第二章挤出成型概论

1、1第二章第二章 挤出成型挤出成型n本章主要内容本章主要内容n挤出成型的定义，挤出成型的主要设备，挤出成型的定义，挤出成型的主要设备，聚合物挤出成型装备的基本结构和各部聚合物挤出成型装备的基本结构和各部分的作用，聚合物挤出成型原理，挤出分的作用，聚合物挤出成型原理，挤出成型的工艺过程及挤出成型制品不均匀成型的工艺过程及挤出成型制品不均匀性的影响因素。讲解管材、板材、异型性的影响因素。讲解管材、板材、异型材、薄膜、线缆包覆等典型挤出制品成材、薄膜、线缆包覆等典型挤出制品成型实例。型实例。22.1概述概述2.1.1 挤出成型的基本过程挤出成型的基本过程 2.1.2 挤出成型设备的组成及主要技术挤出成

2、型设备的组成及主要技术2.1.3 挤出成型的特点挤出成型的特点3挤出成型的基本过程挤出成型的基本过程 在工业生产中，许多不同的材料都采用挤在工业生产中，许多不同的材料都采用挤出方法成型，如高分子材料金属、陶土、陶瓷、出方法成型，如高分子材料金属、陶土、陶瓷、食品等。这些物料在加工时，在压力下被推经食品等。这些物料在加工时，在压力下被推经一开孔，物料即被一开孔，物料即被“挤出挤出”。开孔部分称之为。开孔部分称之为“口模口模”，物料通过口模，取得近似口模的形，物料通过口模，取得近似口模的形状再经过各种方式的处理，获得所需的形状并状再经过各种方式的处理，获得所需的形状并使之固化的加工方法称为挤出成型

3、。塑料加工使之固化的加工方法称为挤出成型。塑料加工成型成型50左右的产品是由挤出加工完成的。左右的产品是由挤出加工完成的。4食品加工食品加工“挤出机挤出机”567聚合物熔融、成型、定型、冷却、牵引、切割、聚合物熔融、成型、定型、冷却、牵引、切割、堆放堆放82.1.2 挤出成型设备的组成及主要技术参数挤出成型设备的组成及主要技术参数组成：主机，辅机，控制系统组成：主机，辅机，控制系统910主机主机111 1）挤压系统）挤压系统 它是挤出机的关键部分，主要由螺它是挤出机的关键部分，主要由螺杆和机筒组成。对于一般热塑性塑料，杆和机筒组成。对于一般热塑性塑料，通过挤压系统，物料被塑化成均匀的熔通过挤压

4、系统，物料被塑化成均匀的熔体；对于熔体喂料和带化学反应的挤出体；对于熔体喂料和带化学反应的挤出成型，则主要是使物料均匀混合成流体。成型，则主要是使物料均匀混合成流体。在螺杆推力作用下，这些均质流体从挤在螺杆推力作用下，这些均质流体从挤出机前端的口模被连续地挤出。出机前端的口模被连续地挤出。1213142）传动系统）传动系统 其作用是驱动螺杆，保证螺杆在其作用是驱动螺杆，保证螺杆在工作过程中所需要的扭矩和转速。工作过程中所需要的扭矩和转速。153）加热冷却系统）加热冷却系统n 它保证物料和挤压系统在成型它保证物料和挤压系统在成型加工中的温度控制要求。加工中的温度控制要求。16辅机辅机挤出机组辅机

5、的组成根据制品的种类而定，一挤出机组辅机的组成根据制品的种类而定，一般说来，辅机出下列几部分组成：般说来，辅机出下列几部分组成：1 1）机头（口模）机头（口模) )：它是制品成型的主要部件，：它是制品成型的主要部件，当机头口模的出料口截面形状不同时，便可得当机头口模的出料口截面形状不同时，便可得到不同的制品；到不同的制品；2 2）定型装置：它的作用是将从口模挤出的物）定型装置：它的作用是将从口模挤出的物料的形状和尺寸进行精整，并将它们固定下来，料的形状和尺寸进行精整，并将它们固定下来，从而得到具有更为精确的截面形状、表面光亮从而得到具有更为精确的截面形状、表面光亮的制品；的制品； 173 3）

6、冷却装置：从定型装置出来的制品，在冷）冷却装置：从定型装置出来的制品，在冷却装置中充分地冷却固化，从而得到最后的形却装置中充分地冷却固化，从而得到最后的形状；状； 4 4）牵引装量：它用来均匀地引出制品，使挤）牵引装量：它用来均匀地引出制品，使挤出过程稳定地进行，牵引速度的快慢，在一定出过程稳定地进行，牵引速度的快慢，在一定程度上，能调节制品的截面尺才，对挤出机生程度上，能调节制品的截面尺才，对挤出机生产率也有一定的影响；产率也有一定的影响； 5 5）切割装置：它的作用是将连续挤出的制品）切割装置：它的作用是将连续挤出的制品按照要求裁成一定的长度；按照要求裁成一定的长度；6 6）堆放或卷取装置

7、：用来将切成一定长度的）堆放或卷取装置：用来将切成一定长度的硬制品整齐地堆放或将软制品卷绕成卷。硬制品整齐地堆放或将软制品卷绕成卷。 18控制系统控制系统 挤出机的控制系统主要由电器仪表挤出机的控制系统主要由电器仪表和执行机构组成，其主要作用是：控制和执行机构组成，其主要作用是：控制主、辅机的驱动电机，使其按操作要求主、辅机的驱动电机，使其按操作要求的转速和功率运转，并保让主、辅机协的转速和功率运转，并保让主、辅机协调运行；控制主、辅机的温度、压力、调运行；控制主、辅机的温度、压力、流量和制品的质量；实现全机组的自动流量和制品的质量；实现全机组的自动控制。控制。19主要参数主要参数nD，L/D

8、，压缩比，压缩比，转速范围，电机功率，转速范围，电机功率 W，生产能力生产能力 Q，机器设备中心高及外形尺寸，机，机器设备中心高及外形尺寸，机筒加热功率及分段数筒加热功率及分段数n规格规格 n单螺杆挤出机单螺杆挤出机SJ 30/30，SJ45，SJ65，SJ90，SJ120，SJ150n双螺杆挤出机双螺杆挤出机SHJ 30， SHJ45，SHJ72， SHJ9020挤出成型的特点挤出成型的特点n生产连续化；生产连续化；n生产效率高；生产效率高；n应用范围广，一机多用。应用范围广，一机多用。212.2单螺杆挤出理论单螺杆挤出理论n目标：优质、高产、低能耗目标：优质、高产、低能耗n准备知识准备知识

9、n物料通过挤压系统的运动及物态变化物料通过挤压系统的运动及物态变化n1）连续、稳定地输送物料；）连续、稳定地输送物料；n2）将固体物料塑化成熔融物料；）将固体物料塑化成熔融物料；n3）使物料在温度和组分上均匀一致。）使物料在温度和组分上均匀一致。2223n三段七区论三段七区论n加料段（固体输送区）加料段（固体输送区）n非塞流固体输送，塞流固体输送非塞流固体输送，塞流固体输送n压缩段（熔融区）压缩段（熔融区）n延迟区，将这一段看成是固体输送段的最后延迟区，将这一段看成是固体输送段的最后一区，也看成熔融第一区，熔池区，环流一区，也看成熔融第一区，熔池区，环流区，固相破碎区区，固相破碎区n计量段（均

10、化段）熔体输送区计量段（均化段）熔体输送区n熔体输送区熔体输送区24非塞流固体输送区非塞流固体输送区塞流固体输送区塞流固体输送区延迟区延迟区熔池区熔池区环流区环流区固相破碎区固相破碎区熔体输送区熔体输送区加料段加料段压缩段压缩段均化段均化段固固体体输输送送区区熔熔融融区区25螺杆在挤出机完成三个基本职能：固体输送、熔融和熔体螺杆在挤出机完成三个基本职能：固体输送、熔融和熔体输送。输送。加料段进行高分子物料的固体输送；加料段进行高分子物料的固体输送；压缩段压缩物料，使物料熔融；压缩段压缩物料，使物料熔融；计量段计量段对熔融物料进行搅拌和混合（因而也称为均化对熔融物料进行搅拌和混合（因而也称为均化

11、段），定量定压地将熔体向口模输送。段），定量定压地将熔体向口模输送。根据物料运动和状态变化，也分为三个区域：根据物料运动和状态变化，也分为三个区域：固体输送区物料温度低，呈故态，物料被压实，向前固体输送区物料温度低，呈故态，物料被压实，向前输送；输送；熔融区物料达到熔融温度，逐渐熔融变为粘流液体；熔融区物料达到熔融温度，逐渐熔融变为粘流液体；熔体输送区已熔融的流体沿螺杆进行搅拌和混合，同熔体输送区已熔融的流体沿螺杆进行搅拌和混合，同时定量定压输送。时定量定压输送。26单螺杆的结构及基本参数单螺杆的结构及基本参数27螺槽展开图螺槽展开图螺旋线展开图螺旋线展开图sinsincostDtgDz螺旋线展螺旋线展开长度开长度导程导程tDtg28当当Z分别为外径、内径或平均直径上的展开线时，式中分别为外径、内径或平均直径上的展开线时，式中D、分别为分别为Db、DS和平均直径和和平均直径和b、 S和平均螺纹升和平均螺纹升角。角。在压缩段和计量段的深度分别为在压缩段和计量段的深度分别为h1、h3，渐变度，渐变度A，定，定义为：义为：132hhAZZ2压缩段螺纹展开长度压缩段螺纹展开长度-29W为螺纹法向宽度，根据几何关系为螺纹法向宽度，根据几何关系:c