第5章++挤出成型1

挤出成型的制品 (products)
4. 几种典型制品的生产线(production line)
挤出片材生产线
挤出线缆包覆成型生产线
挤出吹塑薄膜生产线
5. 挤出成型的主要特点
①
② ③
设备成本低，投资少收效快。
生产效率高，挤出机单机产量较高。 可连续化生产，可一机多用。
④ 材）。
产品质量均匀、密实，而且能生产较复杂的产品（异型
①加料段（固体输 送段）：靠近料
斗附近 作用：使塑料受热 前移，将料斗供 给的物料送往压 缩段。 物料特征：固态
结构：长度 L1=（4-8）D。
要求： 1）固体输送 能力应稍高于 或等于熔融段 或均化段的工 作能力。 2）压实固体 颗粒或粉料， 排出气体减少 固体间的缝隙， 有利于传热。
螺杆分段示意图
获得压缩比的方法
（1）改变螺槽
深度
（2）改变螺距
（3）同时改变 螺槽深度与螺距
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)-常用压缩比
常用塑料的几何压缩比如下：
UPVC（粒料） 2.5 UPVC（粉料） 软PVC（粒料）3－4 软PVC（粉料） PE 3－4 PP PS 2－4 ABS PA-6 3.5 PA-1010 PMMA 3 POM PC 2.5-3 PA-6 PA-66 3.7 PA-11 3－4 3－5 2.5－4 1.6－2.5 3 2.8-4 3.5 2.6-4.7
6. 挤出成型的分类
连续式和间歇式
间歇式采用柱塞式挤出机（压力大），用于
聚四氟乙烯、化学交联PE地热管等。
连续式可采用单螺杆挤出机和双螺杆挤出机
5.2.1 单螺杆挤出机(single-screw extruder) 挤出机由挤压系统、传动系统、加料装置和加热系 统四部分组成。
挤出机实物
冷切拉条造粒实例.mp4
5.2.1 单螺杆挤出机—— 螺杆加料段长度选择
加料段长度的选择
熔点高、导热性差、热焓大的聚合物加料段的长度取长一些，反之短一些。 例如：HDPE、PP、PS。
松密度 g/cm3 PP HDPE PS 0.51 0.54 0.59
制品密 物理压 熔点 度 缩比 ℃ g/cm3 0.90 0.95 1.05 1.77 1.78 1.78 170 135 135
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之形状
a.渐变形螺杆： 螺槽容积是逐渐变 小。分为等 距 不等深(变深-槽 深）螺杆和等深 不等距（变距螺距）螺杆。这 种螺杆压缩段较 长，螺槽深度逐 渐变浅。 主要用于加工非 晶型塑 料，如 PVC。
b.突变形 螺杆：螺槽 容积是突然 变小。压缩 段较短，螺 槽深度变化 较大。 主要用 于加工结晶 型塑料，PP、 PE、PA。
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之种类
a变距等深 螺杆 主要用于橡 胶加工
c变深变距螺杆 加工困难，应用 很少。
b等距变深 （或浅） 螺杆 主要用于 塑料成型、 少量橡胶 成型
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)参数 a. 螺杆直径D 螺杆直径分 螺杆外径D、内径Ds和平 均直径Da，螺杆直径不仅 是螺杆的主要参数，也是 挤出机的规格参数。 螺杆直径D与生产能力Q有 关。 Q=βD2n
5.2.1 单螺杆挤出机——传动（to drive)
（1）传动（驱动）系统：
作用：为驱动螺杆转 动，并保证螺杆转 动所需的力矩和转 速，由减速箱和电 机、轴承组成。
要求： a.恒扭矩； b.稳定转速； c.无级调速 目前常用变 频和直流两 种
5.2.1 单螺杆挤出机——加料
（2）加料装置（料斗和上料器组成） 加料斗： a.普通料斗 b.有搅拌器的加料斗 c.强制加料 d.带干燥装置
《塑料挤出成型模具设计》，马金骏，轻工出版社，
1993.3。
概述
挤出机组成、螺杆参数 挤出理论、工艺、典型制品
练习题与思考题
第五章 挤出成型
内容简介： 挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀 的塑料强行通过机头成为的连续制品，如管、板、 丝、薄膜、电线电缆等。挤出成型是塑料成型加 工中重要方法之一。
塑料 长度 加料段 压缩段 均化段
无定形塑料
10-25%

50-65%
20-25%
结晶性塑料
50-65％
0-15%
25-30%
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之其他参数
螺纹导程T、螺距s、螺纹头数i和螺旋角θ 导程：螺杆旋转一周，螺棱上任意一点沿
轴向前进的距离为导程。
螺距：螺杆相邻两螺棱间的距离（当螺纹头数
5.1 概述(summarize)
挤出成型一般包括三个过程： 物料在螺杆中熔融塑化----机头口 模挤出---冷却定型 2. 挤出制品 包括薄膜、网材、带包覆层的产 品；截面一定、长度连续的管材、板 材、片材、棒材、打包带、单丝和异 型材等等，还可用于粉末造粒、染色、 树脂掺和等。
挤出成型的制品 (products)
作用：输送物料，对物料进行加热、加压。
a.加热装置：采用电阻丝加热，也可电 感应 加热，蒸汽或油加热。 b.冷却装置：风冷或水或油冷，其作用 是防 止进料口处的物料过热发粘，出现搭桥现象， 使物料供料不足。另外在紧急停车时，避免物 料过热降解。
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)作用
a.对物料进行输送和加压； b.混合、塑化、加热； c.定量挤出。
螺棱的宽度：e 0.08D-0.12D e大：占据螺槽容积，增加螺杆的功率局部 过热 e小：削弱螺棱强度，增大漏流。 螺棱的形状：矩形和锯齿形。
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之头部结构
螺杆的头部有半园头、锥型头、鱼雷头和尖头等 半园头和锥型头应用较广，常用于PE、PP、软质
PVC等。 尖头主要适用于硬质PVC，以防止物料因滞留而分 解。 鱼雷头主要用于挤出粘度大、导热不良及有明显熔 点的树脂如PS、PA、PMMA以及聚烯烃造粒。
为1时，螺距=导程；当螺纹头数大于1时，螺距=导程/头数 ）
螺纹头数：螺杆头或尾螺棱的个数。(头数为1那就是一根螺纹
线缠绕整个螺杆。头数为2就是两根螺纹缠绕着螺杆 ）
螺旋角：螺棱与螺杆横截面之间的夹角。
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)
参数之螺旋角θ和螺棱宽度e
d.螺杆上的螺旋角θ和螺棱宽度e 螺旋角：30°时适合于细粉状。 加料段：15 °方块料 17 °球、柱状料 计量段：30 °产率最高。
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)
螺杆直径与加工制品的范围
螺杆直径(mm) Φ30 Φ45 Φ65 Φ90 Φ120 Φ150 Φ200 50~180 80~300 硬管直径(mm) 吹膜直径(mm) 挤板宽度(mm) 3~30 50~300 0~45 20~65 30~120 ~2000 ~3000 120~400 100~500 400~900 700~1200 400~800 700~1200
导热系数 w/m.K 0.22 0.43-0.51 0.16
达到“标准” 的挤出温度所 需热量kJ/kg 690(250 ℃) 690(220 ℃) 505(220 ℃)
注：物理压缩比＝密度/松密度。即制品的密度与进料的表观密度之比来决定的
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之压缩段
②压缩段（熔融 段） 作用： 加热熔化； 加压压实物料； 排除空气。 物料状态：液相、 固相共存
要求：
物料得到进一步压 缩，排出气体和挥 发物；完成有松散 料转变成熔体的密 度的变化。(HDPE 松密度0.5g/cm3， 190℃0.76g/cm3,2 0 ℃0.95g/cm3）
结构：螺杆中部
一段； L2=3D-15D 。
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)压缩比
物理压缩比＝密度/松密 度。即制品的密度 与进料的表观密度 之比来决定的 几何压缩比i＝H1/H3 第一个螺槽容积/最 后一个螺槽的容积。 大小取决于物理压 缩比、物料进料时 聚集状态和制品的 状态。 一般几何压缩比(1.5～ 5)要大于物理压缩 比(1.5～3)。 原因：避免发生缺料和 漏料。
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之头部结构
球体
锥体
球体－流线型锥体
扇形体
带螺纹的锥体
5.2.1 单螺杆挤出机组成——加热和冷却系统
加热
料筒和机头均需加热。
作用：提供塑料熔融所需，保证稳定
挤出。
加热方式有电、液体和蒸汽加热
5.2.1 单螺杆挤出机组成——加热和冷却系统
冷却 螺杆加料段逆向通冷却水以加大输送能力； 加料口下方冷却：（1）防止热量传向传动而 烧坏电机；（2）并防止料斗中“架桥”。
1000~1400 1200~2500 ~4000
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)参数之长径比
螺杆长径比（L/D ）：
螺杆工作有效长度与 螺杆直径之比
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)分段
螺杆分为三段：
加料段；
压缩段（熔融段）； 均化段（计量段）
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之加料段
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)之计量段
均化段(计量 段）：螺杆 最后一段 作用：使熔 体塑化均匀； 使料流定量、 定压挤出。 物料特征：液 态
获得压缩比的方法
（1）改变螺槽
深度
（2）改变螺距
（3）同时改变 螺槽深度与螺距
5.2.1 单螺杆挤出机——螺杆(screw)
螺杆的三段长度表
本章重点： 5.2单螺杆挤出原理 5.5、几种制品的挤出工艺：吹塑 薄膜、管材、拉伸产品、板与片、 其它产品
5.1 概述(summarize)