塑料成型工艺挤出成型
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第五章 挤出成型
Extrusion Molding
内容简介：
挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀的塑料强行通过 机头成为的连续制品，如管、板、丝、薄膜、电线电缆等。 挤出成型是塑料成型加工中重要方法之一。
本章重点是掌握挤出设备、工艺过程、挤出理论和特点。
难点是对单螺杆挤出原理的理解。
挤出成型的制品 (products)
挤出系统
传动与控制系统
加热、冷却系统
一、单螺杆挤出机
单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒中旋 转构成的。挤出机大小一般用螺杆直径来表示。
1.传动装置
带动螺杆转动的部分。通常由电动机、减速箱和轴承 等组成。 在挤出过程中，要求螺杆转速稳定，不随螺杆负荷的 变化而变化，以保证制品质量均匀一致。但在不同的 场合下，又要求螺杆能变速，以达到一台设备能适应 挤出不同塑料或不同制品的要求。 传动部分采用无级变速。 螺杆转速为：10～100转/分钟。 设有良好的润滑系统和迅速制动的装置。
② 长径比（L/D） 螺杆工作部分有效长度与直径之比。 通常为18～25。
1 增加螺杆长径比，塑料在螺杆中的停留 时间增加，塑化的更加均匀，故可以提 高螺杆转速来提高产量。
2 长径比加大后螺杆、料筒和装配等比较 困难和复杂。
3 塑料挤出机一般选择 L/D=18，20，25，30，40，45
L/D大，能改善物料温度分布，有利于塑料的混 合和塑化，并能减少漏流和逆流，提高挤出机 的生产能力。
L/D大，螺杆适应能力强，能用于多种塑料的挤 出。
但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。
过短的螺杆，容易引起混炼的塑化不良。
（2）螺旋角（）和螺棱宽度（e）
螺旋角是螺纹与螺杆横断面的夹角。
螺旋角的大小与物料的形状有关: 细粉状塑料：30°左右； 方块料：15°左右； 球、柱状料：17°左右。 通常以螺距等于直径的最易加工．这时螺旋角为17.6 ° ， ＝17 °41’，而且对产率的影响不大，螺杆的 螺旋方向，一般为右旋。
表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、 压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料 筒的间隙等。
（1）螺杆的直径（D）和长径比（ L/D ）
① 螺杆直径（D） 我国挤出机的螺杆直径标准:30、45、65、90、 120、150、200。
一般情况下，螺杆的直径应符合此系列，螺杆 直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸， 加工塑料的种类和所要求的生产率确定。 一般45～150mm，螺杆直径增大，加工能力 提高，挤出机的生产率与螺杆直径D的平方成 正比。
3.料筒
挤出机的主要部件之一，为一金属圆筒。
挤压时料筒内的压力可达55MPa，工作温度一 般为80一300℃，因此．料筒可看作是受压和 受热的容器。制造料筒的材料须具有较高的强 度、坚韧耐磨和耐腐蚀。塑料的塑化和加压过 程都在其中进行。 外部设有分区加热和冷却装置。 加热：电阻、电感或其它方式。 冷却：风冷或水冷。
5.2.1 螺杆挤出机
螺杆挤出机由挤出装置（螺杆和料筒）、传动机 构和加热冷却系统等主要部分组成。
挤压系统：主要由料筒和螺杆组成。塑料通过挤
压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所 建立的压力下，被螺杆连续地定压定量定温地挤 出机头。 传动系统：它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和 转速。
加热冷却系统：其功用是通过对料筒（或螺杆） 进行加热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温 度范围内完成。
挤出法几乎能成型所有热塑性塑料和某些 热固性塑料。
生产的制品：管材、板材、薄膜、单丝、线缆 包覆物及塑料与其它材料的复合材料等。
挤出制品占热塑性塑料制品的40～50％，此外 还可以用于塑化造粒、着色和共混等。
二、挤出成型分类
1.按塑化方式分：干法和湿法
（1）干法：靠加热将塑料变成熔体，塑化和加 压可在同一个设备内进行。其定型处理仅为简单 的冷却。
2.加料装置 供料一般采用粒料、粉料和带状料等几种。
装料设备通常使用圆锥形和方锥形加料斗，其 容积至少能容纳1小时的用料。
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的装置。
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。
加料孔周围应设有冷却夹套、以排除高温 料筒向料斗传热，避免料斗中的塑料因升温而发 粘，以致引起加料不均或料流受阻。
柱塞式挤出机 借助柱塞压力，将事先塑化好的物料挤出口模而 成型。
5.2 挤出设备Extrusion Machinery
一台挤出设备通常由主机（挤出机Extruder）、机头和口模、辅机及其控 制系统组成。通常这些组成部分统称为挤出机组。
是挤出成型过程中的 关键设备，它的规格 及工艺控制直接影响 挤出过程的产量的质 量。
4.螺杆
挤出机的关键部件，直接关系到挤出机的应用 范围和生产率。 通过螺杆的转动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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， 粘流态的熔体在被压实而流经口模时，取得所 需形状而成型。 由于塑料品种很多、性质各异，因此为适应加 工不同塑料的需要，螺杆的种类很多，结构上 也有差异，以便能对塑料产生较大的输送、挤 压、混合和塑化作用。
（2）湿法：用溶剂将塑料充分软化。塑化和加压 须分为两个独立的过程，而且定型处理必须采用较 麻烦的溶剂脱除，同时还得考虑溶剂的回收。仅用 于硝酸纤维素和少数醋酸纤维素等。
2.按是否排气分： 可分为排气式挤出机和非排气式挤出机
3.按加压方式分：连续式和间歇式 （1）连续式：
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，通过型腔（口模）而成型。 （2）间歇式：
挤出成型的制品(products)
几种典型制品的生产线(production line)
挤出片材生产线
挤出线缆包覆成型生产线
挤出吹塑薄膜生产线
EPE发泡膜(珍珠棉)机组-发泡膜机组
5.1 概述
一、挤出成型
也称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或 柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压 力推动下，强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续型材的一种成型方法。
Extrusion Molding
内容简介：
挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀的塑料强行通过 机头成为的连续制品，如管、板、丝、薄膜、电线电缆等。 挤出成型是塑料成型加工中重要方法之一。
本章重点是掌握挤出设备、工艺过程、挤出理论和特点。
难点是对单螺杆挤出原理的理解。
挤出成型的制品 (products)
挤出系统
传动与控制系统
加热、冷却系统
一、单螺杆挤出机
单螺杆挤出机是由一根阿基米德螺杆在加热的料筒中旋 转构成的。挤出机大小一般用螺杆直径来表示。
1.传动装置
带动螺杆转动的部分。通常由电动机、减速箱和轴承 等组成。 在挤出过程中，要求螺杆转速稳定，不随螺杆负荷的 变化而变化，以保证制品质量均匀一致。但在不同的 场合下，又要求螺杆能变速，以达到一台设备能适应 挤出不同塑料或不同制品的要求。 传动部分采用无级变速。 螺杆转速为：10～100转/分钟。 设有良好的润滑系统和迅速制动的装置。
② 长径比（L/D） 螺杆工作部分有效长度与直径之比。 通常为18～25。
1 增加螺杆长径比，塑料在螺杆中的停留 时间增加，塑化的更加均匀，故可以提 高螺杆转速来提高产量。
2 长径比加大后螺杆、料筒和装配等比较 困难和复杂。
3 塑料挤出机一般选择 L/D=18，20，25，30，40，45
L/D大，能改善物料温度分布，有利于塑料的混 合和塑化，并能减少漏流和逆流，提高挤出机 的生产能力。
L/D大，螺杆适应能力强，能用于多种塑料的挤 出。
但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。
过短的螺杆，容易引起混炼的塑化不良。
（2）螺旋角（）和螺棱宽度（e）
螺旋角是螺纹与螺杆横断面的夹角。
螺旋角的大小与物料的形状有关: 细粉状塑料：30°左右； 方块料：15°左右； 球、柱状料：17°左右。 通常以螺距等于直径的最易加工．这时螺旋角为17.6 ° ， ＝17 °41’，而且对产率的影响不大，螺杆的 螺旋方向，一般为右旋。
表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、 压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料 筒的间隙等。
（1）螺杆的直径（D）和长径比（ L/D ）
① 螺杆直径（D） 我国挤出机的螺杆直径标准:30、45、65、90、 120、150、200。
一般情况下，螺杆的直径应符合此系列，螺杆 直径的大小一般根据所加工制品的断面尺寸， 加工塑料的种类和所要求的生产率确定。 一般45～150mm，螺杆直径增大，加工能力 提高，挤出机的生产率与螺杆直径D的平方成 正比。
3.料筒
挤出机的主要部件之一，为一金属圆筒。
挤压时料筒内的压力可达55MPa，工作温度一 般为80一300℃，因此．料筒可看作是受压和 受热的容器。制造料筒的材料须具有较高的强 度、坚韧耐磨和耐腐蚀。塑料的塑化和加压过 程都在其中进行。 外部设有分区加热和冷却装置。 加热：电阻、电感或其它方式。 冷却：风冷或水冷。
5.2.1 螺杆挤出机
螺杆挤出机由挤出装置（螺杆和料筒）、传动机 构和加热冷却系统等主要部分组成。
挤压系统：主要由料筒和螺杆组成。塑料通过挤
压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所 建立的压力下，被螺杆连续地定压定量定温地挤 出机头。 传动系统：它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和 转速。
加热冷却系统：其功用是通过对料筒（或螺杆） 进行加热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温 度范围内完成。
挤出法几乎能成型所有热塑性塑料和某些 热固性塑料。
生产的制品：管材、板材、薄膜、单丝、线缆 包覆物及塑料与其它材料的复合材料等。
挤出制品占热塑性塑料制品的40～50％，此外 还可以用于塑化造粒、着色和共混等。
二、挤出成型分类
1.按塑化方式分：干法和湿法
（1）干法：靠加热将塑料变成熔体，塑化和加 压可在同一个设备内进行。其定型处理仅为简单 的冷却。
2.加料装置 供料一般采用粒料、粉料和带状料等几种。
装料设备通常使用圆锥形和方锥形加料斗，其 容积至少能容纳1小时的用料。
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的装置。
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。
加料孔周围应设有冷却夹套、以排除高温 料筒向料斗传热，避免料斗中的塑料因升温而发 粘，以致引起加料不均或料流受阻。
柱塞式挤出机 借助柱塞压力，将事先塑化好的物料挤出口模而 成型。
5.2 挤出设备Extrusion Machinery
一台挤出设备通常由主机（挤出机Extruder）、机头和口模、辅机及其控 制系统组成。通常这些组成部分统称为挤出机组。
是挤出成型过程中的 关键设备，它的规格 及工艺控制直接影响 挤出过程的产量的质 量。
4.螺杆
挤出机的关键部件，直接关系到挤出机的应用 范围和生产率。 通过螺杆的转动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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， 粘流态的熔体在被压实而流经口模时，取得所 需形状而成型。 由于塑料品种很多、性质各异，因此为适应加 工不同塑料的需要，螺杆的种类很多，结构上 也有差异，以便能对塑料产生较大的输送、挤 压、混合和塑化作用。
（2）湿法：用溶剂将塑料充分软化。塑化和加压 须分为两个独立的过程，而且定型处理必须采用较 麻烦的溶剂脱除，同时还得考虑溶剂的回收。仅用 于硝酸纤维素和少数醋酸纤维素等。
2.按是否排气分： 可分为排气式挤出机和非排气式挤出机
3.按加压方式分：连续式和间歇式 （1）连续式：
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，通过型腔（口模）而成型。 （2）间歇式：
挤出成型的制品(products)
几种典型制品的生产线(production line)
挤出片材生产线
挤出线缆包覆成型生产线
挤出吹塑薄膜生产线
EPE发泡膜(珍珠棉)机组-发泡膜机组
5.1 概述
一、挤出成型
也称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或 柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压 力推动下，强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续型材的一种成型方法。