高分子材料加工技术——挤出成型

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1、第七章挤出成型本章重点：挤出成型的概念挤出成型的用途本章以论述塑料挤出为重点重点以单螺杆挤出机的结构特点来讨论挤出成型原理和工艺挤出成型，挤出模塑，是塑料重要的成型方法之一，是使高聚物熔体（或粘性流体）在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型，所得的制品为具有恒定断面形状的连续型材。它可用于挤出塑料制品，如管材、板材、棒材、片材、薄膜。各种异型材以及塑料和其它材料的复合物等，也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等。橡胶挤出——压出合成纤维——螺杆挤出纺丝塑料挤出——主要以热塑性塑料为主挤出成型的特点操作简单，工艺易控，

2、可连续化、工业化、自动化生产，生产效率高应用范围广，广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维的成型加工，也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等。挤出—吹塑成型，中空吹塑制品挤出—拉幅成型，双轴拉伸薄膜产品形状多样设备简单，投资少，占地面积小挤出成型的设备柱塞式挤出机借助柱塞的推挤压力，将事先塑化好的或由挤出机料筒加热塑化的物料从机头口模挤出成型的。物料被挤完后柱塞退回，再进行下一次操作，挤出机对物料没有搅拌混合作用挤出机能够产生较大的压力，一般来说，其操作是间歇进行，物料的塑化程度和均匀性不如螺杆式挤出机，因此应用范围受限制。它适用于聚四氟乙烯，超

3、高相对分子质量聚乙烯等塑料的挤出。螺杆式挤出机借助螺杆旋转时螺纹所产生的推动力将物料推向口模。这种挤出机中通过螺杆强烈的剪切作用，促进物料的塑化和均匀分散，同时使挤出过程连续进行，因此可以提高挤出制品的质量和产量，它适用于绝大多数热塑性塑料的挤出。第一节单螺杆挤出机基本结构及作用1传动系统2挤出系统——挤出成型系统的关键部分加料装置料筒螺杆机头口模3加热系统：采用电阻丝加热，也可电感应加热，蒸汽或油加热。4冷却系统：空冷或水冷，其作用是防止进料口处的物料过热发粘，出现搭桥现象，使物料供料不足。另外在紧急停车时，避免物料过热降解。单螺杆挤出机基本结构一.加

4、料装置及作用有些加料斗还配备真空装置或加热装置，以便防止物料从空气中吸收水分。有些料斗有振动搅拌器，并能自动上料与加料。料斗底部有冷却夹套，防止“架桥”。主要是指料斗，大多数设备用的加料斗是圆锥形的，其容量至少要求能容纳1h的用料。底部有截断装置，以便调整和切断料流。侧面有玻璃视镜和标定计量的装置。二.料筒作用：输送、塑化、压缩1.工作温度180～290℃2.压力≤55MPa3.设有分段的加热和冷却装置4.长径比L/D=15~245.制造材料：耐磨、耐腐蚀、高强度的合金钢碳钢内衬合金钢三.螺杆作用：输送、挤压、剪切1.用耐热、耐腐蚀、高强度的合金钢制作2

5、.表面高硬度、高光洁度3.转速10～120rpm、无级变速4.几何参数（1）螺杆直径DS外径30~200mm之间常见60～150mm(2)螺杆的长径比一般15～25以25居多最大可达40长径比一般15～25以25居多最大可达40小：对塑料的混合和塑化不利大：改善塑料的温度分布，混合均匀，减少挤出时的漏流和逆流，提高挤出机的生产能力；适应性强，可用于多种塑料的挤出过大：热敏性塑料因受热时间太长而容易分解，螺杆的自重增加，制造和安装都困难，挤出机的功率消耗增大（3）螺杆的压缩比A定义：加料段第一个螺槽容积：均化段最后一个螺槽容积，表示物料通过螺杆的全过程被压

6、缩的程度一般2～5获得方法：采用等距变深、等深变距、变深变距螺槽（4）螺槽深度H决定塑料的塑化及挤出效率小：剪切速率高，利于传热和塑化，但挤出生产效率低热敏性塑料——深槽螺杆热稳定性较高、熔体粘度低——浅槽螺杆H1≥0.1DSH3=0.02~0.06DS（5）螺旋角θ＝10°～30°定义：螺纹与螺杆横截面之间的夹角θ大，挤出机的生产能力提高，但螺杆对塑料的剪切挤压作用减小θ＝10°～30°实验证明：θ＝30°适合细粉状物料；均化段的挤出产率最高θ＝15°适合方块状物料θ＝17°适合圆柱状物料常用螺杆的θ＝17.7°（6）螺杆棱部宽EE大：增加螺棱上动力消

7、耗，有局部过热的危险E小：漏流增加，产量降低E＝0.08～0.12DS（7）螺杆与料筒的间隙δδ大，生产效率低，剪切作用小，不利于热传导，不利于物料的熔融和混合δ小，剪切作用大，容易引起物料热力学降解小直径螺杆δ＝0.005DS大直径螺杆δ＝0.002DSδ＝0.1～0.65mm3.螺杆的作用：输送物料传热塑化物料混合均化物料3.1加料段L1加热送来的物料并输送到压缩段L1＝60~65%L03.2压缩段L2挤出和剪切加料段送来的物料，加热物料使其转变为熔融体，赶走塑料中的空气及其它挥发成分，增大塑料的密度。无定形塑料L2＝55～65％L0熔融温度范围宽的

8、塑料PVCL2=100％L0渐变螺杆结晶型塑料，熔融温度范围窄,L2=3~5DS