塑料制品的挤出成型(PPT87页)

文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
塑料的挤出成型工艺
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期

二、挤出成型过程
既有混合过 程，也有成 型过程
树脂原料 加热黏流 塑料熔体
助剂
混合过程
加压 挤出连续体
一定规格的 制品
切割 成型连续体
冷却定型
成型过程
以 管 材 挤 出 原料 成型为例
挤出连续体
熔体
定型连续体
制品
三、挤出成型特点
1. 可以连续化生产，生产效率高。 2. 设备自动化程度高，劳动强度低。 3. 生产操作简单，工艺控制容易。 4. 原料适应性强，适用大多数热塑性树脂和少数热固性 树脂。 5. 可生产的产品广泛，同一台挤出机，只要更换不同的 辅机，就可以生产不同的制品。
挤出成型
挤出成型特点
一、挤出成概述
挤出成型又叫挤出模塑，是利用加热使塑料熔融塑化成 为流动状态，然后在机械力（螺杆或柱塞的挤压）的作用下， 使熔融塑料通过一定形状的口模制成具有恒定截面连续的制 品，适用于绝大部分热塑性树脂和部分热固性树脂。
除了用于挤出造粒、染色、树脂掺和等共混改性，还可用于塑 料薄膜、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、单丝和异型材等塑料制品的生产。
料表面接近或达到黏流温度，表面发黏。
要求：输送能力要稍高于熔融段和均化段。
2. 压缩段 （熔融段）
位置：螺杆中部一段。 作用：输送物料，使物料受到热和剪切作用熔 融塑化，并进一步压实和排出气体。 特点：物料逐渐由玻璃态转变为粘流态，在熔 融段末端物料为粘流态。 要求：螺杆结构逐渐紧密，使物料进一步压实。
（3）横流（环流） 由垂直于螺棱方向的分速
度引起的使物料在螺槽内产生翻 转运动。对生产能力没有影响， 但能促进物料的混合和热交换。
（4）漏流 由机筒与螺棱间隙处形成的

✓ 挤出系统是最主要 的系统，它由料筒、 螺杆、多孔板和过 滤网组成。
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塑料成型工艺学第五章挤出成型
单螺杆挤出机的结构
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塑料成型工艺学第五章挤出成型
✓ 传动系统：是带动螺杆转动的部分，通常由电机、减速机构以及轴
承等组成；
✓ 加料装置：主要是料斗，但工厂都采用自动加料装置，甚至带有烘
干、计量装置等；
✓ 料筒：包裹在螺杆外部的装置，起到受热受压的作用，物料的塑化
和加热、加压都在其中进行，大部分都有冷却装置（风、水冷）；
✓ 螺杆：利用它才能使料筒内的塑料向前移动，得到加压和热量（摩
擦热）； 螺杆的直径（D）和长径比（L/D），长径比决定了体积容 量以及塑化的均匀性。
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✓ 机头结构的要求：
●口模定型部分应有适当长度。 ●使物料处于稳定流动; ●减小熔体弹性和出口膨胀； ● L长，产量提高; ●太长，笨重，阻力大，Q降低。 ●机头中过渡部分应光滑，呈流线型。
原因：防止物料的停滞和分解。 ●应设置调节装置，改善周边的流率分布(厚度均匀) 。
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塑料成型工艺学第五章挤出成型
塑料成型工艺学第五章 挤出成型
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2020/11/7
塑料成型工艺学第五章挤出成型
✓ 定义：挤出成型又叫挤塑、挤压、挤出模塑。是借助
螺杆或柱塞的挤压作用,使塑化均匀的塑料强行通过口 模而成为具有恒定截面的连续制品。
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塑料成型工艺学第五章挤出成型
挤出管材生产
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•最常用的是等距不等深螺杆
塑料成型工艺学第五章挤出成型
✓螺旋角和螺棱宽度(e):

模具结构设计
根据制品形状和尺寸进行结构设计，确保制品成型质量、提高生产 效率。
冷却系统
设计合理的冷却系统，控制模具温度，减小制品成型后的收缩率。
挤出成型设备的操作与维护
01
操作规程
制定严格的设备操作规程，确保 操作人员熟悉设备性能和安全操 作要求。
维护保养
02
03
故障排除
定期对设备进行维护保养，检查 各部件磨损情况，及时更换易损 件。
高分子材料在挤出成型技术中的优势在于其可塑性强、加工温度低、成型周期短 等，使得制品具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优良性能。同时，高分子材料在挤 出成型过程中易于实现自动化和智能化生产，提高了生产效率和产品质量。
新型挤出成型技术的研发与推广
随着科技的不断发展，新型挤出成型技术不断涌现，如微孔塑料挤出技术、异型截面管材挤出技术、 反应挤出技术等。这些新型技术的研发和应用，极大地丰富了挤出成型制品的种类和性能，满足了不 同领域的需求。
挤出成型技术的应用领域
挤出成型技术广泛应用于塑料加工行业，如管材、型材、薄膜、板材等产品的生产 。
除了塑料加工行业，挤出成型技术还应用于橡胶、陶瓷、玻璃纤维等材料的加工。
随着科技的发展，挤出成型技术的应用领域不断扩大，如3D打印技术的出现，使得 挤出成型技术也可以用于制造个性化的定制产品。
02
挤出成型设备
挤出成型工艺的控制要素
温度控制
温度是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包括 机筒温度、模具温度等。温度的控制直接影响着 塑料的塑化和产品质量。
速度控制
速度控制包括挤出速度、注射速度等，它影响着 产品的产量和质量。合理地调整速度参数，可以 提高生产效率和产品质量。
压力控制
压力也是挤出成型工艺的重要控制要素之一，包 括挤出压力、注射压力等。压力的控制对于塑料 的流动性和产品的致密性至关重要。

聚丙烯
160-170 180-190 190-200 200-205 180-200 200-210 200-210 190-200 200-210 200-210
ＡＢＳ
150-170 160-180 180-195 185-200 180-190 201-215 200-210 190-200 200-210 205-215
• 适用的树脂材料： 绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料，如PVC、PS、ABS、 PC、PE、PP、PA、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂及密胺树 脂等
• 应用： 塑料薄膜、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。
4
塑料工艺
挤出设备
.
5
塑料工艺
• 由挤出机、机头 和口模、辅机等 组成。
1、挤出设备：
6
塑料工艺
设备组成
7
单螺杆挤出机的组成
塑料工艺
• 1、单螺杆挤出机主 要由传动系统、加 料系统、塑化系统、 加热与冷却系统、 控制系统等组成。
• 2、挤出系统是最主 要的系统，它由料 筒、螺杆、多孔板 和过滤网组成。
8
塑料工艺
单螺杆挤出机的结构
9
塑料工艺
双螺杆挤出机的结构
10
普通单螺杆挤出机的工作过程
塑料工艺
11
单螺杆种类
塑料工艺
12
双螺杆挤出
塑料工艺
• (一)双螺杆挤出机的结构
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（二）双螺杆挤出的特点
塑料工艺
• 和单螺杆挤出机相比，双螺杆挤出机的特点是： 1、较高的固体输送能力和挤出产量； 2、自洁能力； 3、混合塑化能力高； 4、较低的塑化温度，减小分解可能； 5、结构复杂，成本高。

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。
冷却定型:防止形变，固定尺寸
2 单螺杆挤出机的控制系统
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
2 单螺杆挤出机的控制系统
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
螺旋角Φ
8. 1 单螺杆挤出机的基本结构
太小，料流很快变薄，不利于均化。
加料段（固体输送段）：
T↑η↓,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
1 单螺杆挤出机的基本结构
螺槽宽度：B－螺槽轴向宽度
L3－均化段长度
② 启动时，转速从低→高
5 吹塑薄膜挤出成型
1 单螺杆挤出机的基本结构
温度过低，影响塑化效果。
1 单螺杆挤出机的基本结构
密度小、耐腐蚀性好、电性能优良、价格低廉、安装施工力便
1 单螺杆挤出机的基本结构
b-机头口模环形间隙的宽度
1mm以上称为板材。
5 吹塑薄膜挤出成型
① 干燥设备：烘箱
挤出机及机头口模的预热：生产的稳定性，设备的保护
分流器支架：支撑分流器和芯棒
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。
5 吹塑薄膜挤出成型
螺杆长度L：L－螺杆有效工作部分长度
1 单螺杆挤出机的基本结构
5 吹塑薄膜挤出成型
每次挤出停机时间长，必须加清洗料，排空后，拆机头，螺杆清理干净。
L2－压缩段长度
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。
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。

挤出成型相关工艺 及产品设计简介
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挤出成型简介
挤出成型一般用于热塑性塑料的管材、棒材、 板材、薄膜、线材等连续型材的生产，所得到的 塑件均具有稳定的截面形状。
粉状和粒状
预热和干燥
挤出机加热
开动螺杆
加料 调整
牵引
冷却
定型
卷取（切割）
后处理
挤出成型工艺流程图
挤出成型
成品
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挤出工艺示意图
3
挤出成型原理和特点
• 挤出挤出过程中的温差和温度波动，都会影 响塑件的质量，使塑件产生残余应力，各点强 度不均匀，表面灰暗无光。
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2．压力
• 在挤出过程中，由于塑料流动的阻力、螺 杆槽深度的变化、过滤板、过滤网和口模产生 阻碍等原因，在塑料内部形成一定的压力，而 这种压力是塑料经历物理状态变化而达到均匀 密实的重要条件。
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2．挤出成型阶段
• 均匀塑化的塑料熔体随螺杆的旋转向 料筒前端移动，在螺杆的旋转挤压作用 下，通过一定形状的口模而获得与口模 形状一致的型材。
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3．定型冷却阶段
• 塑件离开机头口模后，首先通过定型 装置和冷却装置，使其冷却变硬而定型。 在大多数情况下，定型和冷却是同时进 行的，只有在挤出各种管材和棒材时， 才有一个独立的定型过程。
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4．牵引速度
• 从机头和口模中挤出的成型塑件，在 牵引力作用下将会发生拉伸取向，拉伸 取向程度越高，塑件沿取向方位上的拉 伸强度也越大，但冷却后长度收缩也大。 通常，牵引速度可与挤出速度相当，两 者的比值称为牵引比，一般应略大于1。
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挤出成型产品设计要点
请做过挤出成型产品的同仁现身说法。传 授宝贵经验。
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Hale Waihona Puke • 压力随时间的变化也会产生周期性波动，对 塑件质量有不利的影响，如局部疏松、表面不 平、弯曲等。为了减小压力波动，应合理控制 螺杆转速，保证加热和冷却装置的温控精度。

Ⅰ 如旋转螺丝，而螺帽上无压力，则螺帽跟 着螺丝转动而不前移。
Ⅱ 若在螺帽上加一定压力，再旋转螺丝，则 螺帽就会随螺丝旋转而前移。
（2） 成型时，塑料与螺杆的摩擦力应小于塑 料与料筒的摩擦力，也即螺杆的光洁度应大于料筒 的光洁度。否则，塑料只能抱着螺杆空转打滑不能 前移。
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25
图3-6-7 螺槽中固体输送的理想模型(a) 和固体塞移动速度的矢量图(b)
则 Va=l×N。由图3-6-8中螺杆的几何关系可求出： πD=b1+b2= l·cotθ+l·cotφ= l（cotθ+ cotφ）
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πD 所以 l =
cotθ+cotφ
（3-6-3）
πDN
πDNtanθ·tanφ
因此 Va=
=
cotθ+cotφ tanφ + tanθ
（3-6-4）
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2．轻工部标准(82年苏州会议).。 SJ-150×25（D× L/D ）：表示螺杆外径为
150mm，螺杆长径比为25的塑料挤出机 。
三 单螺杆挤出机的基本结构：
单螺杆挤出机是目前应用最广泛的挤出机， 其结构如图3-6-1所示。
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图3-6-1 单螺杆挤出机结构示意图
1-机座 2-电动机 3-传动装置 4-料斗 5-料斗冷却区 6-料筒 7-料筒加热器 8-热电偶控温点 9-螺杆 10-过滤网及多孔板 11-机头加热器 12-机头 13-挤出物
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1．螺杆：
（1）螺杆的主要参数：
D：螺杆外径； d：螺杆根径； L：螺杆长度；
ｔ：螺距；

挤压系统 机头
传动系 统
加热冷却 系统
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2）辅机 机头：熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。 定型装置：它的作用是将从机头中挤出的塑料的既定
形状稳定下来，并对其进行精整，从而得到更为精确的 截面形状、尺寸和光亮的表面。
冷却装置：由定型装置出来的塑料在此得到充分的冷 却，获得最终的形状和尺寸。
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通过螺杆的转动，对塑料产生挤压作用，塑料在 料筒中才能产生移动、增压和从摩擦取得部分热量， 塑料在移动过程中得到混合和塑化，粘流态的熔体再 被压实而流经口模时，取得所需形状而成型。
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（1）螺杆的几何结构参数
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表示螺杆结构特征的基本参数有直径、长径比、 压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺纹棱部宽度等。
L/D过大，使塑料受热时间增长而降解；螺杆自 重增加，自由端挠曲下垂，引起料筒与螺杆间擦伤， 使制造加工困难，增大功率消耗。
L/D过小，对物料的混合和塑化都不利。
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③压缩比（A） 螺杆加料段最初一个螺槽容积与均化段最后一
个螺槽容积之比。 压缩比A越大，塑料受到挤压的作用也就越大，排除
物料中所含空气的能力就大，但A太大，螺杆本身的 机械强度下降，压缩比一般在2～5之间。
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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。
切割装置：将连续挤出的制品切成一定的长度或 宽度。
卷取装置：将软制品（薄膜、软管、单丝等）卷 绕成卷。
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5.2 单螺杆挤出机基本结构及作用 单螺杆挤出机是由传动系统、挤出系统、加热
和冷却系统、控制系统等几个部分组成，此外，每 台挤出机都有一些辅助设备。
第五章 塑料挤出成型
J 5.1 概述 J 5.2 单螺杆挤出机基本结构及作用 J 5.3 双螺杆挤出机基本结构及作用 J 5.4 挤出成型工艺

的物料量或塑件长度。它表示挤出能力的高低。 4.牵引速度
牵引速度与挤出速度相当，可略大于挤出速度。 牵引— 比— 牵引速度与挤出速度的比值，其值 等于或大于1。
§6.3 挤出管材成型工艺
一、挤出管材工艺控制要点
1.温度的控制
挤出成型温度是促使成型物料塑化和塑料熔体流动的 必要条件。对物料的塑化及制品的质量和产量有着十分 重要的影响。
(2)关闭冷却水进水阀、压缩空气机或真空泵、 牵引机等。
(3)拆机头，并清理
一、硬质聚氯乙烯塑料管材
硬质聚氯乙烯塑料简称为PVC-U，也可用UPVC来 1表.原示材。料的选用
硬质聚氯乙烯管材，应选用悬浮聚合的高型 号的树脂，如通常以SG-5型树脂为主要原料， 也可选用SG-6型树脂和SG-4型树脂。
2.压力
a、压力的建立
挤出成型时，沿料筒轴线方向，在物料内部 要建立起不同压力，主要由以下两个方面的因 素造成的：
压缩比的存在：螺槽深度的改变、料筒上的沟 槽深度变化、螺距的改变等。
分流板、滤网和口模产生的阻力。
压力的建立是物料得以经历物理状态变化、得 到均匀密实的熔体、并最后得到成型制品的重 要条件之一。
在各段温度设定应考虑以下几个方面：一是聚 合物本身的性能，如熔点，分子量大小和分布，熔 体指数等。其次考虑设备的性能。有的设备，进料 段的温度对主机电流的影响很大。再次，通过观察 管模头挤出管坯表面是否光滑。有无气泡等现象来 判断。
挤出成型所需控制的温度是机筒温度、机颈温 度、口模温度。
机筒温度分布，从喂料区到模头可能是平坦分布， 递增分布，递减分布及混合分布。主要取决于材 料物点和挤出机的结构。
一、挤出成型基本原理
将熔融的塑料自模具内以挤压的方式往外推出，而 得到与模口相同几何形状的流体，冷却固化后，得到 所要的零件。