任务1塑料挤出成型.ppt

项目三塑料加工工艺,PE塑料管材挤出机组,管材牵引装置,GXJX-PE管材挤出线,学习目标,知识目标1.熟悉塑料加工的基本工艺过程2.掌握物料的配制对加工及制品性能的影响3.掌握塑料的塑炼和混炼的原理及工艺参数4.掌握塑料压延成型的特点、工艺原理及工艺过程5.掌握塑料挤出成型的特点、工艺原理及工艺过程6.掌握塑料注射成型的特点、工艺原理及工艺过程,能力目标1.会根据配方及制品要求确定加工工艺过程2.能根据塑料配方准确称量原材料3.能进行塑料的塑炼、混炼操作并合理选择工艺条件4.能进行塑料压延成型操作并进行工艺参数的设定5.能进行塑料挤出成型操作并进行工艺参数的设定6.能进行塑料注射成型操作并进行工艺参数的设定7.会初步判断加工过程中出现的质量问题及解决方法,项目三塑料加工工艺,任务1：塑料挤出成型,任务2：塑料注射成型,任务3：塑料压延成型,任务1：塑料挤出成型,学习目标,知识目标1.掌握挤出成型的特点和工艺过程；2.了解螺杆挤出机的结构和主要部件的主要技术参数；3.掌握塑料材料挤出成型工艺原理和工艺过程。,能力目标1.能根据制品要求合理选择挤出机；2.能制定塑料挤出工艺规程（工艺方法、工艺条件、选择设备、工艺操作过程）；3.能进行挤出设备操作、维护；4.能进行具体挤出操作。,任务1：塑料挤出成型,挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑。是借助螺杆和柱塞的挤压作用，使塑化均匀的塑料强行通过口模而成为具有恒定截面的连续制品。挤出制品占热塑性塑料制品的4050。挤出还可以用于塑化造粒、着色和共混等。,挤出在热塑性塑料的加工领域中，是一种变化众多，用途广泛，比重很大的加工方法。如：管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆的涂覆和涂层制品等。挤出产品占中国总塑料制品的1/3。挤出虽然也用于热固性塑料的成型，但仅限于少数几种塑料，且挤出制品的种类也有限。,挤出成型特点：设备成本低，制造容易，投资少；生产效率高；连续化生产；操作简单，工艺易控制，易实现现代化；可以一机多用。,一、挤出设备,塑料挤出生产线的组成挤出生产线通常由主机、辅机组成，统称为挤出机组。主机：由挤压系统、传动系统、加热冷却系统组成。辅机：根据制品的种类而定，通常由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、堆放或卷取装置组成。控制系统：由电器仪表和执行机构组成。,塑料挤出成型工艺流程,挤出过程：加料在螺杆中熔融塑化机头口模挤出定型冷却牵引切割,PE塑料管材挤出机组,管材牵引装置,切割装置行星,GXJX-PE管材挤出线,双螺杆机出机,双螺杆机出机,（一）、单螺杆挤出机,1.单螺杆挤出机分类（1）按塑化方式分：干法：靠加热湿法：仅用于硝酸纤维素和少数醋酸纤维素等。用溶剂将塑料充分软化。,（2）按加压方式分：连续式：借助螺杆旋转产生压力和剪切力，使物料充分塑化和混合均匀，通过型腔（口模）而成型。间歇式：柱塞式挤出机借助柱塞压力，将事先塑化好的物料挤出口模而成型。,螺杆式挤出机,单螺杆,双螺杆,（3）按安装方式：立式、卧式。,2.单螺杆挤出机的基本结构：由机筒、螺杆、过滤器、机头与口模等组成。,（1）机筒-对塑料起塑化加压作用。组成：钢制外壳、合金内衬、外部设分区加热和冷却设备。加热方法：电阻加热和电感加热是分区控制温度。蒸汽热油加热，加热均匀，但提高了制品污染的机会，少采用。冷却系统：防止塑料过热、停车。粗滤器：在料筒和机头之间。,作用：使塑料由旋转变为直线运动，且沿螺杆方向形成压力，提高塑化均匀性，且过滤塑料中可能混入的杂质和阻止未塑化的物料进入机头。,（2）螺杆,.：生产能力制品形状.：物料塑化程度产生压力制品密实2543.螺旋角：物料形状：细粉30粒状15球状174.螺杆头部一般呈钝尖的锥形，作用：避免物料在螺杆头部停滞过久，而分解。,螺杆的分段：加料段:送料位置:自入口向前延伸的一段距离。物料情质：无定形，增塑高熔点结晶作用：使塑料受热前移。特点：螺槽容积可以保持不变：等距、等深。物料状态：固体状态。,压缩段（塑化、熔化段）位置：螺杆中部作用：压实塑化物料，并转化为连续的熔体同时将夹带的空气排出。特点：螺槽逐渐缩小。（有利于制品质量，也有利于塑料升温和熔化。,计量段（均化段、挤出段）位置：螺杆最后。长度与树脂种类，如聚烯烃610D。作用：进一步均匀塑化物料，并定温定量定压地挤出熔融物料。特点：螺槽截面可以恒定，但比前两段都小。2=0.02-0.06物料状态：粘流态判定标准：挤出量最大，制品质量最好。表征参数：,螺杆的作用：通过它的转动，料筒内的塑料才能发生移动，得到增压和部分的热量。,（3）过滤器：作用：物料离开计量段时，避免有杂质未熔冷却的进入机头口模，并减少螺杆带来的旋转作用。过滤器与杆头部的距离：容积一般小于或等于计量段一个螺槽的容积。、距离大，易使物料积存，导致分解。、距离小，塑料焦烧现象。,（4）机头与口模位置：机头口模与料筒之间的过渡部分。物料运动：旋转运动直线运动。作用：产生成型压力保证制件密实使物料进一步均匀塑化成型为制品型坯。口模：制品横载面的成型部件是用螺栓/其它方法固定在机头上。,由挤出机、机头和口模、辅机等组成。,设备组成,（二）双螺杆挤出机,双螺杆挤出机的结构,和单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机的特点是：1、较高的固体输送能力和挤出产量；2、较好的自洁能力；3、混合塑化能力高；4、较低的塑化温度，减小分解可能；5、结构复杂，成本高。,5.5双螺杆挤出原理,5.5.1分类,R.Erdmerger从理论上将双螺杆分为12类：,双螺杆的优点1、加料容易：高粘度或带状、糊状、粉料及玻璃纤维等都可加入，由粉状PVC直接挤管采用双螺杆；2、物料在双螺杆中停留时间短；3、优异的排气性能；4、优异的混合、塑化效果；5、低的比功率消耗；6、可用于挤出大截面或难加工的材料。,管材,二、普通塑料制品挤出加工工艺简介,（一）塑料管材的挤出成型（二）挤出吹塑薄膜成型工艺（三）挤出流延薄膜成型工艺（四）挤出法生产塑料板材,（一）塑料管材的挤出成型塑料管分为软管和硬管，工艺过程大体相同，只是在辅机部分稍有不同：硬管按定长度切断，而软管由收卷盘卷绕一定的量再切断。,1.原料：、2.工艺：挤出机（挤出）口模（赋形）冷却牵引卷取冷却定型：定型装置：内径定型芯棒冷却外径定型：定径套管状物状外壁冷却：尺寸准确，光滑度高。,工艺：挤出机成型机头形式：直通式机头：融接痕直角式机头筛孔板式挤管机,直通式管材机头,内压定径,加大型真空定径箱,加大型真空定径箱,真空定径机,真空定径机,3.冷却可用的装置有冷却水槽和喷淋水箱两种。,为防止管材冷却过程中发生弯曲变形，采用沿管材圆周上均匀布置喷水头对管材进行喷淋冷却。,4.牵引常用牵引管材的装置有滚轮式和履带式两种。,切割机,1.硬质PVC管材的挤出成型,螺杆转速：大机器挤小管，转速较低。小机器挤大管，转速较高。一般45，为20-40r/min；90，为10-20r/min;双螺杆为15-30r.min。定径：一般采用内压外定径，压缩空气在0.02-0.05MPa。采用真空定径，真空度约为0.035-0.070MPa。牵引速度：比挤出线速率快1-10%。,2.软PVC管材的挤出成型,生产工艺：配料混合粉料（或粒料）挤出机塑化机头成型管状喷淋水冷却牵引卷绕不需定型装置和切割装置。温度：比硬PVC成型温度低。螺杆不需冷却。螺杆转速：比生产RPVC高，一般45为30-50r/m，65为20-40r/m。牵引速度：较快，小口径薄壁的可比挤出速度快2倍。不需加压缩空气。但机头上进气孔接通大气，否则管不圆，会吸扁粘在一起。,波纹管,（二）挤出吹塑薄膜成型工艺薄膜产品：包装膜、农膜,薄膜可用压延、流延拉伸、吹塑等生产，其中吹塑最经济，它要求设备和工艺简单，且一台设备可在适当范围内调整薄膜的宽度和厚度。,1.吹塑薄膜的挤出硬质和软质的PVC、HDPE、LDPE、PP、PS等。（1）工艺特点：用途：软硬PVC、LDPE、HDPE、PP、PC、PA。工艺：平挤上吹法平挤下吹法上挤平吹法。,（2）工艺参数温度：机筒：加料段机口，逐步机身中段前段机头膜的吹胀和牵引：横向吹胀比：膜泡直径与口模直径之比。大，制品厚度小；太小，不稳定。纵向牵引比：牵引模板的线速度与未经牵引模板的线速度之比。,优点：、薄膜厚度、宽度、整边装置C、胶料损失、纵模双定向、强度缺点：、冷却速度、透度、宽度偏差,薄膜吹塑机,生产薄膜的方法主要有：挤出吹塑、压延、T型机头挤出法、双向拉伸法及流延法，其中挤出吹塑用的最多且产量最大。吹塑法生产薄膜的特点：设备紧凑，投资少；容易调整薄膜的宽度；易于制袋；薄膜在吹塑过程中得到了双轴定向，因此强度较高。缺点是：由于冷却速度小，生产速度薄膜的慢；厚度偏差较大。常用生产薄膜的材料：PE、PP、PVC、PS、PA等。,吹塑法是挤出机将塑料熔融后，通过机头环形口模间隙形成薄膜管坯，趁热从机头中心吹入一定量的压缩空气，使之横向吹胀到一定尺寸，同时借助于牵引辊进行纵向牵伸，冷却后，叠成双折薄膜。牵引辊也是压辊，完全压紧已叠的薄膜，使管内的空气不能越过牵引辊的缝隙处，使膜管内保持恒定的空气量，保持恒定的幅宽。,2.挤出方法分类平挤上吹、平挤平吹和平挤下吹法。工艺过程：挤出膜管-吹膜-冷却-牵引-卷取,3.主要设备（1）机头用于吹塑薄膜的机头类型主要有转向式直角型和水平方向的直通型两大类。直角型又分为芯棒式、螺旋式、莲花瓣式等几种，由于直角型机头易于保证口模唇部各点的均匀流动而使薄膜厚度波动减小，所以工业上用这类机头居多。直通型又分为水乎式和直角式两种，该类型机头特别适用于熔体粘度较大和热敏性塑料。,（2）冷却装置内冷、外冷：风环、水环；,4.工艺要点：（1）温度控制PE、PP从机身到机头温度先升到口模处下降，这样有利于膜定型。PVC温度在口模处最高，这样利于流动和成型。（2）吹胀与牵引吹胀比a：2.53牵引比b：46（3）厚度调节通过口模间隙、吹胀比、牵引比等控制。（4）不正常现象的分析,（三）挤出流延薄膜成型工艺流延薄膜生产工艺是树脂经挤出机熔融塑化，从机头通过狭缝型模口挤出，使熔料紧贴在冷却辊筒上，然后再经过拉伸、分切、卷取。流延法成型方式易于大型化、高速化和自动化，生产出来的薄膜透明度比吹塑薄膜好，厚薄精度有所提高，薄膜均匀性好，强度也高2030%，可用于自动包装，但所需设备投资较大。所用树脂主要有PP、PE和PA等，PS、PET主要用于双向拉伸薄膜，在流延成型中有时也有使用。,（四）挤出法生产塑料板材挤出板、片材所用的塑料品种有：RPVC、SPVC、PP、PE、ABS、PS、HIPS、PA、POM、PC等。前6种常用。,区别：板材M以上软质平面材料mM上硬质平面材料。片材软质2以下硬质平面材料。性能：耐腐蚀电绝性能优异，易于次加工。原料：酚醛树脂丙烯酸类树脂。,工艺特点：A、.02冲击强度高厚度均匀性、工艺简单、设备投资低。B、机头温度应该采用两边高中间低的温度控制方法，以便和机头阻力调节块相配合，保证板材、片材挤出速度均匀，稳定。C、机头温度一般比机身温度高510度。保证产品塑化均匀，又可防止分解。设备：一般采用双螺杆挤出机。主要参数：L/D20；压缩比23；过滤网为80目。,PE、PP塑料厚板（片）材挤出生产线,板与片的区别：挤出机可以生产厚度0.25-20mm的片材和板材。0.25以下为薄膜025-1mm为片材1mm以上为板材,塑料板材和片材的生产方法有：挤出法、压延法、层压法、浇注法。挤出法和压延法是连续生产工艺，其他方法是间歇生产工艺。生产塑料板材、片材的主要原材料有：聚乙烯（LDPE、HDPE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚树脂（ABS）、酚醛树脂、丙烯酸酯类树脂等。,主要由挤出机、挤板机头、三辊压光机、牵引装置、切割装置组成。,、机头结构分以下几种：支管式、鱼尾式、衣架式、分配螺杆式。,支管可贮存一定量的物料，起分配物料及稳压作用使料流稳定。阻力调节块可以调节物料流速，使物料出口均匀一致。结构简单、机头体积小、操作方便；物料在机头内停留时间长，易变色、分解，如硬PVC及透明的PVC板。,机头内的流道设计成像鱼尾而得名的。沿鱼尾形流道向两侧分流，在口模处达到要求的宽度。无死角，无支管式停料的部分，结构简单，制造容易，易加工熔体粘度高，热稳定性差如PVCPOM。不适合生产大幅、厚制品。一般宽在500mm、厚度不超过3mm。,结合了前两种优点，采用支管式圆筒形槽，起稳定物料的作用，但缩小其截面积，减少在机头内停留时间。流道扩张角比鱼尾式机头大，并能生产2m以上的宽板材。是目前就用最多的挤板机头，不足是结构复杂，价高。,在支管内安装螺杆，使物料不停留在支管内，均匀在机头的整个宽度上。一般主螺杆挤出量大小分配螺杆的挤出量，分配螺杆一般为螺纹4-6多头。优点是减少物料在机头内的停留时间，使PVC等挤出变得容易。缺点：物料由圆周运动突然变得直线运动，易出现波浪形痕迹。机头复杂，价高。,三辊压光机,A用的最多,1、具有压光、冷却、牵引作用；2、一般为直径200-400mm的上中下三辊组成，中间固定；3、辊为中空且带有夹套，便于控温；4、辊筒宽度应稍大于机头宽。,冷却装置：设在三辊压光机和牵引装置之间。一般由十几个直径约50mm的圆辊组成，作用是支撑尚未完全冷却的板材，防止板材弯曲变形，并充分冷却。一般PVC、ABS总长为3-6m，聚烯烃为4-8m。牵引装置：一般由一对或两对牵引辊组成。速率应等于或稍小于压光辊速率，主要原因在于材料的收缩。牵引辊应实现无级变速。,二、板材成型工艺要点挤出机机身温度根据原料而定，机头温度一般比机身温度稍高510左右，机头温度过低，板材表面无光泽，易裂。机头温度过高，料易分解且有气孔。机头温度一般是控制中间低两端高，AB板材机头温度如图所示。机头温度应严格控制在规定温度之内，否则，温度误差将影响板与片厚度的均匀性。三辗压光机温度控制：从机头挤出的板材温度较高，为使板材缓慢冷却，防止板材产生内应力而翘曲，三辊压光机的三个辊简应加热，并设置调温装置。加热介质有蒸汽、油、电热。辊筒温度过低，板不易贴紧辊简表面，而产生斑点，表面无光泽，透明度差并且会产生小皱纹。辊简表面温度应高到足以使熔融物料与辊简表面完全贴紧，但过高会使板、片粘辊，表面产生横向条纹。一般说来，象聚氯乙烯、ABS等无定形塑料，辊简温度不超过100，可用蒸汽或热水加热，而成型烯烃等结晶塑料，辊简温度超过160，用油加热较好。,ABS板材机头温度分布图,1、机头温度一般比料筒稍高5-10；2、机头温度中间低、两边高；3、三辊压延机-冷却、压光、定厚度（一般中间最高，上辊稍低，下辊最低；4、螺杆冷却：一是有利于输送物料；二是控制产品质量，防止物料因局部过热而分解。（冷却介质一般是水或空气)。,板材的厚度与模唇厚度关系1、成型板材与片材，模唇间隙一般等于或稍小于板材或片材的厚度。挤出后膨胀，可通过调整牵引速度。2、板材厚度微调时可调节模唇间隙；大调时，应调整口模阻力块。3、模唇间隙调节成中间较小，两边较大。4、模唇流道长度应取板材厚度的20-30倍。,板材的厚度与三辊间距关系1、三辊间距应等于或稍大于板材厚度，主要考虑物料的热收缩。2、三辊间距之间尚需有一定量的存料，但要适中。3、板材厚度还应由三辊转速来调整，拉伸比不宜过大，否则易造成各向异性，应比挤出速度快10-25%。,牵引速度：目的：防止板材在冷却时变形或切割时不整齐。与板材性能的关系：张力过大，板材易产生内应力，张力过小，易变形，不平整。牵引速度一般选择比压光机快5-10%。,RPVC板与片的成型配方：选用SG-4或SG-5；增塑剂一般少加或不加，不超过5phr，为DOP或DBP；热稳定剂：铅盐用于没有毒性要求，且不透明的；金属皂类可以作为无毒的主稳定剂，也可作为辅助稳定剂配合铅盐；有机锡类主要用于透明的。一般不超过3-7份。其它：室内要加入光稳定