挤出基础培训

挤出基础培训塑料挤出概述挤出过程材料特性主讲：陈威第一节塑料挤出概述1.1概述挤出成型是橡胶塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分热塑性塑料和橡胶都能用此法进行加工。1、挤出成型的特点与其它成型方法相比，挤出成型有下述特点：1)生产过程是连续的，因而其产品都是连续的；即可连续化生产2)

生产效率高，一台φ200挤出机700kg/小时，德国φ500挤出机20t/小时；3)

应用范围广，能生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材，以及中空制品等；4)投资少，收效快。5)结构简单，易操作。用挤出成型生产的产品广泛地应用于人民生活及农业、建筑业、石油化工、机械制造、国防等工业部门。挤出成型在挤出机上进行，挤出机是橡胶、塑料成型加工机械的重要机台之一。分类与应用分类：单螺杆、双螺杆应用：橡胶、塑料、合成纤维。

o塑料加工中的应用：单螺杆挤出机几乎能成型所有的热塑性塑料和部分热固性塑料,用于成型管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线电缆、异型材等，也可用于塑料的混合。造粒及塑料的共混改性等，以挤出为基础，配合吹塑、拉伸等工艺的挤出吹塑和挤出拉幅可成型中空制品和双向拉伸膜等。挤出成型是塑料成型最重要的方法之一，目前挤出成型制品约占热塑性塑料制品的50%。挤出设备

2、挤出机的组成挤出过程是这样进行的：将塑料加热，使之呈粘流状态，在加压的情况下，使之通过具有一定形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体，然后通过冷却，使其具有一定几何形状和尺寸的塑料由粘流态变为高弹态，最后冷却定型为玻璃态，得到所需要的制品。（玻璃态----粘流态----高弹态----玻璃态）

为使成型过程得以进行，一台挤出机一般由主机、辅机、控制系统等各部分组成挤出机动画之一1）主机挤压系统：主要由料筒和螺杆组成。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的压力下，被螺杆连续地定压定量定温地挤出机头。传动系统：它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。加热冷却系统：其功用是通过对料筒（或螺杆）进行加热和冷却，保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。2）辅机机头：熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。定型装置：它的作用是将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来．并对其进行精整，从而得到更为精确的截面形状、尺寸和光亮的表面。通常采用冷却和加压的方法达到这一目的。冷却装置：由定型装置出来的塑料在此得到充分的冷却，获得最终的形状和尺寸。牵引装置：其作用为均匀地牵引制品。并对制品的截面尺寸进行控制，使挤出过程稳定地进行。切割装置：将连续挤出的制品切成一定的长度或宽度。卷取装置：将软制品（薄膜、软管、单丝等）卷绕成卷。

概述4、单螺杆挤出机的主要参数单螺杆挤出机的性能特征通常用以下几个主要技术参数表示：螺杆直径：指螺杆外径，用D表示，单位毫米。美国max750mm)螺杆长径比：用L／D表示。其中L为螺杆有效长度，即螺纹部分的长度（工艺上将L定义为由加料口中心线到螺纹末端的长度），D为螺杆直径，螺杆的转数范围：用n/min表示。驱动电机功率：用N表示，单位千瓦。德国φ500-3600kwφ600-5000kw料筒加热段数：用B表示。料筒加热功率：用E表示，单位千瓦。挤出机生产率：用Q表示，单位公斤／小时。机器的中心高：用H表示，指螺杆中心线到地面的高度。单位毫米。机器的外形尺寸:长、宽、高。单位毫米第二节挤出过程塑料由料斗进入料筒后，随着螺杆的旋转而被逐渐推向机头方向。1、加料段2、压缩段3、均化段---均化、挤出4、机头---成型、定型示意图一1、加料段---输送并开始压实物料螺槽为松散的固体粒子（或粉末）所充满，胶料开始被压实。2、压缩段1)由于阻力,物料被压实由于螺糟逐渐变浅，以及滤网、分流板和机头的阻力，在塑料中形成了很高的压力，把物料压得很密实，2)外热、内热的作用，物料熔融同时，在料筒外热和螺杆、料筒对物料的混合、剪切作用所产生的内摩擦热的作用下，塑料的温度逐渐升高。对于常规三段全螺纹螺杆来说，大约在压缩段的三分之一处，与料筒壁相接触的某一点的塑料温度达到粘流温度，开始熔融。3）物料全部熔融，变为粘流态随着物料的向前输送，熔融的物料量逐渐增多。而未熔融的物料量逐渐减少，大约在压缩段的结束处，全部物料熔融而转变为粘流态，但这时各点的温度尚不很均匀。3、均化段---均化、挤出经过均化段的均化作用就比较均匀了，最后螺杆将熔融物料定量、定压、定温地挤入机头。4、机头---成型、定型

口模是个成型部件，物料通过它便获得一定截面的几何形状和尺寸。再经过冷却定型和其它工序，就得到成型好的制品第三节控制因数描述这一过程的参量有：

温度、压力、流率（或挤出量、产量）和能量（或功率）。有时也用物料的粘度，因其不易直接测得，而且它与温度有关，故一般不用它来讨论挤出过程。实际操作中也常常根据物料的温度特性曲线、温度特性曲线来调整粘度。温度温度是挤出过程得以进行的重要条件之一。如前所述，物料从加人料斗到最后成型为制品是经历了一个复杂的温度过程的。1）热量来源根据挤出理论和实践，物料在挤出过程中热量的来源主要有两个：a.物料与物料之间物料与螺杆、料筒之间的剪切、摩擦产生的热量，b.料筒外部加热器提供的热量。2）温度的调节温度的调节是靠挤出机的加热冷却系统和控制系统进行的。一般说来，a.加料段--低温输送。为加大输送能力，不希望加料段温度升得过高，相反有时要冷却；b.压缩段和计量段—高温熔融。为了促使物料熔融，均化，物料要升到较高的温度。为了便于物料的容易加入、输送、熔融、均化以及在低温下挤出，获得高质量、高产量的制品，每一种物料的挤出过程应有一条合适的温度轮廓曲线。应当指出，物料的温度轮廓曲线、料筒的温度轮廓曲线和螺杆的温度轮廓曲线是不相同的。一般情况下我们测得的温度轮廓线是料筒的，而不是物料的。物料的温度测量较难，由上图可见，其温度轮廓线有一个变化的幅度。螺杆的温度轮廓线较料筒的温度轮廓线为低，而较物料温度轮廓线为高。料筒和螺杆的设计对挤出过程的热量的产生有很大影响。3）温度波动MD方向的温度不均匀性（轴向温度波动）（有时10℃以上）TD方向的温度不均匀性（径向温差）C、对挤出质量的影响—--精密制品用精确温度控制直接影响挤出质量。这种MD方向的温度波动和TD方向的温差，给制品质量带来非常不良的后果，制品产生残余应力、各点强度不均匀、表面灰暗无光泽等。努力的方向应当是尽可能减少或消除这种波动和温差。产生这种波动和温差的原因很多，如加热冷却系统不稳定，螺杆转数的变化等，但以螺杆设计的好坏影响最大。2、压力1）压力的建立a.压缩比的存在（螺槽深度的改变、料筒上的沟槽深度变化、螺距的改变）b.分流板、滤网和口模产生的阻力，c.压力的建立是挤出成型制品的重要条件压力的建立也是物料得以经历物理状态变化、得到均匀密实的熔体、并最后得到成型制品的重要条件之一。

2）影响压力的因素a.机头、分流板、滤网的阻力，b.加热冷却系统，c.螺杆转数，d.螺杆和料筒的结构。常规的3段式螺杆，压力峰值位于计量段开始处

3）压力波动对制品的影响压力波动直接影响到制品的·尺寸稳定定性，以及外表的光滑程度。我们可以从以下就个方面去改善压力的不稳定状态：螺杆、料筒的设计、螺杆转数的变化、加热冷却系统的不稳定性都是产生压力波动的原因。努力的方向应当是减少、消除这种波动。

3、流率（挤出量）

流率是描写挤出过程的一个重要参量。它的大小表征着机器生产率的高低。1）绝对流率（流量，产量），用Q表示，为每小时公斤。2）比流率，用每转的流率Q/n表示。后者更能反映挤压系统性能，应当作为比较挤压系统性能的标准。3）影响流率的因素a.机头的阻力；b.螺杆、料筒的设计；c.螺杆转数；d.加热冷却系统；e.物料的性质等。小结1、了解挤出设备的结构，各个部分的作用？2、了解挤出过程，对挤出温度分分布做出指导？

3、了解挤出过程中的几个变量？如何去控制？温度、压力、挤出量第三节材料特性不同温度时聚合物呈现的三种状态

聚合物在不同温度下所表现出来的分子热运动特征称为聚合物的物理特征。物理状态的

转变主要与温度有关，不同温度时聚合物呈现为三种状态：

（1）低温态温度较低时呈玻璃态（固体态），在外力作用下，有一定的变形，但变形可

逆，即外力消失后，其变形也随之消失。

加工性：在这种状态下，不易进行大变形量加工，但可进行车、钻、铣、刨等切削加工。

2）高弹态是橡胶态的弹性体。其变形能力显著增加，但变形仍可逆。

加工性：可进行真空成型、压延成型、中空成型、压力和弯曲成型等。（3）黏流态是粘性流体，常称为熔体。加工不可逆，一经成型冷却，形状保留。

加工性：可进行注塑、吹塑、挤出等成型加工。Tg曲线对加工的指导意义：粘流态：可进行注塑、吹塑、挤出等成型加工高弹态：可进行真空成型、压延成型、中空成型、压力和弯曲成型等玻璃态：在这种状态下，不易进行大变形量加工，但可进行车、钻、铣、刨等切削加工。聚合物的这些状态的温度分布，决定了它的加工的难易。聚合物的降解塑料的成型加工通常是在高温、高压下进行的。因此，聚合物分子在受到热应力、微量水、酸、碱等杂质以及空气中的氧的作用，导致聚合物链断裂、分子变小、相对分子质量降低的现象称为聚合物降解（也称裂解）。轻度降解会使聚合物变色；进一步降解会使聚合物分解出低分子物质，使制品出现气泡和流纹弊病，削弱制品各项物理、力学性能；严重的降解会使聚合物焦化变黑并产生大量的分解物质。减少和消除降解的办法是依据降解产生的原因采取相应措施。降解对加工的指导意义：实际加工中应该根据聚合物的分解温度，降解难易来选择合适的加工温度跟压力，尤其对一些加工温度窄的聚合物来说，这个尤其重要。例如:FEP.ETFE，PVC等热塑性塑料工艺特性（1）收缩性：（2）流动性：温度、压力、模具结构（3）相容性：（4）吸湿性：（5)热敏性：(6)结晶性：（7）应力开裂：1）收缩性塑件从温度较高的模具中取出冷却到室温后，其尺寸或体积会发生收缩变

小，这种性质称为收缩性。收缩性的大小以塑件收缩尺寸的单位长度百分比来表示，称为收

缩率。FEP：2-5%2）流动性影响塑料流动性的因素有以下三个：

①温度：料温高，则流动性大。但不同塑料也各有差异。例如ABS、AS、聚丙烯、聚苯

乙烯、聚酰胺、有机玻璃、聚碳酸酯等塑料的流动性随温度变化的波动较大，而聚乙烯、聚甲

醛的流动性随温度变化的波动较小。

②压力：注射压力增大，则熔体受剪切作用大，流动性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛

对注射压力较为敏感。

③模具结构：浇注系统的结构及尺寸、冷却系统的设计、熔体的流动阻力、排气是否顺

利等都对流动性有直接的影响。凡能促使料温降低、流动阻力增加的因素，都会使流动性

降低。

流动性好的塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维等。流动性一般的塑料有：

ABS、AS、有机玻璃、聚甲醛等。流动性差的塑料有：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚砜等。3）相溶性相容性：即两种或两种以上不同品种的塑料熔融后能融合到一起而不产生分离、起层现象的性能。相容性的优劣与其分子结构的相似程度有关。分子结构相似则易于相容，反之则难于相容。

相容性又称为共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要条件和重要途径。例如ABS

与聚碳酸酯共混后性能大为改善。显影料、色母的选购，配制生产等

4）吸湿性吸湿性：即塑料对水分的吸附性能。按吸湿或黏附水分能力的大小，可将塑料分为吸湿性塑料和不吸湿性塑料两大类。前一类具有吸湿或黏附水分倾向，如聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜等；而后一类的吸湿或黏附水分能力极小，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。

吸湿性塑料在注射成型过程中比较容易发生降解，成型后塑件上出现气泡、银丝与斑纹等缺陷。因此，在成型前必须进行干燥处理，使水分含量不超过0.5%

。5）热敏性（5）热敏性即某些热稳定性