聚合物加工工艺

第七章挤出成型1.挤出机由哪几部分组成？1）传动系统作用2）加料装置（料斗）3）加热冷却系统4）机头与口模5）定型装置6）冷却装置7）牵引装置8）卷取装置9）控制系统组成:电器、仪表、实施机构挤出机螺杆有哪些参数？（1）螺杆直径Ds:指其外径。（2）螺杆长径比L／Ds:螺杆工作部分有效长度L与直径Ds之比。（3）压缩比A:螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最终一个螺槽容积之比,表示塑料经过螺杆全过程被压缩程度。（4）螺槽深度H:加料段h1、均化段h3一定值;压缩段h2改变。（5）螺旋角θ:螺纹与螺杆横截面之间夹角,伴随θ增大,挤出机生产能力提升,但螺杆对塑料挤压剪切作用降低。（6）螺纹棱部宽E:E太小,易漏流;E太大,增加动力消耗,局部过热;（7）螺杆与料筒间隙δ:影响挤出机生产能力和物料塑化。δ大,生产效率低,不利热传导,降低剪切速率;δ小,剪切作用过大,物料降解,挤出机螺杆作用:任何一根螺杆都必需完成加料、输送、压缩、熔融、混合和排气依据螺距和螺槽深度改变,螺杆可分为等距变深螺杆．等深变距螺杆和变距变深螺杆。挤出时,渐变螺杆和突变螺杆含有不一样加工特点。已知:PVC软化点75~165℃;尼龙熔融温度范围则较窄,约10℃,它们应分别选择何种螺杆进行加工？简明说明理由。答案:PVC应选择渐变螺杆而尼龙应选择突变螺杆进行加工。解释:物料在料筒中塑化经历固体输送、熔融、混合及均化三个阶段,这个过程能否圆满完成,挤压系统螺杆结构起着关键作用。通常螺杆在挤出中要完成三个基础职能:固体输送、熔融、均化,不一样职能对螺杆结构要求不一样,所以通常挤出机螺杆可分为三段:固体输送段、熔融段、均化段。螺杆结构上三个区段应尽可能与物料状态改变相适应。PVC是无定形塑料,无固定熔点,软化温度范围较宽,其熔融过程是逐步进行,所以选择熔融段较长渐变螺杆;PA是结晶性塑料,有固定熔点,熔融温度范围较窄,温度达成熔点后,熔融较快,应选择熔化区较短突变螺杆。5挤出过程和螺杆各段职能:依据塑料在挤出机中三种物理状态改变过程及对螺杆各部件工作要求,将挤出机螺杆分成加料段(固体输送区)、压缩段(熔融区)和均化段(熔体输送区)三段。、1）加料段职能:对塑料进行输送并压实,物料仍以固体状态存在。2）、熔融段职能:使塑料深入压实和熔融塑化,排除物料内空气和挥发份。在该段,熔融料和未熔料以两相形式共存,至熔融段末端,塑料最终全部熔融为粘流态。3）、均化段职能:塑料在机头口模阻力造成回压作用下被深入混合塑化均匀,并定量定压地从机头口模挤出,在该段,螺杆对熔体进行输送。6旋转运动:因为物料与螺杆之间摩擦力作用被转动螺杆带着运动。轴向水平运动:因为螺杆旋转时螺杆斜棱对物料推力产生轴向分力使物料沿螺杆轴向移动。7为提升固体输送速率,可采取方法有:（1）在螺杆直径不变时,增大螺槽深度;（2）降低物料与螺杆静摩擦原因fs;（3）增大物料与料筒静摩擦原因fb;（4）选择适宜螺旋角θ,8熔融过程描述:由加料段送来固体物料进入压缩段,在料筒温度外加热和物料与物料之间及物料与金属之间摩擦作用内热作用下而升温,同时逐步受到越来越大压缩作用,固体物料逐步熔化,最终完全变成熔体,进入均化段。在压缩段既存在固体物料又存在熔融物料,物料在流动过程中有相改变发生。9熔化过程::当固体物料从加料段进入压缩段时,物料是处于逐步软化和相互粘结状态,与此同时越来越大压缩作用使固体粒子被挤压成紧密堆砌固体床。固体床在前进过程中受到料筒外加热和内摩擦热同时作用,逐步熔化。首先在靠近料筒表面处留下熔膜层,当熔膜层厚度超出料筒与螺棱间隙时,就会被旋转螺棱刮下并聚集于螺纹推力面前方,形成熔池,而在螺棱后侧则为固体床。伴随螺杆转动,来自料筒外加热和熔膜剪切热不停传至未熔融固体床,使与熔膜接触固体粒子熔融。这么,在沿螺槽向前移动过程中,固体床宽度逐步减小,直至全部消失,即完成熔化过程。10相迁移面:熔化区内固体相和熔体相界面称为相迁移面,它是由固体相转变为熔体相过渡区域。均化段熔体输送理论:正流、逆流、横流、漏流。12挤管工艺:由挤出机均化段出来塑化均匀塑料,经过滤网、粗滤器而达分流器,并为分流器支架分为若干支流,离开分流器支架后再重新汇合起来,进入管芯与口模间环形通道,最终经过口模到挤出机外而成管子,接着经过定径套定径和初步冷却,再进入冷却水槽或含有喷淋装置冷却水箱,深入冷却成为含有一定口径管材,最终经由牵引装置引出并依据要求长度要求而切割得到所需制品。13机头包含分流器、分流器支架、管芯、口模和调整螺钉等多个部分,分流器与粗滤板之间空腔起聚集料流作用。14机头压缩比:机头压缩比表示粘流态塑料被压缩程度,是分流器支架出口处流道环形面积与口模及管芯之间环形截面积之比。15试述管材挤出工艺过程及工艺控制关键点:挤出工艺:物料经挤出机塑化、机头口模成型后,经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割,得到管材制品。影响原因:温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气等,分别进行合理分析。试述管材挤出工艺过程及工艺控制关键点。挤出工艺:物料经挤出机塑化、机头口模成型后,经定型装置冷却定型、冷却水槽冷却、牵引、切割,得到管材制品。影响原因:温度、螺杆转速及冷却、牵引速度、压缩空气等,分别进行合理分析。试述管材挤出工艺过程及工艺控制关键点。请问为何挤出机要在料斗座处加冷却装置？为避免加料斗出现“架桥”现象而影响加料及固体输送效率。3机筒加热和冷却目是什么？加热促进物料塑化;冷却为防物料过热。什么叫螺杆长径比？螺杆长径比增加对物料加工有何好处？螺杆有效工作长度与直径之比。n一定时,L/D增加,物料在螺杆中运行时间延长,有利于物料塑化与混合,使升温过程变缓;可使均化段长度增加,可降低逆流和漏流,有利提升生产能力。影响固体输送率最关键原因有哪些？输送角是影响生产率关键原因,为提升固体输送率,要尽可能地增大输送角,控制固体塞摩擦系数,使它与螺杆摩擦系数减小（螺杆表面刨光）,与机筒摩擦系数增大（开设纵向沟槽）。挤管机头作用是什么？对塑化物料加热,以确保物料塑化状态,并产生一定压力,使物料成型为所需要现实状况。挤出成型是在什么温度之间进行？在黏流温度Tf与分解Td之间挤出成型;范围越宽越易挤出成型。具体温度应依据原料配方、挤出机头结构、螺杆转速来定。挤管机头中分流器扩张角大小对物料影响是什么？扩张角过大,料流阻力过大,甚至物料会停止流动而发生分解;扩张角过小,不利于料层很快便薄,对加热不利。16塑料薄膜成型方法关键有挤出吹塑、流延、压延、挤出拉幅以及使用狭缝机头直接挤出等方法17薄膜吹塑成型工艺步骤:物料由直角机头环形缝隙向上挤出成圆筒状膜管,从机头下面进气口吹入一定量压缩空气使之横向吹胀。同时,借助于牵引辊连续运转进行纵向拉伸,并经设置在膜管外冷却风环吹出冷却空气定型。由人字板压叠成双折薄膜,经过牵引辊以恒定线速度进入卷取装置。18吹塑类型依据牵引方法,可分为:平挤上吹、平挤下吹和平挤平吹、平挤下吹和平挤平吹三种。其中,以平挤上吹应用为主。另外,还有将挤出机垂直安装竖挤上吹和竖挤下吹。19模具设计时须考虑近于挤出机一侧料流速度应大于另一20吹胀比α:管坯被吹胀后膜管直径D2与挤出机环形口膜直径D1之比牵伸比β:膜管经过夹辊时速度V2与口模挤出管坯速度V1之比。β=V2/V121冷凝距离线:膜管在机头上方开始变得浑浊距离,亦称冷却线距离。实际中用来判定冷却条件是否合适22什么叫薄膜吹胀比？什么叫薄膜拉伸比？吹塑后膜泡直径与口模直径之比叫做吹胀比。工业生产中常见薄膜折径（膜泡压平后双层宽度）与口模直径关系表示。薄膜牵引速度与管坯挤出速度之比叫做拉伸比。2、吹膜过程中,假如发觉冷固线过高,请问是什么原因造成？并给出对应处理方案。机头温度过高（降温）;挤出量过大（降低螺杆转速）;冷却不足（加强冷却）。3、吹膜过程中,假如发觉冷固线过低,请问是什么原因造成？并给出对应处理方案。机头温度过低（升温）;挤出量过小（提升螺杆转速）;4、塑料薄膜生产成型方法有哪些？挤出吹塑;压延成型法;流延成型法;5、请问吹塑薄膜制品时“鱼眼”现象指是什么？怎样造成？在吹塑过程中,泡管膜面出现以晶点为中心,周围呈年轮状纹样,晶点周围薄膜较薄,这就是所谓“鱼眼”。关键原因是加工温度太低造成6双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜优点是什么？用途怎样？BOPP在生产中经过两个方向拉伸,分子链深入定向,故含有良好力学性能、很好透明性、印刷性、较低透水透氧性能,与其她透明薄膜比较,含有包装材料所需要很好综合性能。故BOPP广泛用于香烟、食品、服装、化妆品、多种工艺品包装和挂历、画册、胶黏带、电容膜等加工。对于食品包装,为深入降低其透气性能,多采取复合方法与pp、LDPE及AL进行双层或三层复合。22双螺杆挤出机分类:螺杆因有旋转方向、啮合程度等问题,依据两根螺杆相对位置啮合型、非啮合型;双螺杆挤出机和单螺杆挤出机结构上相同,而且一样负担着输送、塑化、混合等功效23橡胶压出机与塑料挤出机关键差异在于其长径比较小,预防胶料过热和焦烧;为了降低橡胶剪切和造成粘性生热,橡胶压出机螺杆螺槽深度通常相当大。橡胶压出机螺杆压缩比A相对较小。24掌握胶料膨胀率是口型设计关键;压出胶料断面变形通常是中间大边缘小;压出温度通常,口型处温度最高,机头次之,机身则最低第八章1注射机分类:1）柱塞式2）双阶柱塞式（3）螺杆预塑化柱塞式（4）移动螺杆式按注射机外形特征分类:（1）立式（2）卧式（3）角式2注塑机系统组成:注射系统、锁模系统、液压传动及电器控制系统、注射模具单螺杆挤出机系统组成:传动系统、挤出系统、加热冷却系统、控制系统、辅助系统3分流梭作用:是使料筒内流经该处料成为薄层,使塑料流体产生分流和收敛流动,以缩短传热导程:加紧热传导,有利于降低或避免塑料过热而引发烧分解现象。同时,塑料熔体分流后,在分流梭与料筒间隙中流速增加,剪切速度增大,从而产生较大摩擦热,料温升高,粘度下降,使塑料得到深入混合塑化,有效提升柱塞式注射机生产率及制品质量。4注射模具::注射模具关键由浇注系统、成型部件和结构零件等三大部分组成。模具由定模（或上模）和动模（或下模）两部分组成,因为只有一个分型面,故称单分型面注射模。定模（或上模）:安装在注射机定模安装板上部分,动模（或下模）:安装在注射机动模移动板上部分在单分型面模具基础上拆除定模座板和定模型腔板之间固定螺钉,并使该型腔板在拉杆作用下成为浮动中间板,用于点浇口进料模具,所以称双分型面注射模。5注射模具关键零部件名称及定义:定位圈使注射机喷嘴与模具浇口套对中,决定模具在注射机上安装位置定位零件2.定模座板使定模固定在注射机定模安装板上板件;3.定模板(凹模固定板)用于固定凹模镶件板状零件;4.浇口套直接与注射机喷嘴反复接触,带有主流道通道衬套类零件5.型芯成型塑件内表面凸状零件;6.动模板(型芯固定板)用于固定型芯板状零件;7.支承板预防成形零件（凹模、凸模、型芯或镶件）和导向零件轴向移动并承受成型压力板件;8.垫块调整模具闭合高度,形成推出机构所需推出空间块状零件;9.导套与安装在另二分之一模上导柱相配合,用以确定动、定模相对位置,确保模具运动导向精度10.导柱与安装在另二分之一模上导套（或孔）相配合,用以确定动、定模相对位置,确保模具运动导向精度圆柱形零件;11.推板支承推出和复位零件,直接传输注射机推出力板件12.推杆固定板支承推出和复位零件,直接传输注射机推出力板件;13.拉料杆为了拉出浇口套内浇注凝料,在主流道正对面,设置头部带有凹槽或其她形状杆14.推杆用于推出塑件或浇注系统凝料杆件;15.复位杆借助模具闭合动作,使推出机构复位16.动模座板动模固定在注射机移动工作板上板件;6熔体流运动机理熔休从浇口处向模腔底部以层流方法推进时,形成扩展流动前峰波形状可分成三个经典阶段:熔体流前缘呈圆弧形初始阶段;前缘从圆弧渐变为直线过渡阶段;前缘呈直线移动主流充满模腔阶段。熔体流中心运动速度是大于前缘运动速度;熔体质点赶上运动着前缘后,运动速度就减小到前缘速度,并在邻近模壁处作层状移动。所以,在前缘区域内,熔体质点运动方向是指向模壁。熔体质点由与模壁和冷空气接触而在界面形成高粘度前缘膜,其前进速度变小,由此在熔体流截面上产生很大速度梯度,这会始大分子链两端因处于不一样速度层中而受到拉伸和取向。而大分子在靠近模壁区域内取向机理不一样于熔体流其她部分。能够推想,开始取向是指向模壁,但当熔体因为冷却粘度增大使大分子一端活动性变小时,大分子就转过弯来,而其另一端就沿前缘运动方向移动,于是大分子受到运动熔体流拉伸。如图显示出熔体质点位置连续改变。所以熔体在模内推进过程是经过熔体质点被前缘膜阻止转向并被拉伸和新熔体质点不停从内层压出方法进行。其结果使制品表面形成“波纹”。因为流动阻力使稍后到来熔体压力上升又可把前面刚形成波纹压平组成制品表面。增密过程（压实过程）充模流动结束后,熔体进入模腔快速流动停止,但这时模腔内压力并末达成最高值,而喷嘴压力己达最大值,所以浇道内熔体仍能以缓慢速度继续流入模腔,使其中压力升高至能平衡浇口两边压力为止保压过程:压实结束后柱塞或螺杆不立刻退回,在最大前进位置上再停留一段时间,使成型物在一定压力作用下进行冷却。产生保压流动原因:模腔壁周围熔体因冷却而产生体积收缩保压流动必需条件:压实结束后料筒前端仍含一定量熔体,且浇道系统没有冻结。倒流保压阶段结束后,保压压力撤消,螺杆或柱塞要后退,这时假如模腔浇口还没有冻结,模腔中熔体就会倒流,使模腔压力下降。倒流将连续到浇口冻结为止,8背压:在移动螺杆式注射机成型过程中,预塑化时,塑料随螺杆旋转经螺槽向前输送并熔融塑化,塑化后堆积在料筒前部,螺杆端部塑料熔体就产生一定压力,即背压。注射硫化最大特点是内层和外层胶料温度比较均匀一致,确保了产品质量,提供了高温快速硫化必需前提,这是模压硫化所欠缺。9胶料硫化过程四个阶段:A、胶料预热阶段（胶料硫化前整个升温阶段）;B、交联度增加阶段（开始交联、欠硫阶段）;C、交联度最高阶段（进入正硫化）;D、网状结构降解阶段（过硫阶段）。10螺杆转速过高时,螺杆表面橡胶分子链发生拉伸取向,形成多层取向状态,产生一个收缩力,起到一个钳制作用,使胶料成团抱着螺杆一起转动,产生较严重“包轴现象”11喷嘴直径降低,会强化胶料剪切作用,使生热量增大,胶料温度升高,同时要延长注射时间,有充模焦烧危险12热固性塑料注射成型原理:带有活性基团线型或稍带支链低相对分子质量聚合物先在温度相对较低料筒内塑化到半熔融状态,在随即注射充模过程中深入塑化,在经过喷嘴时达成最好粘度状态,注入高温模腔后继续加热,物料就经过本身反应基团或反应活性点与加入硬化剂作用,经一定时间交联固化反应,使线性树脂逐步变成体型结构。13在低温料筒内塑化产物能较长时间保持良好流动性,而在高温模腔内能快速反应固化。用于注射成型热固性塑料关键是其流动性和热稳定性,即在料筒温度下加热不会过早发生交联固化,有较高流动性和较稳定粘度,且能保持一定时间。14热固性塑料注射机结构特征螺杆长径比和压缩比较小,预防摩擦热过大物料过早固化。所以通常螺杆几乎不分段,往往是等距等深无压缩比螺杆,螺杆对塑化物料只起输送作用,不起压缩作用。喷嘴通常见敞开式,喷嘴要便于拆卸,方便发觉硬化物时能立刻打开进行清理。喷嘴内表面应精加工,以防料流有阻滞而引发硬化。料筒加热温度相对较低,温控精度要求高,现在较多采取水或油加热循环系统,所以料筒设计成夹套型,这么加热方法温度均匀稳定。注射机锁模结构应满足能立刻放气排除缩聚交联反应产生低分子物操作要求,这就需要含有能快速降低锁模力实施机构,通常采取增压油缸来实现对快速开模和合模动作控制。模具结构相对复杂些,必需设置加热装置和温控系统,以利于物料在模内化学反应顺利进行。依据热固性塑料注射成型原理,其塑化过程工艺条件关键是料筒温度、螺杆转速和螺杆背压;注射充模过程工艺条件关键是注射压力、充模速度和保压时间;固化过程工艺条件关键是模具温度和固化时间。第十一章1二次成型定义:是相对于一次成型而言是指在一定条件下将高分子材料一次成型所得型材经过再次成型加工,以取得制品最终型样技术。2中空吹塑:原理:借助流体压力使闭合在模具中热熔塑料型坯吹胀形成空心制品工艺。常见塑料:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、PET、PC等3、多层共挤出吹塑:是利用两台以上挤出机将不一样塑料在不一样挤出机内熔融后,在同一个机头内复合、挤出,然后吹塑制造多层中空制品技术