4
软PVC （粉料） 3~5
PE
3~4
PS
2~4
纤维素塑料
1.7~2
PMMA
3
PP
2.5~4
PPO
2~3.5
ABS POM PC 聚砜（膜） 聚砜（片） 聚砜（管、型材） PA-6 PA-66 PA-11 PA
1.6~2.5 2.8~4 2.5~3 3.7~4 2.8~3 3.3~3.6 3.5 3.7 2~8（2.6~4.7） 3
形变能力与固态聚合物的长链结构和柔性(内因) 及其所处的环境温度(外因)有关：而应变硬化作 用则与聚合物的取向程度有关。
2.2 挤出成型
• 2.2.1 • 2.2.2 • 2.2.3 • 2.2.4
概述 挤出设备简介 挤出制品的生产工艺流程 几种挤出制品生产工艺举例
2.1.1 概述
一、挤出方法简介
挤出机参数
• 直径 螺杆外径，决定了挤出机的生产能力。 • 长径比 螺杆有效长度L与直径之比，L/D大，塑化好，产生
大压力，制品密实；逆流和漏流减少，可提高转速增大挤出 量；难加工的塑料L/D大，热敏性塑料L/D小，塑料多在25 左右。有的达43。橡胶挤出机L/D一般热喂料4～5，冷喂 料8～16，冷喂料排气16～22。
（2）聚合物的可模塑性
聚合物在温度和压力作用下发生形变并在模具型腔 中模制成型的能力，称为可模塑性。
注射、挤出、模压等成型方法对聚合物的可模塑性 要求是：能充满模具型腔获得制品所需尺寸精度， 有一定的密实度，满足制品合格的使用性能等。
可模塑性主要取决于聚合物本身的属性(如流变性、热 性能、物理力学性能以及热固性塑料的化学反应性能 等)，工艺因素(温度、压力、成型周期等)以及模具的 结构尺寸。
L
D
压缩比 挤出制品的密度与加料时物料的表观密度之 比。由螺槽逐渐缩小实现。加料段初始螺槽容积与 计量段最后螺槽容积之比称几何压缩比。 作用：保证计量段供料充足，使挤出过程中物料易 于升温，向加料段排除掺杂的空气保证挤出制品质 量均匀、致密 。
塑料适用的螺杆压缩比
硬PVC（粒料） 2~3
硬PVC（粉料） 2~5
6、原料的适应性强几乎所有热塑性塑料都能用 于挤出，用量最大的是PVC、PE、PP，其次 是PS、PMMA、醋酸纤维素、乙烯-醋酸乙烯 共聚物、ABS、聚酰胺、聚碳酸酯和聚甲醛等。
7、所生产的产品广泛，可一机多用 8、生产线占地面积小，生产环境清洁 9、不能生产具有三维尺寸制品 10、制品往往需要二次加工。
第二章 挤出成型
2.1 热塑性塑料加工性能 2.2 挤出成型
2.1 热塑性塑料加工性能
（1）聚合物的可挤压性
可挤压性是指聚合物通过挤压作用形变时获得一 定形状并保持这种形状的能力。 在料筒、辊筒、模具
衡量聚合物可挤压性的物理量是熔体的粘度 (剪切粘度和拉伸粘度)。
影响因素：分子结构、相对分子质量和组成等 高分子性质，温度、压力等成型条件有关。
• 一般粉料大于粒料，挤出薄壁制品大于厚壁制品。 • 橡胶挤出机热喂料1.3 ～1.4，冷喂料1.6 ～1.8.
螺杆分段
加料段、压缩段（塑化段）、计量段（均化段、挤出段） 加料段是自塑料入口向前延伸的一段距离，其长度为 4D~8D。 塑料为固体状态。 压缩段是螺杆中部的一段。塑料由粒状固体逐渐被压实并软化 为连续熔体。 均化段是螺杆的最后一段，其长度为6D~10D。使物料进一步 塑化均匀，定压定量的将料流由机头和口模流道挤出。
2.2.2 挤出成型设备简介
一、挤出机
单螺杆：加料装置、料筒、螺杆、传动装置等
双螺杆挤出机：主要由料筒、螺杆、加料装置、传动装置和 控制装置等组成。螺杆分噛合和相切、平行和锥形、同向和 反向、整体和组合。
特点：
1、加料容易，单螺杆挤出机靠摩擦输送，双螺杆 挤出机靠正位移输送；强制输送，产生的摩擦热少； 2、塑料在双螺杆挤出机中停留时间短； 3、剪切力大，具有优异的混合、塑化效果； 4、优异的排气性能；机筒可以自动清洁； 5、挤出量稳定，产量高；采用强制定量加料； 6、容积效率非常高。流率对口模压力不敏感。
（3）聚合物的可纺性
常规的纺丝方法: 熔体纺丝、湿法纺丝和干法纺丝。 聚合物的可纺性是指材料经成型加工为连续的固 态纤维的能力。 可纺性主要取决于聚合物材料的流变性，熔体 粘度、拉伸比、喷丝孔尺寸和形状、 挤出丝条与冷却介质之间传质和传热速率、熔 体的热化学稳定性等。
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（4）聚合物的可延性
非晶或半结晶聚合物在受到压延或拉伸时变形 的能力称为可延性， 利用聚合物的可延性，通过压延和拉伸工艺可生 产片材、薄膜和纤维。 聚合物的可延性取决于材料产生塑性变形的能力 和应变硬化作用。
三、挤出分类
1、按挤塑过程中成型物料塑化方式
干法挤塑是依靠电加热将固体物料转变成熔体， 塑化和挤出可在同一设备上进行，挤出塑性连续 体的定型只是简单的冷却操作。
湿法挤塑的物料要用溶剂将其软化，软化和挤 塑要在两个设备中各自独立完成，而定型处理要 有脱出溶剂的操作。
2、按挤出时加压方式分
连续式挤出所用设备为螺杆式挤出机。 间歇式挤出所用设备为柱塞式挤出机。 柱塞式挤出机的主要成型部件是加热料筒和施 压柱塞，当其成型制品时，是将一部分物料加进 料筒，借助料筒的外部加热塑化并依靠柱塞的推 挤将其挤出机头的模孔之外，加进的一份物料挤 完后，柱塞退回，再加新的一份物料后进行下一 步推挤操作，是不连续的，而且无法使物料受到 搅拌混合，使塑化料的温度均匀性差，目前很少 采用。