第4塑料挤出机

1、第五章塑料挤出机，5.1概述，学习挤出机工作原理，了解挤出机分类配置和主要技术参数，掌握挤出机模型规定，5.1.1挤出成型的特点，也称为挤出成型，通过挤出机加热，压力使材料以流动状态连续成型的方法。挤出成型的历史：1845年，R.Brooman申请了用用于挤出成型的高塔波胶涂层钢丝的专利。挤出机是柱塞类型。1879年，英国人M.Gray获得了阿基米德螺旋螺杆挤出机的第一项专利。1935年德国机械制造商保罗特洛埃斯特生产了热塑性塑料用挤出机。1939年，他们将塑料挤出机发展到现阶段的现代单螺杆挤出机阶段。挤压成形特性：应用范围广泛。生产工艺连续。生产效率高。投资少，效果快。挤出成型的应用：挤出成

2、型主要用于热塑性成型，也可用于某些热固性塑料。挤出产品是连续轮廓，如管道、焊条、线材、板、薄膜、电线电缆涂层等。也可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、外加剂等。挤出成型在聚合物加工中占有重要地位。完全使用或在工艺中生产塑料产品(包括挤出工艺)，大约占整个热塑性产品的一半。挤出成型产品应用于农业、建筑业、石油化学、机械制造、医疗机构、汽车、电子、航空航天等领域。图5-1挤出成型产品，5.1.2挤出机工作原理和配置，一般包括挤出成型冷却成型三个阶段。挤出机工作流程如下：塑料从桶到挤出机，在螺杆的旋转下传递塑料，在前进的过程中通过滚筒的加热，通过螺杆的剪切和压缩的塑料熔化，玻璃状态，高弹性状态和粘性流

3、动而发生的三种变化。在加压情况下，粘性流动状态的塑料通过固定形状的凹模，从而使截面和凹模形状成为类似的连续体。然后冷却固定在玻璃状态下，得到所需的碎片。图5-2挤压成型工作原理，挤压装置的各组成部分：主机辅助控制系统，一，主机，挤压系统：主要由螺钉和桶组成，是挤出机的核心部分。塑料挤出系统，以均匀熔体塑性，在此过程中设定的压力下，螺杆持续以恒定压力使挤出机头保持恒温。动力系统：驱动螺杆，以取得由不同大小的齿轮、驱动轴、轴承和马达组成的作业期间所需的扭矩和速度。加热冷却系统：加热和冷却筒体(或螺钉)，使成型过程在流程所需的温度范围内进行。第二，辅助机器，头(压铸模):是制造的主要零件，熔解的塑胶

4、以此取得特定几何剖面和大小。定型：稳定并细化从头部挤出的塑料的固定形状，以创建更精确的截面形状、大小和光亮的表面。冷却装置：从定型装置取出的塑料在此处充分冷却，以获得最终形状和大小。牵引装置：具有均匀牵引零件和控制零件截面尺寸的作用，以便稳定拉伸过程。切割设备：具有将连续挤出的片段修剪为固定长度或宽度的作用。卷取装置：卷制部件(薄膜、软管、单丝)工作。作用：控制挤压装置的主机、辅助拖动电动机，驱动液压泵、液压缸(或气缸)和其他各种执行机构，满足工艺要求的速度和功率，确保主辅机的可调操作，检测和控制主辅机的温度、压力、流量和部件的质量，实现整个挤压装置的自动控制。三、控制系统、5.1.3挤出机分

5、类、一、挤压系统结构、螺杆挤出机可根据螺杆数量分为单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机。根据螺杆在挤出机中的空间位置，可以分为水平挤出机和垂直挤出机。柱塞挤出机，二是挤出机装配结构，分离挤出机整体挤出机是一种典型结构类型，结构紧凑，需要加工的零件较少，安装面积小。第三，挤出机加工过程中是否排气，非排气挤出机排气挤出机排气挤出机排出材料的水分、溶剂、非冷凝气体等。图5-3单螺杆挤出机，图5-4水平单螺杆挤出机结构图1，头连接凸缘2，过滤板3，冷却水管4，加热器5，螺丝6，桶7，液压泵8，速度马达9，推力轴承10，桶11，齿轮箱推力轴承10、减速器11、马达、图5-7聚合物动态3螺杆挤出机、图

6、5-8 3-3螺杆挤出机结构3354“1”字阵列长度3螺杆、图5-9 3螺杆挤出机结构3354三角形排列的3螺杆、图柱塞杆6、柱塞头7、保温层8、加热9、加热器支撑管10、冲模11、零件12、冷却液13、热电偶、图5-14单螺杆塑料排气挤出机的技术参数和型号、1、单螺杆挤出机螺钉大径比L/Ds:其中L是螺钉工作部分的长度，Ds是螺钉直径。螺钉的速度范围：NmaxNmin (r/min单位)。驱动器电动机功率：p，kW单位。筒体加热段数：b .筒体加热功率：Pe，kW单位。挤出机生产率：q，kg/h单位。机器中心高度：h表示螺钉中心线到地面的高度，单位为mm。机器的外形规格：长度、宽度、高度、m

7、m单位。第二，塑料挤出机模型挤出机模型按类、组、类型分类编写，分别在类、组、类型名称中用代表汉字拼音首字母表示。模型包含两部分：主模型和辅助模型。表达方法如下：图5-15塑料挤出机模型的显示方法，辅助模型的显示方法：创建辅助模型表示依赖于该主机的辅助系统，在主机模型的第四个项目前加上字母“f”。如果有多个辅助设备，则辅助代码“f”后跟设备特性标题(以汉语拼音大写显示)。图5-16挤出机辅助装置，型号例：(1)SJ-150表示螺杆直径150mm，大径比20: 1的塑料挤出机。与SJ-150匹配的辅助SJ-FMl700表示常吹法，是牵引辊工作长度为1700mm的塑料吹塑成型膜辅助机器。其中FM是辅

8、助机器代码。型号示例：(2) SJF-6530 S 塑料(类别)J 挤出机(组)F 发泡(品种)65303354螺杆直径65(毫米)，长轴比30: 1，图5-17螺钉，1，螺钉的分段，1，塑料和塑料三态塑料包括热硬化性和热塑性两类，热硬化性塑料凝固后不能再加热熔融成型。热塑性成形可以通过加热其他熔化的产品来成型。热塑性树脂随着温度的变化，产生玻璃状态、高弹性状态和粘性流动三种状态的变化，随着温度的变化，波动反复，三种状态发生反复变化。3种状态聚合物熔体的其他特性：玻璃塑料表现为固体；热运动小，分子间力大，变形主要由键角变形贡献。消除外力后变形的瞬间复原属于一般弹性变形。高弹性塑料显示为橡胶材料

9、。变形是链焚香引起的大分子结构拉伸的贡献，变形值很大。去除外力后变形是可以复原的，但有时间依赖性，属于高弹性变形。粘性流动塑料显示为高粘度熔体。热使链分子的相对滑动运动进一步恶化。变形是不可逆转的，属于塑性变形。塑料加工和塑料三态：塑料玻璃状态可切割。高弹性状态，如拉丝纤维、挤出管、吹塑和热成型。粘性流动模式涂层、旋转和注射成型等加工。如果温度高于粘性流动，则塑料会热分解，如果温度低于玻璃，则塑料会发生脆性。如果塑料温度高于粘性流动温度或低于玻璃状态，热塑性塑料有严重恶化和破坏的倾向，因此在加工或使用塑料产品时应避免这些温度区域。2、3段螺杆塑料在挤出机中有3种物理状态玻璃状态、高弹性状态和粘

10、性流动过程，对螺杆结构的要求各不相同。为了适应不同状态的要求，挤出机螺杆分为供给段L1(也称为固体进给段)熔体段L2(称为压缩段)均匀化段L3(称为测量段)三段，通常称为三段螺杆。塑料在这三段中的挤出过程不同。图5-18常规三段螺钉、供应段、熔体段、均匀化段、(1)供应段供应段由供应区和固体输送区组成。塑料从料斗进入桶后。根据螺杆的旋转运动以及滚筒内壁和螺杆表面的摩擦，向前传递并压缩填充凹槽的松散固体或粉末粒子。供应段螺杆的主要参数：螺旋胜角通常取17 20。螺旋深度H1在确定均匀化管段螺钉深度后由螺钉的几何压缩比计算。供应段长度L1由经验公式确定。非晶聚合物L1=(10% 20%) l是结晶

11、聚合物L1=(60% 65%) l，(2)熔体段熔体段的作用是压缩，通过熔体将封闭塑料的空气压力排出(或通过排气口排出)回塑料当塑料从供应部分经过预压缩进入熔化部分时，螺丝钉变得越来越浅，对过滤网、分流板和磁头的阻力对塑料施加了强烈的压力，塑料被紧密地压制。同时，由于桶外的热量和螺丝、桶内的材料混合、剪切效应引起的内部摩擦热，塑料的温度持续升高。随着材料向前传递，熔化的塑料量逐渐增加，未熔化的材料量逐渐减少，整个塑料在压缩段的约末端熔化，转变为粘性流动。熔体段螺钉的主要参数：压缩比:通常是指几何压缩比，即螺钉供应段的第一个螺钉大小与均匀化段的最后一个螺钉体积之比。=(ds-h1)h1/(ds-

12、H3)h1/H3表达式的情况下，通过经验公式确定h 13354加拿大段第一个螺纹槽的深度h 均匀化段最后一个螺纹槽的深度熔化段长度L2。非晶聚合物L2=55%到65% l结晶聚合物L2=(1到4) ds，(3)均质段塑料经过熔体段，在末端转换为粘性流，每个点处的温度不相等。此段在压缩段中起到在一定温度下将熔化的材料挤压到磁头的作用。均匀化段螺杆的重要参数：螺杆深度H3根据经验公式确定为H3=(0.02 0.06) ds长度L3为子项，L3=(20% 25%) l根据熔体转移理论确定熔体在螺杆均匀化段中流动的四种形式，熔化的物料是从螺杆凹槽流动的四种流的组合。正流塑料熔体在筒体和螺杆之间沿螺杆方

13、向流向磁头方向。逆流流动方向与正向流动相反，是由磁头、孔口、滤板等电阻引起的压力梯度引起的。横流熔体垂直于螺纹壁方向流动的流动会影响熔体在挤出过程中的混合和换热效果。流出由于螺杆和筒体之间的间隙中压力梯度形成的回流，螺杆的轴向。2，一般螺杆的结构，一般全螺纹三段螺杆的螺纹升程和凹槽深度的变化可以分为三种形式：等距离深螺杆的深螺杆到深螺杆，1，等距离深螺杆的等距离深螺杆在螺杆深度的变化速度可以分为两种形式。等距离渐变螺钉：从供应段到平均段的最后槽的深度逐渐变浅的螺钉。在较长的熔体段中，栓钉深度越来越浅。等距离突变螺丝：即供应段和均匀化段的螺丝深度恒定，熔化段的螺丝深度突然变浅的螺丝。2，等深节距

14、螺钉等深节距螺钉具有固定的槽深度，节距缩小到从供应段第一个槽开始到均匀节段结束的宽渐变。等芯节距螺钉的特点是，由于与螺钉槽相同的深度，出口位置的螺钉截止区域大，强度足够，有利于速度的提高，提高了生产率。但是，螺纹加工更困难，保险丝袋流量大，均匀化效果不好，使用更少。3，可变节距螺钉深节距螺钉表示凹槽深度和螺纹提升角度从供应段的开始逐步更改到均匀化的结束。也就是说，螺纹升降机从宽度逐渐变窄，凹槽深度从深度逐渐变浅的螺钉。这种螺丝具有前面两种螺丝的特点，但加工更困难，目前采用较少。第三，螺丝头结构、螺丝头形状和形状尺寸决定是否能平衡从螺丝流入头部的材料，是否能避免堵塞现象，是否能防止局部材料受热太

15、久而热分解的现象等。不同形式的螺杆头在挤压过程中，塑料从螺杆流入磁头时，流动方式不同。图5-19典型的螺杆头部结构，4，螺杆材料，螺杆是挤出机的核心部件，作为螺杆的材料，必须具有高温、耐磨、耐腐蚀性、高强度等特性，具有良好的切削性能，热处理后残余应力小，热变形小。挤出机螺杆的材料具有以下要求：机械特性高。必须具有足够的强度，以适应高温和高压的运行条件，从而延长螺钉的使用寿命。加工性能好。具有良好的切削性能和热处理性能。耐腐蚀性和耐磨性。采访容易。我国常用的螺丝材料有45钢、40Cr、氮化钢、38CrMoAL等。45钢加工性能好，价格便宜，但耐腐蚀性、耐磨性差。38CrMoAL综合性能优良，应用广泛。为了提高螺杆的耐腐蚀性、耐磨性，可以使用34CrALNi、31CrMol2等高强度耐磨合金钢。或螺杆表面喷雾强化方法。现有的全螺三级螺钉的问题：熔区都是固体床和熔池共同生活在一个槽中，熔池继续扩大，固体床逐渐变窄，因此，筒壁减少固体床的接触区域，筒壁直接传送到固体床的热量，降低熔效率，挤出量不高；压力波动、温度波动和产量波动；因为不能很好地适应某些特殊塑料加工，所以有混合、着色等工艺。，5，新螺丝，这些问题常用的处理方法：提高长宽比；提高螺丝速度。提高均匀化部分中螺钉的深度。为了克服常见螺丝的缺点，将可拆卸螺丝、阻隔螺丝、螺丝、销