挤出机论文.docx

第一章：挤出成型概述挤出成型是塑料加工的重要成型方法之一，在塑料成型加工中占有重要地位。大部分热塑性塑料都可有挤出成型的方法加工。挤出成型具有下述特点：成型过程是连续的，因而其生产过程一般也是连续的；生产效率高，应用范围广，能生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异性材料以及中空制品等；投资少，见效快。挤出机除了用于挤出制品外，还可用于塑料混合、造粒、塑化等。挤出成型生产的产品广泛应用于农业、建筑业、石油化工业、机械制造业、国防工业及日常生活。挤出成型是在挤出机上进行的，挤出机是塑料成型加工的重要设备之一。第一节：挤出机的组成一台挤出成型设备一般由主机（挤出机）、辅机和控制系统组成，系统称为挤出机组。1、塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。 （1）、挤压系统：挤压系统是挤出机的关键部分主要包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头；（2）、传动系统：传动系统的作用是驱动螺杆，保证螺杆在工作过程中获得所需要的转速和转矩。通常由电动机、减速器和轴承等组成；结构基本相同的前提下，减速机的制造成本大致与其外形尺寸及重量成正比。因为减速机的外形和重量大，意味着制造时消耗的材料多，另所使用的轴承也比较大，使制造成本增加；（3）、加热冷却系统：（加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。）通过对料筒和l螺杆进行加热和冷却，保证塑料在挤出过程中温度控制的要求；现在挤塑机通常用的是电加热，分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度；冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤塑机采用 风冷比较合适，大型则多采用水冷或两种形式结合冷却；螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。2、辅助设备（辅机）：辅机的组成根据制品的种类而定，一般有以下几部分组成：（1）机头：机头也称口模，是挤出机的成型部件，熔融塑料通过它来获得所需制品的截面形状和尺寸；（2）定型装置：通过冷却加压的办法，将从挤出机机头挤出的塑料的形状稳定下来，并对其进行精整，以得到更精确的截面形状和光亮表面；（3）校直装置：塑料挤出废品类型中最常见的一种是偏心，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。在护套挤出中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此，各种挤塑机组中的校直装置是必不可少。校直装置的主要型式有：滚筒式（分为水平式和垂直式）；滑轮式（分为单滑轮和滑轮组）；绞轮式，兼起拖动、校直、稳定张力等多种作用；压轮式（分为水平式和垂直式）等。 （4）预热装置缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。对于绝缘层，尤其是薄层绝缘，不能允许气孔的存在，线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干缆芯，防止由于潮气（或绕包垫层的湿气）的作用使护套中出现气孔的可能。预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。在挤塑料过程中，预热可消除冷线进入高温机头，在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差，避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动，从而稳定挤出量，保证挤出质量。挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置，要求有足够的容量并保证升温迅速，使线芯预热和缆芯烘干效率高。预热温度受放线速度的制约，一般与机头温度相仿即可。 （5）冷却装置：成型的塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却定型，否则会在重力的作用下发生变形。冷却的方式通常采用水冷却，并根据水温不同，分为急冷和缓冷。急冷就是冷水直接冷却，急冷对塑料挤包层定型有利，但对结晶高聚物而言，因骤热冷却，易在挤包层组织内部残留内应力，导致使用过程中产生龟裂，一般PVC塑胶层采用急冷。缓冷则是为了减少制品的内应力，在冷却水槽中分段放置不同温度的水，使制品逐渐降温定型，对PE、PP的挤出就采用缓冷进行，即经过热水、温水、冷水三段冷却。（6）牵引装置：牵引装置用来均匀的牵引制品，使挤出过程连续稳定的进行。制品的截面尺寸可通过调节牵引速度的快慢进行控制；（7）切割装置：切割装置可将连续挤出的制品按要求切成一定的长度或宽度；（8）卷取装置：将软制品卷绕成圈；3、控制系统：塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。 挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。 第二节：挤出机的分类随着挤出机用途的增加，各种类型的挤出机迅速发展起来。挤出机的分类方法有很多，例如：按螺杆的数目的多少，可分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机；按可否排气可分为排气式挤出机和非排气式挤出机；按有无螺杆，可分为螺杆挤出机和无螺杆挤出机；按螺杆位置，可分为立式挤出机和卧式挤出机等。生产中常用的是卧式单螺杆非排气式挤出机。第三节：单、双螺杆挤出机的区别单螺杆的机器和双螺杆的机器：一个是一根螺杆，一个是两根螺杆.都是用的一个电机带动的.功率因螺杆不同而不同.50锥双的功率约为20KW,65的约为37KW.产量与料及螺杆有关，50锥双的产量约为100-150KG/H,65锥双约为200-280KG/H.单螺杆的产量就只有一半。 挤出机按其螺杆数量可以分为单螺杆、双螺杆和多螺杆挤出机。目前以单螺杆挤出机应用最为广泛，适宜于一般材料的挤出加工。双螺杆挤出机由于具有由摩擦产生的热量较少、物料所受到的剪切比较均匀、螺杆的输送能力较大、挤出量比较稳定、物料在机筒内停留长，混合均匀。 SJSZ系列锥形双螺杆挤出机具有强制挤出、高质量、适应性广、寿命长、剪切速率小、物料不易分解、混炼塑化性能好、粉料直接成型等特点，温度自控，真空排气等装置。适用于管、板、异形材等制品的生产。 单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位，近几年来，单螺杆挤出机有了很大的发展。目前德国生产的大型造粒用单螺杆挤出机，螺杆直径达700mm，产量为36t/h。 单螺杆挤出机发展的主要标志在于其关键零件螺杆的发展。近几年以来，人们对螺杆进行了大量的理论和实验研究，至今已有近百种螺杆，常见的有分离型、剪切型、屏障型、分流型与波状型等。 从单螺杆发展来看，尽管近年来单螺杆挤出机已较为完善，但随着高分子材料和塑料制品不断的发展，还会涌现出更有特点的新型螺杆和特殊单螺杆挤出机。从总体而言，单螺杆挤出机向着高速、高效、专用化方向发展。 双螺杆挤出机喂料特性好，适用于粉料加工，且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能，特点是加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。近些年来国外双螺杆挤出机已经有很大的发展，各种形式的双螺杆挤出机已系列化和商品化，生产的厂商也较多，大致分类如下： 按两根轴线相对位置，有平行和锥形之分； 按两根螺杆啮合程序，有啮合型和非啮合型之分； 按两根螺杆的旋转方向，有同向和异向之分，在异向中又有向内、向外之分；按螺杆旋转速度，有高速和低速之分； 按螺杆与机筒的结构，有整体和组合之分。 在双螺杆挤出机的基础上，为了更容易加工热稳定性差的共混料，有的厂家又开发出多螺杆挤出机如行星挤出机等 第四节：多螺杆及无螺杆挤出机简介1、 无螺杆挤出机：顾名思义所谓的无螺杆挤出机就是没有使用螺纹或螺杆的挤出机，而是使用一个光滑的辊筒，该辊筒安装在机筒的偏心空中。工作过程基本是绝热的，且机筒不需要通冷却水；无轴向窜动，故不在需要平面轴承。因其结构特性还可以连续的排出水分、空气和易挥发物质；具有相当高的生产效率及低耗能的特点，故其生产费用要低于传统挤出机。具有广泛的适用性，发展潜力巨大。2、多螺杆挤出机：螺杆挤出机是加工聚合物的基本设备，目前应用最广泛的是双螺杆挤出机。反而，传统的双螺杆挤出机在加工质量以及产量等方方面很难满足聚合物工业的发展要求。近年来，在传统双螺杆的基础上开发了多螺杆挤出机。多螺杆挤出机以其灵活多变的几何空间排布方式形成多个齿合区，能以小直径、小长径比获得较高的产能比，受到越来越多的关注。不过目前国内外对多螺杆的理论性研究还处于定性分析阶段，特别是对四螺杆挤出机的数值分析，还没有具体的文献报道。随着螺杆挤出机制备技术的不断发展, 多螺杆挤出技术已逐渐开始应用于生产领尤其是在高聚物共混改性、高亮度涂料的加工制备以及反应性挤出加工领域。多螺杆挤出机更是由于其优异的混合性能、较佳的产能比并克服了单螺杆或螺杆挤出技术存在的不足, 正日益受到人们越来越多的重视, 成为螺杆挤出技术领域的又一新发展。第二章：我国的挤出机技术及发展从主机及其塑料制品区分，中国可以制造的挤出机包括单螺杆挤出机，适合于加工各种材料及各种结构的板、片、膜、丝、棒等产品;平行异向旋转双螺杆挤出机和锥形异向旋转双螺杆挤出机，适于加工温度敏感性材料，如PVC板、管、异型材等;平行同向旋转双螺杆挤出机，适于原料共混、填充、脱挥、改性、造料，增加一定装置如熔体泵，可用于直接成型;适于高填充料生产的磨盘挤出机、往复螺杆挤出机等。 近年来，随着辅助设备与模具技术的不断成熟与发展，挤出生产线渐渐成为中国挤出机巿场的主力。PVC异型材及其后续加工设备、薄膜与管材生产技术与设备、各种线缆包覆技术在中国均有成熟的技术可以提供。 中国已可向国内外巿场提供3-7层的多功能复合膜生产线、3层复合化工包装结构性薄膜生产线、各种农地膜与棚膜生产线和土工膜生产线等挤出吹塑薄膜生产线。此外，各种流延膜与单向、双向拉伸膜生产技术也已发展成熟，并可提供5层复合或宽度超过5米的挤出流延膜生产线。 塑料管材可以满足建筑与巿政工程以塑代钢、以塑代水泥等巿场需求。中国管材生产技术已为全球所注目，可向国内外巿场提供各种实芯管、波纹管、铝塑复合管、聚乙烯交联（PEX）管、冷热水输送（PPR）管、各种巿政供排水管、电线电缆护套管、超高分子量管、多孔导管、消音下水管等生产线。 （1）中国挤出机技术创新 近年来，中国常规挤出机及生产线，以优异的性价比逐渐走俏国际巿场。同时，中国在先进挤出技术领域不断创新，开拓出了多种新型挤出产品。 （2）精密挤出技术适应高精加工需要 精密挤出成型可以免去后续加工手段，更好地满足制品应用的需求，同时达到降低材料成本、提高制品质量的目的。如今，满足塑料制品精密直接挤出的需要，多种成熟的技术已经推向巿场，聚合物熔体齿轮泵就是其中一种重要手段。这一技术已经广泛应用于化纤、薄膜、型材、管材、板材、线缆、复合挤出、造粒等生产线。 北京化工大学橡塑机械研究所经过多年对熔体齿轮泵的系统研究，已成功完成塑料熔体齿轮泵的系列开发和研制，现已能够设计制造塑料熔体齿轮泵产品如28/28（中心距/齿宽）、56/56、70/70、90/90等，最大出入口压力差可达30MPa，能够满足不同产量的要求，并已在实际中得到应用，取得良好的效果。北京化工大学橡塑机械研究所通过对一体型齿轮泵挤出机进行深入研究，设计开发了115一体型齿轮泵挤出机。 齿轮泵对橡胶行业精密成型同样大有裨益。为了满足国内对橡胶熔体齿轮泵的需求，北京化工大学还与北京航空制造工程研究所、杭州朝阳橡胶有限公司合作，共同研制开发XCP150/100、XCP120/90两种型号橡胶熔体齿轮泵挤出机组。这一机组具有理想的工作特性，保证挤出量与齿轮泵的转速成线性关系，可以实现对产量精确控制，提高产品的尺寸精度。 （3）多层共挤技术成熟发展 多层复合技术利用具有中高阻隔性能的材料与其他包装材料复合，综合阻隔材料的高阻隔性与其他材料的廉价或特殊的力学、热学等其他性能，实现特定的功能需要。共挤出复合薄膜的结构设计逐步要求能系统地达到集功能、技术、成本、环保、安全、二次加工于一体的理想境界，从而实现复合层数最大化的可能性成为供应商追求的技术之一。广东金明塑胶设备有限公司七层复合薄膜共挤吹塑技术可谓中国在这一领域发展的典型。 =分页符=该七层复合薄膜共挤吹塑机组采用的关键技术包括：两短一长及螺距变化的螺杆塑化挤出系统，工程分析软件对振动诱导塑化装置的优化设计，平面阀加成型模头和斜式阀加成型模头，内冷技术及双风口负压冷却技术，多组分失重式计量喂料，在线薄膜厚度精确控制系统，计算机集中自动控制系统和总线控制（CANOPEN）技术等。 （4）创新的三螺杆配混技术 平行同向旋转双螺杆挤出机用于配混造粒生产线，经过最近20余年的高速发展，技术已经相当成熟。另一方面，传统的啮合盘式与往复螺杆式挤出机适应高填充配混的需求，产业化程度不断提升。但是，技术的开发永远没有止境，北京化工大学与华南理工大学分别开发出了各具特色的三螺杆挤出机。 第三章：国外挤出机技术（1）实现更高产量：德国巴顿菲尔挤出技术公司将在杜塞尔多夫首次展出其新型的高产量挤出机BEX2-135Vplus。这一双螺杆挤出机加工PVC可达到1,000kg/h的高产量，为进一步提高窗型材挤出的产能带来机会。在保持理想的塑化性能的同时，挤出机的加工部件经过了进一步的改良以提高能效。plus同时配置了扭矩为58,000Nm的T1max齿轮箱以及直联的驱动电机。正是由于这些革新，这一挤出机比原来成功的机型在产量上再提高了30%，达到最高产量1,000kg/h。 辛辛那提挤出技术有限公司，将展示其最新型37D长径比的Monos+单螺杆挤出机，比以往又有约40%的产量提高将再次为其客户带来意想不到的惊喜。 （2）创新以实现节能:Brckner为其最新的BOPET生产线开始配套使用双螺杆挤出机作为主挤出设备以实现巨大的成本降低。独特的多间隙MDO拉伸装置可以实现高达400m/min的高速生产。薄膜厚度可达400m（依次）或250m（同步）。 （3）技术融合以实现更新的功能：Davis-Standard和Uth将联合展出一台将90mm冷喂料橡胶挤出机作为roll-ex70齿轮泵挤出机的螺杆式喂料设备。这一首次展示的组合可以实现冷喂料橡胶的精密预成型以用于压缩成型。这一技术充分把Davis-Standard的挤出技术和Uth的齿轮泵技术的优势有机的结合在一起。冷喂料螺杆采用高性能的低剪切设计，而螺筒采用光滑内衬设计以便于维护。 （4）自动变径系统：伊诺艾克斯公司推出的自动变径系统在第一时间里提供了技术上解决管材规格调整的办法。它只需简单地对生产线进行改造就可获得相当的经济效益。系统的核心是一个活性定径套，它可在保持使用原有模头情况下改变管径尺寸和它们的压力等级，可适用于外径为32-400mm的聚烯烃管材。自动变径系统采用模块式结构，可以通过一个控制器动态地或自动地改变管材的规格。系统可以实现在线改变生产规格，所需时间更短，也更方便。 （5）连续换网新方案：随着原材料价格的不断上涨以及回收材料用量的不断增多，聚合物挤出加工过程中的熔体过滤显得越来越重要。Kreyenborg针对这一趋势开发出多种创新的连续换网方案。在换网过程中最容易产生的问题通常是可能产生的压力波动。这些波动或者产生生产质量问题或者甚至使整个生产线停止运转。Kreyenborg根据不同的加工任务、材料以及生产线设计提供不同的换网解决方案。例如，熔体流动换网器K-SWE-4K-75/RS可将料流分为四部分，而且总是有75%的换网面积在工作中，即使换网时也是如此。此外，针对一些敏感材料加工，Kreyenborg也有各自不同的处理方案。 （6）自动检测与修正：SidelEquinox自动吹塑成型规整系统，可以在生产过程中系统监督和修正