第四章 擠出成型工藝1

1、1第四章第四章擠出成型工藝擠出成型工藝學(xué)習(xí)目的與要求：掌握擠出成型的的定義、分類；掌握擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理掌握擠出成型工藝的一般操作掌握幾種典型擠出產(chǎn)品的成型工藝掌握擠出中空吹塑成型工藝了解擠出成型技術(shù)的發(fā)展第一節(jié)概述擠出成型是塑料加工領(lǐng)域中變化眾多、生產(chǎn)率高、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛、所占比重最大的成型加工方法。它是使塑料熔體（或粘彈流體）在擠出機(jī)的螺桿或柱塞的擠壓作用下通過一定形狀的口模而連續(xù)成型，所得的制品為具有恒定斷面形狀的連續(xù)

2、型材。擠出成型工藝適合于所有的高分子材料，塑料擠出成型也稱為擠塑或擠出模塑，幾乎能成型所有的熱塑性塑料，也可用于熱固性塑料，但對熱固性塑料僅限于酚醛塑料等少數(shù)幾個品種且可擠出成型的熱固性塑料制品種類也很少。塑料擠出的制品有管材、板材、片材、薄膜、單絲、電線電纜包覆層、各種異型材以及塑料與其它材料的復(fù)合物等。目前約有50%的熱塑性塑料制品是擠出成型生產(chǎn)的。此外擠出工藝也常用于著色、混煉、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以擠出為基礎(chǔ)，配合吹脹

3、、拉伸等技術(shù)則發(fā)展為擠出吹塑成型和擠出拉幅成型，這二種工藝常用來生產(chǎn)中空制品和雙軸拉伸薄膜等制品，所以擠出成型是塑料成型最重要的工藝方法。根據(jù)擠出物料塑化方式不同，擠出成型可分為干法擠出與濕法擠出。干法擠出是靠外加熱將物料變成熔體，塑化與擠出成型在擠出機(jī)內(nèi)完成，制品的定型處理為簡單的冷卻固化；濕法擠出的物料塑化是通過有機(jī)溶劑對物料的作用（不需要加熱）、使其成為粘流狀態(tài)，塑化是在擠出機(jī)之外預(yù)先完成的，制品的定型處理是依靠溶劑的揮發(fā)而固化。

4、濕法擠出的優(yōu)點是物料塑化均勻性更好些，可以避免物料成型時的熱降解，但考慮到溶劑的回收以及生產(chǎn)環(huán)境的污染等問題，實際生產(chǎn)上應(yīng)用并不多，目前僅用于纖維素塑料等不能加熱塑化的少數(shù)幾種塑料的擠出。擠出設(shè)備有螺桿擠出機(jī)和柱塞式擠出機(jī)兩大類，前者為連續(xù)擠出，后者為間歇式擠出。螺桿擠出機(jī)又可分為單螺桿擠出機(jī)和多螺桿擠出機(jī)及無螺桿擠出機(jī)，目前單螺桿擠出機(jī)是生產(chǎn)上用得最多的擠出設(shè)備，也是最基本的擠出機(jī)。多螺桿擠出機(jī)中雙螺桿擠出機(jī)近年來發(fā)展最快，其應(yīng)用也逐

5、漸廣泛，無螺桿擠出機(jī)應(yīng)用極少。柱塞式擠出機(jī)是借助柱塞的推擠壓力，將事先塑化好的或由擠出機(jī)料筒加熱塑化的物料從機(jī)頭口模擠出而成型的。物料擠擠完后柱塞退回，再進(jìn)行下一次操作，操作是不連續(xù)的，而且擠出機(jī)對物料沒有攪拌混合作用，故生產(chǎn)上較少采用。但由于柱塞能對物料施加很高的推擠壓力，在熔融粘度很大及流動性極差的塑料擠出成型時使用，如聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯等的擠出。本章主要討論生產(chǎn)上應(yīng)用較多的單螺桿擠出及又螺桿擠出，其它類型的擠出機(jī)因其應(yīng)用

6、極少，故對其擠出工藝不予討論。第二節(jié)擠出機(jī)及機(jī)頭的基本結(jié)構(gòu)一、單螺桿擠出機(jī)基本結(jié)構(gòu)單螺桿擠出機(jī)是由傳動系統(tǒng)、擠出系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾部分組成。此外，每臺擠出機(jī)都有一些輔助設(shè)備。其中擠出系統(tǒng)是擠出成型的關(guān)鍵部分，對擠出成型的質(zhì)量和產(chǎn)量起重要作用。擠出系統(tǒng)主要包括加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭與口模等幾個部分，如圖41所示。3圖42螺桿結(jié)構(gòu)示意圖Ds螺桿外徑Ls螺距H1加料段螺槽深度θ螺旋角H3一均化段槽深螺度螺桿用止推軸承懸支在料

7、筒的中央，與料筒中心線吻合，不應(yīng)有明顯的偏差。螺桿與料筒的間隙很小，使塑料受到強(qiáng)大的剪切作用而塑化。螺桿由電動機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)傳動，轉(zhuǎn)速一般為10～120r／min，要求是無級變速。②螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)螺桿的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)有直徑、長徑比、壓縮比、螺槽深度、螺旋角、螺桿與料筒的間隙等(見圖43)，這些參數(shù)對螺桿的工作特性有重大的影響。圖43螺桿結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)Ds螺桿外徑Db料筒內(nèi)徑Ls螺距H螺槽深度W螺槽寬度θ螺旋角E螺紋棱部寬度δ螺桿料筒間

8、隙L螺桿長度d螺桿根徑螺桿直徑Ds指其外徑，通常在30～200mm之間，最常見的是45150mm。隨螺桿的直徑增大，擠出機(jī)的生產(chǎn)能力提高，所以擠出機(jī)的規(guī)格常以螺桿的直徑大小表示。螺桿的長徑比L／Ds指螺桿工作部分的有效長度L與直徑Ds之比，此值通常為1525，但近年來發(fā)展的擠出機(jī)有達(dá)40的，甚至更大。L／Ds大，能改善塑料的溫度分布，混合更均勻，并可減少擠出時的逆流和漏流，提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力。L／Ds過小，對塑料的混合和塑化都不利。因

9、此，對于硬塑料、粉狀塑料或結(jié)晶型塑料要求塑化時間長，應(yīng)選較大的L／Ds。L／Ds大的螺桿適應(yīng)性強(qiáng)，可用于多種塑料的擠出。但L／Ds過大，對熱敏性塑料會因受熱時間太長而易發(fā)生分解，同時螺桿的自重增加，制造和安裝都困難，也增大了擠出機(jī)的功率消耗。目前，L／Ds以25居多。螺桿的壓縮比A指螺桿加料段第一個螺槽的容積與均化段最后一個螺槽的容積之比，它表示塑料通過螺桿全過程被壓縮的程度。A愈大，塑料受到擠壓的作用也就愈大，排除物料中所含空氣的能力