1、第八章塑料制品的挤出成型 塑料制品的加工成型 一次成型 挤出成型 注射成型 模压成型 压延成型 铸塑成型 模压烧结成型 传递模塑 发泡成型等二次成型 中空吹塑成型 热成型 拉幅薄膜成型 等 加工成型是将各种形态的塑料 粉料 粒料 溶液和悬浮体 制成所需形状或坯件的过程 塑料制品的挤出成型 挤山成型是使高聚物的熔体 或粘性流体 在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下通过一定形状的口模而连续成型 所得的制品为具有恒定截面形状的连续型材 应用 管材 片材 板材 吹塑薄膜 电线电缆包覆 纺丝等 塑料的混合 塑化造粒 着色 排水 排气 喂料 塑料制品的挤出成型特点 生产效率高 连续操作适用范围广 产品品种多
2、原料体系 塑料 橡胶 纤维产品品种 管 棒 板 丝 膜 异型材等应用领域 石油 天然气输送 建材 服装等设备投资少生产技术容易掌握制品精密程度差 塑料制品的挤出成型 挤出成型的过程中使用的设备 挤出机 定型装置 冷却装置 牵引装置 收集装置 切割装置 卷取装置 口模 塑料制品的挤出成型 8 1单螺杆挤出机的基本结构 8 1单螺杆挤出机的基本结构 8 1单螺杆挤出机的基本结构 8 1单螺杆挤出机的基本结构 挤压系统的组成及要求1 组成 加料装置 料筒 螺杆 机头 口模等2 要求 连续稳定地输送 固体 熔体 熔融 固体 熔体 混合 塑化 温度 组成分布均匀 增压 排气 传热 使制品密实 挤出机大小
3、一般用螺杆直径的大小表示 SJ 65 25 8 1单螺杆挤出机的基本结构 8 1单螺杆挤出机的基本结构 加料装置 向挤出机料筒连续供料的装置 料斗 料斗的底部与料筒连接处是加料孔 该处有截断装置 加料孔周围有冷却夹套料斗的侧面有玻璃视孔及标定计量的装置 其它 预热干燥和真空减压装置 搅拌器及能够定时定量自动上料或加料的装置 关于 架桥 现象 强制下料装置 8 1单螺杆挤出机的基本结构 料筒 作用 料筒作为挤压系统的组成部分 和螺杆共同完成对塑料的固体输送 熔融和定量定压输送作用 料筒的结构形式关系到热量传递的稳定性和均匀性 并影响固体输送率 8 1单螺杆挤出机的基本结构 料筒 受热受压的金属圆
4、筒 在料筒的外面设有分段加热和冷却的装置及控温热电偶 保证挤出温度 加热一般分三至五段 常用电阻或电感应加热 也有采用远红外线加热的 冷却一般用风冷或水冷 一般用耐磨 耐腐蚀 高强度的合金钢成碳钢内村合金钢来制造 内壁光滑 但料斗座处内壁可加纵向沟槽等 8 1单螺杆挤出机的基本结构 料筒 8 1单螺杆挤出机的基本结构 螺杆 作用 螺杆是挤出机的关键性部件 通过它的转动 料筒内的物料才能发生移动 受到剪切作用 得到增压和部分的摩擦热量 混匀后定量定压地输送到机头而成型 8 1单螺杆挤出机的基本结构 螺杆 8 1单螺杆挤出机的基本结构 螺杆几何结构参数 螺杆直径D Db 螺杆外径Ds 螺杆根径螺杆
5、长度L L 螺杆有效工作部分长度分为 L1 加料段长度L2 压缩段长度L3 均化段长度螺杆长径比L D 8 1单螺杆挤出机的基本结构 螺槽宽度 B 螺槽轴向宽度W 螺槽法向宽度t 螺距螺槽深度H h h1 h2 h3 分别为加料段 压缩段 均化段螺槽深度螺杆几何压缩比 加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比 螺旋角 螺杆几何结构参数 8 1单螺杆挤出机的基本结构 螺杆 8 1单螺杆挤出机的基本结构 加料段 固体输送段 压缩段 熔融段 均化段 计量段 螺杆的分段 8 1单螺杆挤出机的基本结构 要求 塑料保持固态 输送要稳定 温度 料筒结构 长度 高聚物的结构 结晶型 非结晶性 模量 螺
6、槽体积 等距等深 加料段 固体输送段 8 1单螺杆挤出机的基本结构 要求 熔化 压缩 排气长度及压缩比 物料状态 高聚物的结构 结晶型 非结晶性 模量 制品结构螺槽容积逐渐减少 压缩段 熔融段 8 1单螺杆挤出机的基本结构 要求 加强剪切 塑化均匀 定量 定压挤出螺槽体积不变 深度最浅长度 高聚物结构 结晶型 非结晶型 热敏型 均化段 计量段 8 1单螺杆挤出机的基本结构 加热冷却系统挤出机加热方法有 载热体加热 电阻加热和电感应加热等根据料筒长度和工艺要求分段加热 8 1单螺杆挤出机的基本结构 加热冷却系统挤出机冷却包括 料筒的冷却 螺杆的冷却 料斗座的冷却 8 1单螺杆挤出机的基本结构 料
7、筒的冷却 8 1单螺杆挤出机的基本结构 螺杆的冷却 目的是利于物料的输送 同时防止塑料因过热而分解 8 1单螺杆挤出机的基本结构 料斗座的冷却 防止 架桥 保证进料通畅 并防止挤压部分的热量传到止推轴承和减速箱 保证挤出机的止常工作 8 1单螺杆挤出机的基本结构 多孔板与过滤网 作用 增大塑化反压 熔体由螺旋运动变为直线运动 过滤杂质及未塑化的物料 电缆 透明制品 薄膜 医用管等 8 1单螺杆挤出机的基本结构 8 2单螺杆挤出机的辅机 机头和口模 机头 料筒和口模的连接体 口模 制品截面的成型部件 包括 分流器支架 口模 芯模 芯棒 8 2单螺杆挤出机的辅机 8 2单螺杆挤出机的辅机 机头和口
8、模 机头口模的设计 熔体的粘弹性 挤出物胀大 熔体破裂等 高聚物的热稳定性足够的压力保证 定型冷却设备 保证制品的冷却定型 制品结构的均匀性 提高效率 定型设备冷却设备根据不同制品的要求设计 8 2单螺杆挤出机的辅机 牵引 切割或卷取 牵引装置 速度连续 平稳可调 加紧力适当切割或卷取根据不同制品的要求设计 8 2单螺杆挤出机的控制系统 要求 温控的精确度 各种设备运转的稳定性 减少波动 保证制品的内在 外观质量和尺寸的精度 8 3挤出成型工艺 挤出成型工艺流程图 粒状或粉状热塑性塑料 预热干燥 挤出机加热 螺杆启动 加料 调整 挤出成型 定型 冷却 牵引 卷取 切割 后处理 挤出制品 8 3
9、挤出成型工艺 原料的干燥 制品的外观与内在质量 一般控制含水量在0 5 以下 干燥设备 烘箱 需要干燥的树脂 主要是一些杂链聚合物 缩聚产物 工程塑料 如 PA PBT PET PC PMMA ABS PAN POM PPO PSF PI等 干燥条件 8 3挤出成型工艺 温度和螺杆转速是影响挤出成型塑化质量的重要工艺条件 提高挤出产量的同时 保证塑化质量 高速高效 是挤出机的发展趋势 8 3挤出成型工艺 挤出机及机头口模的预热 生产的稳定性 设备的保护 一般温度从低 高 根据不同高聚物 设定加料段 熔融段 计量段 机头口模温度 保温时间应充分 8 3挤出成型工艺 温度对塑化质量的影响 来源于加
10、热和剪切摩擦热 T 有利于塑化 尤其对于温敏型塑料 降低熔体压力 挤出物形状稳定性差 易热分解T 机头压力 制品密实 挤出物形状稳定性好 功率消耗大 挤出膨胀较严重 通过增加牵引速度减少膨胀引起的壁厚增加 温度过低 影响塑化效果 8 3挤出成型工艺 挤出机的启动与调整 扭距 电流 机头压力 出料塑化情况 制品尺寸 启动时 转速从低 高 剪切作用 螺杆转速n 对塑化质量的影响 n 剪切作用 摩擦热 有利于塑料的混合与塑化 尤其对于剪敏性塑料 产量 n过高 受热时间缩短 塑化不充分 挤出不稳定 熔体破裂 可增加螺杆L D 改善口模条件 8 3挤出成型工艺 成型 机头口模处 通过温度和挤出流量控制挤
11、出型坯的外观 黏度 弹性 挤出物胀大 熔体破裂 鲨鱼皮 8 3挤出成型工艺 冷却定型 防止形变 固定尺寸工艺条件 温度 冷却速度 的设定考虑 高聚物的聚集态结构及制品外观 结晶 取向 内应力 结晶塑料的冷却定型非结晶塑料的冷却定型定型模具的设计应考虑不同材料的工艺要求 8 3挤出成型工艺 牵引 使挤出物及时离开口模 保证挤出过程连续性 调整挤出型材截面尺寸和性能 与挤出速度的配合 消除挤出物胀大 制品适度取向可增加纵向强度 不同制品应采取不同的控制方法 后处理 减少内应力 包括热处理和调湿处理 截面尺寸大的制品 内外冷却不平衡 热处理吸湿性材料 为尽快达到吸湿平衡 调湿处理 8 4管材的挤出成
12、型 树脂品种 PE PVC PP PS PB PEX ABS PA PC等管材品种 普通圆管 波纹管 夹网管 复合管 铝塑复合管及发泡管等密度小 耐腐蚀性好 电性能优良 价格低廉 安装施工力便各种液体 气体的输送 如上 下水管 建筑线路管 煤气管 采暖管等 塑料管道是国家化学建材产业重点推广项目 8 4管材的挤出成型 工艺流程及使用设备 挤出机 机头口模 定型装置 冷却水槽 牵引及切割装置等组成 机头口模和定型装置是关键部件 8 4管材的挤出成型 挤出机 螺杆D L D 机头 直通式 直角式 旁侧式等 包括 分流器 分流器支架 芯模 口模和调节螺钉等 以PVC硬管机头为例 8 4管材的挤出成型
13、 8 2 1塑料制品的挤出成型 管材的挤出成型 8 4管材的挤出成型 分流器 使料层变薄 进一步均化物料 扩张角 过大 料流阻力大 塑料易过热分解 太小 料流很快变薄 不利于均化 60 900分流器长度L3 1 1 5D 分流器支架与分流器连接处的直径 8 4管材的挤出成型 分流器支架 支撑分流器和芯棒分流筋 根 流线型 注意合流痕 进气孔芯棒 形成管材内表面 流线型收缩角 小于 平直段长度 L1收缩角及平直段长度影响到塑料合流痕的强度 8 4管材的挤出成型 口模 机头压缩比 分流器支架出口处流道环形面积与口模出口处环形面积之比 3 10平直段长度 1压缩比和平直段长度 压实 消除分流器支架产
14、生的合流痕 料流均匀稳定 还要考虑料流阻力 8 4管材的挤出成型 冷却定径装置 管子的定径和初步冷却由定径套完成 影响管子的尺寸 几何形状 光洁度 定径方法 内径定径和外径定径 外径定径分为内压定径 真空定径 定径套的长度 与管材接触面的光洁度 影响制品的质量 8 4管材的挤出成型 8 4管材的挤出成型 8 4管材的挤出成型 8 4管材的挤出成型 真空水箱定径法的特点 使用同一机头口模 可通过选择不同直径的定径套及控制真空度来使管坯膨胀和缩小 而获得不同直径的管子管材冷却充分 由于毛细管作用 水在定径套和管子之间起润滑作用 从而减小摩擦力 管材表面光洁引管容易 牵引力小 8 4管材的挤出成型
15、冷却水槽 充分冷却 长度取决于管材直径 管壁厚度 管材温度 冷却方式 冷却水温 牵引速度和塑料的种类等因素 一般要求冷却后管子平均温度为30 喷淋式 浸泡式 8 4管材的挤出成型 牵引装置 克服摩擦力 调节壁厚 要求牵引速度稳定 无级变速 不打滑 不使管材变形 橡胶带式 滚轮式 履带式切割装置 自动式或手动式圆锯切割机 行星式自动切割机卷取装置 8 4管材的挤出成型 8 4管材的挤出成型 8 4管材的挤出成型 PVC管材挤出工艺 特点 易热分解 分解产生腐蚀性气体机头口模 芯棒 挤出机料筒 螺杆耐腐蚀机头 直通型 流道光滑 没有死角温度控制要求精度高每次挤出停机时间长 必须加清洗料 排空后 拆
16、机头 螺杆清理干净 加工温度最高一般不超过190 8 4管材的挤出成型 PVC管材的挤出工艺 8 4管材的挤出成型 原料的干燥条件 挤出机机筒温度 机头口模温度 螺杆转速 冷却水温度 内压定径压力 真空定径真空度 牵引速度 塑料管材的挤出工艺条件 8 4管材的挤出成型 作业 请结合结晶性塑料和非结晶性塑料的特点分别说明它们挤出成型管材的特点 可举例说明 8 5吹塑薄膜挤出成型 薄膜的成型方法有 挤出吹塑 压延 流延 挤出拉幅及狭缝机头直接挤出等以吹塑成型经济和简便吹塑即在挤出型坯内通过压缩空气吹胀后成型 8 5吹塑薄膜挤出成型 树脂品种 PE PVC EVA PP PA PET PVA等该法生
17、产薄膜简单 经济薄膜经双向拉伸 强度高厚度均匀度较差受冷却定型控制 生产速度较低各种包装 农业地膜 大棚膜等 8 5吹塑薄膜挤出成型 工艺流程图 管坯挤出 吹胀 冷却 牵引 卷取 平挤上吹平挤下吹平挤平吹 8 5吹塑薄膜挤出成型 8 5吹塑薄膜挤出成型 设备设计及工艺控制的关键薄膜均匀度的提高冷却速度的提高 8 5吹塑薄膜挤出成型 机头 8 5吹塑薄膜挤出成型 机头 薄膜厚度均匀 不会产生 偏中 现象 分流器支架有3 4条筋 薄膜的合流线较多 机头内部空腔较大 积料多 对热敏性塑料 如PVC等 不适 8 5吹塑薄膜挤出成型 8 5吹塑薄膜挤出成型 其它 还有旋转式机头等提高薄膜厚薄均匀度 机头
18、工艺条件的设定 机头周边温度一致 温控要求严格 加工前间隙应仔细调节芯棒与口模间隙 8 5吹塑薄膜挤出成型 吹胀与牵引 吹胀比 吹胀后管膜直径与口模直径之比 决定了薄膜横向的力学性能牵伸比 管膜牵引速度与挤出速度的比值 决定了薄膜的纵向力学性能 吹塑薄膜厚度 b 机头口模环形间隙的宽度 8 5吹塑薄膜挤出成型 冷却 冷凝线 冻结线 冷却线 PE等结晶型薄膜冷却时 薄膜透明区与浑浊区的交界线 冻结线的高低与冷却速度的关系 影响透明度及制品力学性能 8 5吹塑薄膜挤出成型 冷却 8 5吹塑薄膜挤出成型 牵引卷取 人字导向板 牵引夹辊 卷绕辊 人字板 稳定 冷却 压平薄膜 光滑 牵引夹辊 一个金属辊和一个橡胶辊 卷取 平整 8 5板材挤出成型 板材挤出工艺流程 8 5板材挤出成型 该套装置可用于生产板 片 平膜通常 0 25mm以下称为膜 0 25 1mm称为片材 1mm以上称为板材 8 5板材挤出成型 板材挤出特点 板材宽度方向上厚薄均匀度的保证 狭缝机头流道的设计要使熔体在口模宽度方向上应以相同速度挤出 宽度方向上熔体温度应严格控温 8 5板材挤出成型 板材挤出特点 板材光洁度 平整度 三辊压光机 表面光滑 尺寸精度高 可调速 调温 冷却 板材的缓慢冷却可减少内应力及翘曲变形 压光机与机头的距离等 8 5板材挤出成型 板材挤出特点
