擠出成型工藝和擠出機擠出成型工藝1.1擠出成型工藝：在擠出機中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態(tài)持續(xù)通過口模（即機頭）成型的方式稱擠出成型或擠塑。是塑料重要的成型方式之一。1.2擠出成型的特點：設備本錢低，制造容易，投資少，上馬快。生產(chǎn)效率高，擠出機的單機產(chǎn)量較高，產(chǎn)率一般在幾千克?5噸/小時。持續(xù)化生產(chǎn)。能制造任意長度的薄膜、管、片、板、棒、單絲、異型材和塑料與其他材料的復合制品等。生產(chǎn)操作簡單，工藝控制容易，易于實現(xiàn)自動化。占地面積小，生產(chǎn)環(huán)境清潔，污染少。能夠一機多用。擠出機也能進行混合、造粒。1.3擠出成型可分為兩個階段：第一階段是使固態(tài)塑料變成粘性流體（即塑化），并在加壓情形下，使其通過特殊形狀的口模，而成為截面與口模形狀相仿的持續(xù)體。第二階段則是用適當?shù)奶幹梅绞绞箶D出的持續(xù)體失去塑性狀態(tài)而變成固體，即取得所需制品。1.4擠出成型工藝分類：干法（熔融法）一通過加熱使塑料熔融成型塑化方式濕法（溶劑法）一用溶劑將塑料充分軟化成型（CN、CA及紡絲）持續(xù)式：螺桿式擠出機，借助螺桿旋轉產(chǎn)生的壓力和剪切力，使物料充分塑化和均勻混合，通過口模而成型，可進行連續(xù)生產(chǎn)。加壓方式間歇式：柱塞式擠出機，借助柱塞壓力，將事先塑化好的物料擠出口模而成型。僅用于粘度特別大，流動性極差的塑料。如：PTFE，成型溫度下，粘度為1010?1014泊（一般熔融塑料的粘度范圍為102?108泊）；HUMWPE等。柱塞可提供很大的壓力，但形狀不能太復雜，不能加分流梭。間歇式生產(chǎn)。

擠出設備塑料的擠出，絕大多數(shù)都是熱塑性塑料，而且又是采用持續(xù)操作和干法塑化的。故在設備方面多用螺桿式擠出機。螺桿式擠出機有單、雙（或多螺桿）之分。大部份用單螺桿擠出機，只是粉料，RPVC95%以上都用雙螺桿擠出機。2.1單螺桿擠出機2.1.1單螺桿擠出機的組成：由傳動系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、擠壓系統(tǒng)、機頭和口模和加熱與冷卻系統(tǒng)等組成。2.1.1.1傳動系統(tǒng)：作用是在給定的工藝條件（如：機頭壓力、螺桿轉數(shù)、擠出量、溫度等）下使螺桿具有必要的扭矩和轉數(shù)均勻地回轉而完成擠出進程。由電動機、減速機構和軸承組成。（1）、要求：正常操作狀態(tài)下，螺桿的轉數(shù)都應維持不變，以避免擠出量的波動，以維持制品質量的穩(wěn)固。不同場合下（材料的粘度大小、螺桿所受的扭矩大?。┮舐輻U的轉數(shù)能夠轉變（不然扭矩太大，螺桿易彎曲、斷裂），以便用一臺擠出機擠壓不同的制品和不同的塑料。應無級調速。應設有良好的潤滑系統(tǒng)和迅速制動系統(tǒng)。如遇意外，馬上停機。

2.1.1.2加料系統(tǒng)：上料有人工上料和自動上料兩種（鼓風上料、彈簧上料和真空上料）。供料的形式有粒料、帶狀料和粉料等幾種。加料裝置一般常常利用加料料斗。料斗的容量至少能容納一小時的用料。加料斗內應有切斷料流、標定料量和卸除余料等裝置。在減壓下加料，即真空加料裝置。特別適用于加工易于吸濕的塑料和粉料（PA、PC），避免粉料飛揚。料斗必需保證物料以必然的重量速度（不是體積速度）進入螺桿中塑化。在許多擠出機上物料的進料依托重力。在料斗上設置電磁動器能夠消除“架橋”現(xiàn)象。在料斗中設置攪拌器或螺旋輸送強制加料器可克服此缺點。在加料口周圍設有冷卻夾套，借以排除高溫料筒向料斗傳熱。不然，料斗中的塑料會因升溫而發(fā)粘，以致引發(fā)加料不均或料流受阻。2.1.1.3擠壓系統(tǒng)：由螺桿和料筒組成。螺桿：螺桿是關鍵性部件，是擠出機的心臟。按照在擠出機中物料的三種狀態(tài)轉變進程及螺桿各部位的工作要求，通常將擠出機的螺桿分為：加料段L1（固體輸送段）、緊縮段L2（熔融段）和計量段L3（均化段）三段。由于一臺擠出機的生產(chǎn)率、塑化質量、填加物的分散性、熔體溫度、動力消耗等主要取決于螺桿的性能。因此設計最佳螺桿是很重要又頗難的問題，螺桿的幾何參數(shù)對螺桿的工作特性有重大的影響，必需合理設計和選用。（A）直徑D和長徑比L/D直徑D是一個重要參量，它是表征擠出機擠出量大小的參數(shù)之一。qv=BDs3n式中qv為生產(chǎn)能力（kg/h）；Ds為螺桿直徑（cm）；n為螺桿轉數(shù)（r/min）；B為經(jīng)驗出料系數(shù)，取值范圍為0.003?0.007。螺桿直徑與所生產(chǎn)制品尺寸之間的關系螺桿直徑30硬管直徑3-30薄膜直徑50-300擠板寬度456590螺桿直徑30硬管直徑3-30薄膜直徑50-300擠板寬度45659012010-4520-6530-12050-130100-500400-900700-1200700-2000400-800700-12001000-140015080-300

700-3000

1200-2500按照加工物料的性能和制品質量的需求來考慮，以前L/D=20?26；此刻L/D=24?36；最大的可達43。L/D=25，可取得較高的產(chǎn)率。同時又避免了熔體過熱和熱敏性料降解。（B）螺桿各段的作用及參數(shù)的設定按塑料在螺桿上的運轉情形可分為加料、緊縮和計量三個區(qū)域，螺桿在這三個區(qū)的作用是不同的。（a）加料段（供料段、固體輸送段）自塑料入口向前延伸的一段螺桿稱為加料段，在加料段中物料仍然是固態(tài)。它的主要作用是使物料受熱、受壓、前移。螺槽容積能夠維持不變，等距等深。加料段的輸送能力與螺槽深度H1及該段的長度L1有關。先肯定均化段螺槽深度H3,再由螺桿的幾何緊縮比來計算H1。結晶聚合物，L1=（30%?50%）L非晶聚合物，L1=(10%?25%)L熔點高，導熱性差，熱焓大的聚合物，L1要取長一些。PP的L1比HDPE長。緊縮段(熔融段)螺桿中部的一段，作用是壓實物料和熔融物料。該段螺槽容積逐漸減小。緊縮比8,它是螺桿加料段第一個螺槽容積與均化段最后一個螺槽容積之比。8=(D-H1)H1/(D-H3)H3F93H1/H38的大小對制品的密實性和排除物料中所含空氣的能力等影響專門大。8大，制品密實，排氣能力強。物理緊縮比，是指塑料受熱熔融前后的密度之比，設計時緊縮比多按照經(jīng)驗選取。它取決于所加工的塑料種類、進料時的聚集狀態(tài)和擠出制品的形狀。粉料的應比粒料大；薄壁型材比厚壁制品大。RPVC（粒）2?3PE3?4RPVC（粉）3?4PP2.5?4SPVC（粒）3?5PS2?2.5SPVC（粉）3.2?3.5PC2.5?3PA63.5POM2.8?4PA663.7ABS1.6?2.5緊縮段長度L2，目前多以經(jīng)驗方式肯定。非晶聚合物，L2=(50%?60%)L；結晶聚合物，L2=(3?5)D。計量段(均化段)螺桿的最后一段。其作用是使熔料進一步塑化均勻，并使料流定量、定壓由機頭流道均勻擠出。這段螺槽的截面能夠是橫定的。但比前兩段都小。H3與物料的熱穩(wěn)固性、螺桿的塑化效率及緊縮比有關，它對螺桿的混合效率和生產(chǎn)的最大壓力有專門大影響。淺一有利于塑化，但生產(chǎn)效率低；深一擠出量大，但對機頭壓力敏感，擠出不穩(wěn)固。實際確按時，按H3=(0.025?0.06)D選取。對于直徑較大的螺桿，取小值，反之則取大值。H3肯定以后，按照肯定的8計算加料段螺槽深度H1。計量段的長度與塑料的種類有關，某些熱敏性塑料就不宜在這段作太久的停留，而聚烯烴等又能以這段的作用取得較好的均化。L3=(20%?25%)L［計算］按照產(chǎn)品的種類和尺寸肯定螺桿直徑D；按照L/D=(24~36)，肯定長徑比，以肯定L；L=L1+L2+L3;求L］：結晶聚合物，L］=(30%?50%)L非晶聚合物，L1=(10%?25%)L求L2：結晶聚合物，L2=(3?5)D非晶聚合物，L2=(50%?60%)L求l3：l3=l-l1+l2螺槽深度H1和H3求H3：H3=(0.025?0.06)D求H］：8=(D-H1)H1/(D-H3)H3^0.93H1/H3為了取得最好的效果，擠壓不同的塑料，三段長短與結構都應結合塑料的特性及所擠制品的類型來考慮。理論研究的重點是螺桿的加料段、緊縮段和計量段的長度和螺槽深度的優(yōu)化。幾乎任何螺桿擠壓任何塑料都是可行的。唯一的判斷標準，則是擠出量及制品質量是不是都達到最高水平。（C）螺桿頭部的形狀熔融物料從螺槽進入機頭流道時，從旋轉流動變成直線流動。螺桿頭部一般呈純尖的錐形。借以避免物料在螺桿頭部停滯太久而分解。魚雷狀，它與料筒的間隙通常小于它前面的螺槽深度（40%?50%）H3，其長度約為3?5D。對塑料的混合和受熱都會產(chǎn)生良好的效果，利于增大料流壓力和消除波動現(xiàn)象，常常利用來擠壓粘度大，導熱性不良或熔點較為明顯的塑料。如PS、PA和有機玻璃等，也適合聚烯烴塑料造粒等。（D）螺桿的形式常規(guī)全螺紋螺桿分為漸變型螺桿和突變型螺桿。漸變型螺桿：由加料段較深螺槽向均化段較淺螺槽的過渡，是在一個較長的螺桿軸向距離內完成的；適用于熱敏性塑料，如PVC，也可用于結晶性塑料，如聚烯烴、POM等。而突變型螺桿的上述過渡是在一個較短的螺桿軸向距離內完成的。適用于粘度低、熔點較明顯的結晶性塑料，如聚酰胺、聚烯烴。而對粘度較高的塑料易引發(fā)局部過熱、故不適用于PVC、PC等塑料。料筒料筒作為擠壓系統(tǒng)的組成部份，和螺桿一路完成對塑料的固體輸送、熔融和定量定壓輸送作用。料筒的結構形式關系到熱量傳遞的穩(wěn)固性和均勻性，并影響固體輸送率。料筒結構分為整體式和組合式（又稱分段式）按照擠出進程的理論和實踐證明，增加料筒內表面的摩擦系數(shù)可提高塑料的輸送能力，因此，擠出機料筒的加料段內開設縱向溝槽和靠近加料口的一段料筒內壁做成錐形。分流板、過濾網(wǎng)在料筒和口模連接處設置分流板（又稱多孔板）和過濾網(wǎng)，其作用是使物料流由旋轉運動變成直線運動，阻止雜質和未塑化物料通過并增加料流背壓，使制品加倍密實。其中分流板還起支撐過濾網(wǎng)的作用，但在擠出RPVC等粘度大而穩(wěn)固性差的塑料時，一般不用過濾網(wǎng)。分流板與螺桿頭部應有適當距離，距離過大，易造成物料積存，致使熱敏性塑料分解；距離過小料流不穩(wěn)固，影響制品質量。一般為0.1D。當制品質量要求較高的壓力時，如生產(chǎn)電纜、透明制品、薄膜、單絲等一般應設置過濾網(wǎng)。2.1.1.4機頭和口模機頭是口模與料筒之間的過渡部份，其長度和形狀取決于物料的種類、制品的形狀、加熱方式及擠出機的大小形式等。口模是制品橫截面的成型部件，它是用螺栓或其他方式固定在機頭上的，若是口模和機頭是一個整體，一般就統(tǒng)稱為機頭。機頭和口模結構是不是合理，對制品的產(chǎn)量和質量影響專門大，其尺寸按照加工經(jīng)驗和流變學知識來肯定。決定一個口模好壞的大體因素有四個：內部流道長度；流道呈流線型；口模材料；加熱的均勻性。①從工藝角度提出一些應注意的事項：（A）口模定型部份是決定制品橫截面的重要部件，料流不能紊亂，流道要有足夠的長度以使料流產(chǎn)生相當?shù)膲毫?，從而保證制品密實并消除拼縫線；也不要太長，不然會降低產(chǎn)量，一般，定型部份的長度（L）與其裂縫寬度（T）之間的比值L/T=8?30（B）過渡部份的流道應盡可能光滑，使其呈流線型，以避免物料在流道中停留而分解。（C）機頭和口模應有足夠的剛度，以避免在工作壓力下使流道變形，在機頭結構上應有能調解周邊流率散布的裝置，以保證制品的尺寸。2.2雙螺桿擠出機2.2.1雙螺桿擠出機的應用：用于混煉、造粒、粉料直接擠出和玻璃纖維或其他填料的填充增強改性等方面。2.2.2雙螺桿擠出機的類型及工作原理嚙合型①兩根螺桿的相對位置非嚙合型同向旋轉②螺桿的旋轉方向反向旋轉2.2.3嚙合型雙螺桿擠出機工作特點：①在單螺桿擠出機中，物料主要靠物料與料筒內壁和螺桿間摩擦力之差向前輸送的。但嚙合型雙螺桿擠出機在低轉速下，具有高的輸送能力，在較高的溫度和較大的摩擦因數(shù)范圍內具有可控性且能肯定擠出速度，產(chǎn)生較少的摩擦熱，允許低溫操作，物料滯留時刻短，動力要求較低并具有較強的進料能力。由于雙螺桿擠出機具有低溫擠出特點，在熱敏性塑料聚氯乙烯加工中的應用愈來愈多。反向旋轉全嚙合雙螺桿擠出機中，兩根螺桿彼此嚙合，在嚙合處一根螺桿的螺紋插入另一根螺桿的螺槽中，使其在物料輸送進程中不會產(chǎn)生倒流或滯流，無論螺槽是不是添滿，輸送速度大體維持不變，具有較大的強制輸送性。同時，螺桿嚙合處對物料的剪切進程使物料的表層取得不斷地更新，增進了排氣效果。全嚙合同相旋轉雙螺桿，物料方向從一根螺桿轉向另一根螺桿。使