第七章 挤出成型

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1、第七章挤出成型一、概述挤出成型在高分子材料加工领域中，是一个变化众多，用途最广，比重最大的成型工艺。挤出过程是使高分子材料的熔体在挤出机的螺杆挤压作用下，通过具有一定形状的口模而连续成型，所得制品为恒定截面的连续型材。挤出成型制品三大合成材料的挤出，没有本质上的区别，所用设备加工原理大同小异。挤出理论、工艺以塑料为多，故本节主要讨论塑料的挤出成型。橡胶挤出压出；合成纤维螺杆挤出纺丝；塑料主要是热塑性塑料的挤出，现也有热固性挤出成型的塑料制品都是连续的型材。如：管材、棒材、板材、片材、带、薄膜、单丝、电线电缆包层、异型材等。挤出造粒塑

2、炼上色，混炼，塑化造粒，共混改性等。以挤出为基础的配合吹胀和双轴拉伸：吹塑成型和拉幅成型。二、工艺特点▲连续成型，产量大，生产效率高。▲制品外形简单，是断面形状不变的连续型材。▲制品质量均匀密实，各向异性小，尺寸准确性较好。▲适应性很强：▲几乎适合除PTFE外所有热塑性塑料。▲只要改变机头口膜，就可改变制品形状。▲可用来塑化、造粒、染色、共混改性，也可同其他方法混合成型。此外，还可做压延成型的供料挤出压延三、挤出成型基本过程1、塑化在挤出机内将固体塑料加热并依靠塑料之间的内摩擦热使其成为粘流态物料。2、成型在挤出机螺杆的旋转推挤作用

3、下，通过具有一定形状的口模，使粘流态物料成为连续的型材。3、定型用适当的方法，使挤出的连续型材冷却定型为制品。四、挤出成型设备螺杆式挤出机连续成型，用处最多。柱塞式挤出机间歇成型，一般不用。（UHMWPE、PTFE）螺杆式挤出机单螺杆单螺杆挤出机双螺杆双螺杆挤出机多螺杆行星螺杆挤出机其中以单螺杆最常用，也较为简单。第一节单螺杆挤出机的基本结构及其作单螺杆挤出机传动系统挤出系统加热和冷却系统控制系统附属装置加料装置料筒螺杆机头口模用原理单螺杆挤出机的基本结构一、料斗即加料装置，以保证物料向料筒供料。有冷却夹套，有定时定量自动加料装置。

4、二、料筒是一个受压的金属圆筒，其外层有加热冷却系统。料筒的作用：（3～4段）▲对塑料加热：▲配合螺杆使塑料塑化对塑料冷却的目的：防止停车时，因过热造成分解。三、螺杆是挤出机最主要的部件，其结构对挤出工艺有重要影响，挤出不同高聚物有不同结构形式的螺杆。1、螺杆的结构2、螺杆的几何结构参数螺杆的直径D螺杆的压缩比A螺杆角螺杆与料筒的间隙螺杆的长径比L/Ds螺槽深度H螺纹棱部宽度Eθ▲螺杆的直径D代表挤出机的规格。D，挤出机的生产能力。▲螺杆的长径比L/Ds（15～25）影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑化效率）。L/Ds，塑料的停留时间

5、，混合塑化效果。▲螺杆的压缩比A（2～5）A＝螺杆第一螺槽的容积/螺杆最后螺槽的容积A的获得：等距变深，等深变距，变深变距。A，制品致密，排除物料中所含空气的能力大。螺槽深度H正比于挤出量。H小，产生的剪切速率大，塑化效果好，但生产率低。H3＝KD，K＝0.02～0.06，D小K取大值，D大K取小值。螺旋角（10～30o）θ，出料快，生产率，但停留时间短，塑化效率。螺杆在螺距＝直径时最容易加工，此时，＝17o41’。螺纹棱部宽度Eθ影响漏流，进而影响产量螺杆与料筒的间隙θ3、螺杆的作用输送物料螺杆转动时，物料在旋转的同时受到轴向压力

6、，向机头方向流动以挤出成型。传热塑化物料与料筒配合，使物料接触传热面并不断更新，在料筒外加热与螺杆摩擦作用下软化、熔融为粘流态。混合与均化物料与料筒和机头相配合产生强大的剪切作用，使物料混合均匀、塑化完全。螺杆沿长度方向一般分为三段，各段的作用和结构是不同的：（1）加料段L1靠近料斗一端，在该段对物料主要起传热软化、输送作用。无压缩作用。是固体输送。L1长度：结晶型塑料：熔点前，难压缩，▲L1较长。无定形塑料：随T，形变，有压缩，▲L1不长。（2）压缩段L2螺杆的中段。物料在此段继续吸热软化、熔融，直到最后完全塑化，塑料在该段内可以

7、进行较大程度的压缩。压缩作用的来源：渐变形：螺距变化、螺槽深度变化。突变型：等深等距深槽等深等距浅槽（1～2个螺距过渡）压缩段的长度：结晶型塑料：Tm很窄，到Tm后，▲L2很短即可。无定型塑料：Tf较宽，▲L2较长。η（3）均化段L3靠机头口模一端。为等距等深的浅槽螺纹，其作用是把压缩段送来的已塑化的物料，在均化段的浅槽和机头回压下搅拌均匀，成为质量均匀的熔体，并且为定量定压挤出成型创造必要条件。（也称计量段）均化段要维持较高的而且稳定的压力，以保持料流稳定，因此应有足够的长度，可为螺杆全长的20～25%。4、螺杆的形式螺杆普通型高

8、效专用渐变型突变型－螺杆分三段等距变深等深变距图7-5螺杆头部锥型鱼雷头可避免物料分解混合和受热效果好图7-65、螺杆的选用（1）材料对结晶型塑料：突变型螺杆等距不等深对无定型塑料：渐变型螺杆等距不等深（2）L/D对硬塑料，塑化时间长