高分子加工学-挤出成型.ppt

第五章 热塑性塑料的主要成型加工技术 5.1 挤出成型 在挤出机中，通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过具有一定形状的口模而成型塑料制品的一种加工方法。 特征：具有相同截面形状的连续的制品 挤出成型的应用范围 挤出成型技术伴随着聚合物加工技术的发展而成长。 形形色色的挤出成型产品： 管材、片材、异型材、薄膜； 挤出造粒、挤出涂覆、多层共挤、挤出包覆、挤出发泡、挤出复合； 橡胶、塑料、纤维； 直接成型、共混改性造粒、坯料、中间产品。 挤出成型特点 连续化生产，制任意长度的 制品 生产效率高 应用范围广，热塑，热固；薄膜，中空制品；可混合，塑化、造粒、着色 可完成不同工艺过程的综合性加工，如挤出机与压延机配合生产薄膜 生产操作简单，投资小，见效快 5.1.1 挤出成型设备 挤出机 挤出成型设备 机头和口模 辅机 控制系统 挤出机 单螺杆挤出机结构 (a) 传动装置 电机、减速机构和轴承 (b）加料装置 锥形加料斗 (c)料筒（机筒）外部有加热和冷却装置，前端和机 头间有多孔板 (d)螺杆 (e)机头和口膜 （d）螺杆 螺杆各段的作用 送料段—— 由料斗加入的物料在此段向前输送， 压实，螺槽容积一般不变，等深等距 压缩段——物料在此段继续被压实，并向熔融态 转化，螺槽容积变小，排气 计量段——使熔体进一步塑化均匀，并定量、定 压地均匀挤出，螺槽溶剂不变 (e) 机头和口模(模具) 机头和口模是挤出塑料制品的成型部分。机头是指连接口模和料筒间的定型部分，而口模是指安装在挤出机末端的有孔部件，它使挤出物形成规定的横截面形状。 园孔口膜：园棒、单丝、造粒 扁平口膜：平膜(厚0.25mm) 、片材(厚0.25mm) 环形口膜：挤出管子、管状薄膜、吹塑型坯 异形口膜：挤出不规则截面制品 机头和口模各部件 辅机及控制系统 物料从料斗加入后，经物理和化学作用，以熔态从口模挤出，再经过辅助设备实现定型、冷却、牵引、切割、卷取或堆放等基本工序得到所需制品。 控制系统，如温度控制器、电动机启动装置、电流表、螺杆转速表和测定机头压力的装置等，保证整条生产线在挤出工艺所设定的速度和温度下运行。 2. 双螺杆挤出机 与单螺杆挤出机区别：料筒内并列安装两根相互啮合或相切的螺杆。 5.1.2 挤出成型理论 实验研究：物料自料斗加入到由口模中挤出，要经过几个职能区：固体输送区、熔融区和熔体输送区。 固体输送区——自料斗算起的几个螺距，物料向前输送并被压实，但仍以固体状存在； 熔融区——物料开始熔融，已熔的物料和未熔的物料以两相的形式共存，未熔物料最终全部转变为熔体； 熔体输送区——在螺杆最后几圈螺纹，螺槽全部为熔体充满。 这几个职能区不一定完全和前面介绍过的螺杆的加料段、压缩段和计量段相一致。 固体输送理论，熔融理论和熔体输送理论。 5.1.2.1 固体输送理论 固体对固体的摩擦静力平衡为基础,建立输送理论，假设： 物料与螺槽和料筒内壁所有边紧密接触，形成固体塞或 固体床，并以恒定的速率移动； 略去螺棱与料筒的间隙，物料重力和密度变化等影响； 螺槽深度是恒定的，压力只是螺槽长度的函数，摩擦系数与压力无关； 螺槽中固体物料像弹性固体塞一样移动。固体塞的移动受固体周围的螺杆和料筒表面之间的摩擦力控制，只有物料与螺杆的摩擦力小于物料与料筒的摩擦力时物料才能沿轴向前进，否则物料将与抱住螺杆一起转动。 VpL——固体塞轴向速度 固体输送率（Qs）= VpL与固体塞截面积之积 （5-1） Rs和Rb分别为螺槽底部和顶部半径，e为螺棱宽度，θa 为平均螺旋角，i为螺纹头数。 如果螺杆固定不动，料筒对螺杆作相对运动，其速度为Vb＝πDbN。 固体塞沿螺槽方向的速度为Vpz=VpL/sinθb，其切向速度为Vpθ=VpL/tanθb 作用在固体塞与料筒表面之间摩擦力的大小，取决于固体塞相对于料筒的角度φ（移动角）的大小，φ值为0φ90°。φ角的方向是“位于”固体塞上的观察者所看到的料筒运动的方向。 (2) 从