挤出成型技术的发展概况.docVIP

塑料挤出成型技术的概况 挤出成型是聚合物加工中出现较早的一门技术,在塑料加工中占有重要的地位。经地100多年的发展，挤出成型制品已占塑料制品总量的1/3以上。在广泛的生产实践中，挤出成型的理论和技术得到不断的深化和拓展；可加工的聚合物种类、制品结构和制品形式越来越多；挤出工艺得到不断的发展；挤出成型的设备得以不断改进和创新，设备越来越大型化、高效率化、精密化、智能化及专用化；计算机技术在挤出成型加工中的应用越来越广泛、深入。　　面对日益发展变化的挤出成型加工，笔者拟对挤出成型技术作一个全面的介绍，在回顾挤出成型发展历程的基础上，介绍挤出成型的工艺和技术特点，以及新的成型工艺，并展望了提出成型的发展趋势。1 挤出成型的发展历程　　挤出成型技术作为聚合物加工技术之一，是伴随聚合物加工工业的发展而发展的。挤出成型的发展历程可以分为三个阶段：　　（1）萌芽时期 1845年，R.Brooman最早用挤出成型法生产包覆电线。当时的挤出机为住塞式，操作由手动逐步过渡到机械式和液压式，生产过程是间歇式的。　　（2）杆式挤出机阶段 19世纪80年代后，开始出现螺杆式挤出机，由德国开始批量制造，并不断地发展和改进螺杆结构。这时期的挤出机螺杆长径比为3-5，难以满足热塑性塑料化的要求，只适合于生产橡胶制品。　　（3）现代挤出机时代 1935年德国Paul Tr ster公司制造出第一台热塑性挤出机，从此挤出机发展到了一个阶段即现代挤出机时代。这一段的特征是挤出机采用直接电国热，空气冷却，自动温控的装置和无级变速的传动装置，螺杆的长径比开始超过10。　　现代挤出机技术的出现和进一步的发展，使得可加工的聚合物种类、制品结构、制品形式越来越多，挤出工艺不断改进，成型设备不断出新，研究开发新产品、新工艺的手段不断加强。目前用挤出成型法可以生产出各种各样的制品，除传统的PVC管材，包覆电缆，PPS、PP和ABS片材、板材以外，还有PVC型植材、交联聚乙烯管材、铝塑复合管、PP-R管材、双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜、多层共挤复合膜各种发泡制品等。此外，可以运用挤出加工手段制备改性聚合物材料。此时发展的新技术有共混增强、增韧技术，辐射改性技术，纳米复合技术，以及其它一些新型改性技术。在设备方面，出现了各处结构与功能的挤出机和生产线；如混炼型螺杆、排气式挤出机，双螺杆、多螺杆挤出机，反应式挤出机，组合式挤出机，以及适应高分子材料物理与化学特性而建立的成型装置和具备各种制品所需的专门功能、能够实施成型步骤的挤出生产线辅机等，以追求简便、控制精确、节能高效，清洁生产为目标而不断改进的新型设备。2 挤出成型过程及设备　　典型的挤出成型过程是，将固态粉状或粒状聚合物物料通过料斗加入 挤出机中，在自重和螺杆的转动下使物料进入料筒，在料筒内被加热，熔融塑化，通过螺杆加压将熔融的物料经口模挤出，在牵引力的作用下，经过冷却、定型形成制品的最终形状。在挤出成型过程中，其核心为螺杆式挤出机、口模和辅机。挤出机根据螺杆的数量可分为单螺杆式挤出机、双螺杆挤出机和多螺杆挤出机。单螺杆挤出机由于设计简单、制造容易、价格便宜而被广泛使用，是用量最多的挤出机。这是由一根阿基米德螺杆在加热料筒中旋转而成，这种挤出机的主要技术参数有螺杆直径、螺杆长径比、螺杆转速、驱动电机功率、料筒加热功率、生产能力等。螺杆的几何形状对于挤出机的性能有极为重要的影响，其中螺杆直径标志着挤出机的挤出量；螺杆的长径比表示挤出机塑化的能力和质量；螺杆的转速直接影响挤出量和熔体物料的流动性。 为了克服单螺杆挤出机混炼效果差、不适合粉料加工、生产效率低等缺点，双螺杆挤出机问世并得到广泛使用。双螺杆挤出机的螺杆由两根相互啮合或相切的螺杆组成，根据两根螺杆的位置可以分为啮合型和非啮合型；根据螺杆的旋转方向，可以分为同向和逆向旋转两类；按照两根螺杆轴线的关系可分为平行双螺杆和锥形双螺杆挤出机。双螺杆挤出机主要用于热敏性塑料（如PVC）的挤出成型和特种聚合的加工（如共混、反应挤出）。多螺杆挤出机的应用相对较少，主要有行量螺杆挤出机和四螺杆挤出机。这种挤出机的特点在大幅度增加了螺杆对物料的捏合、挤压、剪切和搅拌次数；物料在料筒内的分散性好、停留时间短、生产效率高。多螺杆挤出机主要用于对热敏性塑料的加工。3 常见的挤出成型工艺及挤出成型制品　　通过不同的挤出工艺和不同的成型设备可以成型不同的制品。3.1 挤出造粒　　聚合物造粒是制品生产的一个中间过程，挤出造粒是一种常用的方法。这一方法产品质量稳定、自动化程度高、生产效率高。通过造粒可以对聚合物进行改性和进行不同聚合物的共混，在聚合物中填充填料、添加增强材料制作色母料，以及回收利用废旧塑料等。3.2 管材挤出　　挤出法可以生产多种塑料管材，这引起管材被广泛用