第三章 挤出成型.ppt

第三章 挤出成型 学习目的与要求 熟悉螺杆挤出机的工作原理和挤出成型原理。 了解挤出成型在塑料、橡胶和纤维中的应用，了解挤出工艺流程、工艺条件的控制、螺杆挤出机的结构及选用方法。 主要内容 3.1 概述 3.2 单螺杆挤出理论 3.3 螺杆挤出机的结构及选用方法 3.4 挤出成型过程 3.5 几种制品的挤出成型 3.6 挤出成型的发展 3.1 概述 1.定义：挤出成型又称挤塑（挤压模塑），在挤出机的螺杆或柱塞的挤压作用下，使高聚物的熔体（或高弹体），通过一定形状的口模，而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。 2.应用： 塑料挤出成型：管材、板材、片材、薄膜、挤出吹塑、混炼改性 橡胶挤出成型：胎面、内胎、胶管 合成纤维：螺杆挤出熔融纺丝、溶液纺丝 挤出成型是高聚物加工领域中生产率高、适应性强、用途广泛、所占比重最大的加工方法。 5. 挤出成型设备及主要技术参数 ⑴挤出成型设备的组成 a. 主机：挤压系统 （螺杆和机筒）、传动系统（传动马达、变速箱）、加热冷却系统（电加热、水冷、风冷）。（如图2-3） b. 辅机：机头（口模）、定型、冷却、牵引、切割、堆放或卷取装置。 c. 控制系统：主要由电器仪表和执行机构组成，其主要作用是：控制主、辅机的驱动电机，使其按操作要求的转速和功率运转，并保证主、辅机协调运行；控制主、辅机的温度、压力、流量、速度等参数；实现整个机组的自动控制。 （3）螺杆的几何参数与成型的影响 螺杆直径D ：指外径，随直径增大，生产能力提高。 螺杆长径比L/D ：指工作部分有效长度与直径之比。 L/D大，温度分布好。混合均匀，减少逆流和漏流，生产能力提高。 螺杆压缩比A：指加料段第一螺槽的容积与均化段最后一个螺槽容积之比。一般为2~5，压缩比愈大，挤压作用愈大，排气能力愈强。 螺槽深度H：H小，剪切速率则高，有利传热和塑化，但生产效率低。 螺旋角θ： θ是螺纹与螺杆横截面之间的夹角，通常在100~300之间。随着θ增大，生产能力提高，挤压剪切作用减少。 实验证明：θ=300时适合粉料， θ=170时适合圆柱料， θ=150时适合方料。 螺纹棱宽度E： E大动力消耗大， e小漏流增加。一般E=0.08~0.12D. 螺杆与料筒的间隙δ： δ值大生产效率低， δ值过小时，强烈剪切，会引起过热降解，一般为0.1~0.65mm。 （4）螺杆的形式 a.普通螺杆 等距变深螺杆 等深变距螺杆 变深变距螺杆 b.特殊螺杆 这些螺杆均化段设置有一些剪切混合元件，以达到促进混合、塑化和提高生产能力的目的。 6. 挤出成型的特点 生产连续化 可生产任意长度的管材、薄膜、电缆和纤维等。 生产效率高 单机产能高，如一台直径65mm 的双螺杆挤出机（外形尺寸约为2.5×1.8 × 1.7m），可年产PVC簿膜450t以上。 应用范围广，可一机多用 这种加工方法在橡胶、塑料、纤维的加工中都广为采用，还可用挤出法进行混合、塑化、造粒、着色等工艺过程。 设备简单，投资少 与注射成型、压延成型相比，挤出成型设备比较简单，制造较容易，设备费用较低，安装调试较方便。 3.2 单螺杆挤出理论 概述 挤出理论：是指描述物料在螺杆和口模中运动、变化规律的基本理论。在挤出成型过程中，物料通过螺杆和口模时，其状态变化、流动规律对提高加工的生产效率、产品质量和降低能量消耗起着重要的作用。 单螺杆挤出理论包括： 固体输送理论 熔融理论 熔体输送理论 主要内容 3.2.1 挤出理论的准备知识 3.2.2 加料段的固体输送理论 3.2.3 压缩段的熔融理论 3.2.4 均化段的熔体输送理论 3.2.1 挤出理论的准备知识 2.2.1.1 物料通过挤压系统的运动及物态变化 1.挤压系统的主要作用：连续、稳定输送物料；将固体物料塑化成熔融物料；使物料的温度和组成一致。 2.物料经历三种力学状态：？ 玻璃态、高弹态、粘流态。 3.物料三区 根据物料运动和状态变化分为： 固体输送区——固体物料输送； 熔融区——物料升温，压实，排气，塑化； 熔体输送区——混合，定压，计量输送。 4.螺杆三段：加料段;压缩段;计量段 5.螺杆的几何参数：螺旋线展开长度Z、螺旋升角φ、导程t。 3.2.1.2 挤出理论的目的、意义和研究方法 1.研究的目的：使三区三段吻合，研究物料在螺杆和口模中的物态变化及运动规律。如：物料在螺槽内速度、压力、温度分布规律；螺杆对物料的输送能力和塑化能力。 2.