挤出成型的原理、设备组成及工艺流程.docx
挤出成型的原理、设备组成及工艺流程挤出过程动图一、挤出成型原理挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑。是借助螺杆和柱塞的挤压作用，使塑化均匀的塑料强行通过模口而成为具有恒定截面的连续制品。适合于所有高分子材料的加工，几乎能成型所有的热塑性塑料,也能加工少数热固性塑料；塑料挤出的产品多，有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单丝、电线电缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等；挤出工艺还可以用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出为基础，配合吹胀、拉伸等技术则发展成为挤出-吹塑成型和挤出-拉幅成型制造中空吹塑制品和双轴拉伸薄膜制品。原理：原料自料斗进入料筒，在螺杆旋转作用下，通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段，在此松散固体向前输送同时被压实；在压缩段，螺槽深度变浅，进一步压实，同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用，料温升高开始熔融，压缩段结束；均化段使物料均匀，定温、定量、定压挤出熔体，到机头后成型，经定型得到制品。挤出机的工作过程：固体输送：塑料由料斗进入料筒后，随着螺杆的旋转而逐渐推向机头方向。在加料段，螺槽被松散的固体粒子（或粉末）所充满，物料开始被压实。熔融物料:当物料进入压缩段后，由于螺槽逐渐变浅，以及机头、多孔板和过滤网的阻力，在料筒中的物料形成很高的压力，把物料压得很密实；同时在料筒外加热和螺杆、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。对于常规的三段全螺纹螺杆来说，大约在压缩段的1/3处与料筒壁相接处的某一点的物料温度达到粘流温度，开始熔融。随着物料的不断向前输送，熔融的物料量逐渐增多，未熔物料减少，大约在压缩段的结束处，全部物料熔融转为粘流态，但此时各点的物料温度尚不均匀。均化计量：经过均化段的均化作用，物料温度就比较均匀了，最后螺杆将熔融物料定量、定压、定温地挤入机头。二、设备组成挤出成型设备由挤出机、机头和口模、辅机等组成。塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。挤出机的控制系统：各种电器、仪表和执行机构组成。1、挤压系统：挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，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压力下，被螺杆连续的挤出机头。(I)螺杆：是挤塑机的最主要部件，它直接关系到挤塑机的应用范围和生产率，由高强度耐腐蚀的合金钢制成。(2)机筒：是一金属圆筒，一般用耐热、耐压强度较高、坚固耐磨、耐腐蚀的合金钢或内衬合金钢的复合钢管制成。机筒与螺杆配合，实现对塑料的粉碎、软化、熔融、塑化、排气和压实，并向成型系统连续均匀输送胶料。一般机筒的长度为其直径的1530倍，以使塑料得到充分加热和充分塑化为原则。(3)料斗：料斗底部装有截断装置，以便调整和切断料流，料斗的侧面装有视孔和标定计量装置。（4）机头和模具：机头由合金钢内套和碳素钢外套构成，机头内装有成型模具。机头的作用是将旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，均匀平稳的导入模套中，并赋予塑料以必要的成型压力。塑料在机头内塑化压实，经多孔滤板沿一定的流道通过机头脖颈流入机头成型模具，模芯模套适当配合，形成截面不断减小的环形空隙，使塑料熔体在芯线的周围形成连续密实的管状包覆层。为保证机头内塑料流道合理，消除积存塑料的死角，往往安置有分流套筒，为消除塑料挤出时压力波动，也有设置均压环的。机头上还装有模具校正和调整的装置，便于调整和校正模芯和模套的同心度。挤塑机按照机头料流方向和螺杆中心线的夹角，将机头分成斜角机头（夹角120°）和直角机头。机头的外壳是用螺栓固定在机身上，机头内的模具有模芯坐，并用螺帽固定在机头进线端口，模芯座的前面装有模芯，模芯及模芯座的中心有孔，用于通过芯线；在机头前部装有均压环，用于均衡压力；挤包成型部分由模套座和模套组成，模套的位置可由螺栓通过支撑来调节，以调整模套对模芯的相对位置,便于调节挤包层厚度的均匀性。机头外部装有加热装置和测温装置。2、传动系统：传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。传动装置3、加热冷却装置：加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。(1)现在挤塑机通常用的是电加热,分为电阻加热和感应加热，加热片装于机身、机脖、机头各部分。加热装置由外部加热筒内的塑料，使之升温，以达到工艺操作所需要的温度。(2)冷却装置是为了保证塑料处于工艺要求的温度范围而设置的。具体说是为了排除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量，以避免温度过高使塑料分解、焦烧或定型困难。机筒冷却分为水冷与风冷两种，一般中小型挤塑机采用风冷比较合适，大型则多采用水冷或两种形式结合冷却；螺杆冷却主要采用中心水冷，目的是增加物料固体输送率，稳定出胶量，同时提高产品质量；但在料斗处的冷却，一是为了加强对固体物料的输送作用，防止因升温使塑料粒发粘堵塞料口，二是保证传动部分正常工作。4、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。5、控制系统(检测和控制)：作用：控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油(汽)缸和其它各种执行机构所按需的功率、速度和轨迹运行检测、控制主辅机的温度、压力、流量，实现对整个挤出机组的自动控制和对产品质量的控制三、工艺流程(1)原料的准备和预处理(2)挤出成型(3)定型与冷却热塑性塑料挤出物离开机头口模后仍处于高温粘流状态，具有很大的塑性变形能力，应立即进行定型和冷却。如果定型和冷却不及时,挤出物会在自重的作用下变形。定型装置的作用是确定制品的形状和尺寸；经定型装置后，制品冷却仍不充分，必须进一步冷却。粒状或怡状热配柱电科热和干短mI：挤出成型I(4)制品的牵引热塑性塑料挤出离开口模后，由于热收缩和离模膨胀双重效应,使挤出物的截面与口模的断面形状尺寸并不一致；止匕外，制品连续不断挤出，其质量越来越大，如不引出，会造成堵塞生产停滞。因此要连续而均匀地将挤出物牵引出，以保证挤出过程的连续性，且可以调整挤出型材的截面尺寸和性能。(5)卷取(切割)定型冷却后的制品根据需要的长度(重量)进行卷取和切割，一般软质制品采用卷取的方式而硬质制品采用切割的方式。(6)后处理后处理包括热处理和调湿处理。热处理一般在高于制品使用温度1020°C或低于该塑料热变形温度1020°C的条件下，对制品进行热处理以消除内应力。有些吸湿性强的挤出制品，如聚酰胺制品，在空气中使用或存放过程中会吸湿膨胀，而且这种吸湿膨胀过程需很长时间才能达到平衡,为了加速这类塑料制品的吸湿平衡,常需调湿处理。一般是采用将制品浸入含水介质中加热进行调湿处理，在调湿的同时进行热处理。
