第四章 挤出成型艺1第四章 挤出成型工艺1.doc

第四章 挤出成型工艺 学习目的与要求： 掌握挤出成型的的定义、分类； 掌握挤出机的基本结构及工作原理 掌握挤出成型工艺的一般操作 掌握几种典型挤出产品的成型工艺 掌握挤出中空吹塑成型工艺 了解挤出成型技术的发展 概述 挤出成型是塑料加工领域中变化众多、生产率高、适应性强、用途广泛、所占比重最大的成型加工方法。它是使塑料熔体（或粘弹流体）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。 挤出成型工艺适合于所有的高分子材料，塑料挤出成型也称为挤塑或挤出模塑，几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但对热固性塑料仅限于酚醛塑料等少数几个品种且可挤出成型的热固性塑料制品种类也很少。塑料挤出的制品有管材、板材、片材、薄膜、单丝、电线电缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约有50%的热塑性塑料制品是挤出成型生产的。此外挤出工艺也常用于着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出为基础，配合吹胀、拉伸等技术则发展为挤出吹塑成型和挤出拉幅成型，这二种工艺常用来生产中空制品和双轴拉伸薄膜等制品，所以挤出成型是塑料成型最重要的工艺方法。 根据挤出物料塑化方式不同，挤出成型可分为干法挤出与湿法挤出。干法挤出是靠外加热将物料变成熔体，塑化与挤出成型在挤出机内完成，制品的定型处理为简单的冷却固化；湿法挤出的物料塑化是通过有机溶剂对物料的作用（不需要加热）、使其成为粘流状态，塑化是在挤出机之外预先完成的，制品的定型处理是依靠溶剂的挥发而固化。湿法挤出的优点是物料塑化均匀性更好些，可以避免物料成型时的热降解，但考虑到溶剂的回收以及生产环境的污染等问题，实际生产上应用并不多，目前仅用于纤维素塑料等不能加热塑化的少数几种塑料的挤出。 挤出设备有螺杆挤出机和柱塞式挤出机两大类，前者为连续挤出，后者为间歇式挤出。螺杆挤出机又可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机及无螺杆挤出机，目前单螺杆挤出机是生产上用得最多的挤出设备，也是最基本的挤出机。多螺杆挤出机中双螺杆挤出机近年来发展最快，其应用也逐渐广泛，无螺杆挤出机应用极少。柱塞式挤出机是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而成型的。物料挤挤完后柱塞退回，再进行下一次操作，操作是不连续的，而且挤出机对物料没有搅拌混合作用，故生产上较少采用。但由于柱塞能对物料施加很高的推挤压力，在熔融粘度很大及流动性极差的塑料挤出成型时使用，如聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯等的挤出。 本章主要讨论生产上应用较多的单螺杆挤出及又螺杆挤出，其它类型的挤出机因其应用极少，故对其挤出工艺不予讨论。 第二节 挤出机及机头的基本结构 单螺杆挤出机基本结构 单螺杆挤出机是由传动系统、挤出系统、加热冷却系统、控制系统等几部分组成。此外，每台挤出机都有一些辅助设备。其中挤出系统是挤出成型的关键部分，对挤出成型的质量和产量起重要作用。挤出系统主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头与口模等几个部分，如图4-1所示。 图4-1 单螺杆挤出机结构示意图 1-树脂 2-料斗 3-硬衬垫 4-热电耦 5-机筒 6-加热装置 7-衬套加热嚣 8-多孔板 9-熔体热电耦 10-口模 11-村套 l2-过滤网 13-螺杆 4—冷却夹套 1、加料装置 挤出成型的供料一般采用粒状料、粉状料和带状料。加料装置是保证向挤出机料筒连续供料的装置，形如漏斗，有圆锥形和方锥形，亦称料斗。料斗的底部与料筒连接处是加料孔，该处有截断装置，可以调整和截断料流。在加料孔的周围有冷却夹套。用以防止高温料筒向料斗传热，避免料斗内塑料升温发粘而引起加料不均和下流受阻情况发生。料斗的侧面有玻璃视孔及标定计量的装置。有些料斗还有可以防止塑料从空气中吸收水分的预热干燥和真空减压装置，以及带有能克服粉状塑料产生“架桥”现象的搅拌器及能够定时定量自动上料或加料的装置。 2、料筒 又称机简，是一个能够承高温高压的金属圆筒。物料的塑化和压缩都是在料筒中进行的。挤出成型时的工作温度一般在180～290℃，料筒内的压力可达55MPa。在料筒的外面设有分段加热和冷却的装置，以便对塑料加热和冷却。加热一般分三至四段，常用电阻或电感应加热，也有采用远红外线加热的。冷却的目的是防止塑料的过热或停车时须对塑料快速冷却，以免塑料的降解。冷却一般用风冷或水冷。料筒要承受很高的压力，故要求具有足够的强度和刚度，内壁光滑。料筒一般用耐磨、耐腐蚀、高强度的合金钢或碳钢内衬合金钢来制造。料筒的长度一般为其直径的15～24倍，随着挤出机制造水平的提高，料筒的长度与其直径的比有增大的趋势。 3、螺杆 螺杆是挤出机最主要的部件，通过螺杆的转动，对料筒内塑料产生挤压作用，使塑料原料发生移动，得到增压，获得