挤塑工艺

第五章挤出成型‰5－1概述‰5－2挤出设备简介‰5－3挤出制品的生产工艺流程‰5－4几种挤出制品生产工艺举例5－1概述一、挤出方法简介挤出成型是高分子材料在挤出成型机中通过加热、加压而使塑料以流动状态通过口模成型的方法。塑料加工工业中应用最早的成型方法之一，应用最广泛。目前塑料制品的三分之一是用挤出方法生产的。二、挤出成型特点1、设备制造容易，成本低2、可以连续化生产效率高3、设备自动化程度高，劳动强度低4、生产操作简单，工艺容易控制5、挤出产品均匀密实，质量好6、原料的适应性强几乎所有热塑性塑料都能用于挤出，用量最大的是PVC、PE、PP，其次是PS、PMMA、醋酸纤维素、乙烯-醋酸乙烯共聚物、ABS、聚酰胺、聚碳酸酯和聚甲醛等。7、所生产的产品广泛，可一机多用8、生产线占地面积小，生产环境清洁9、不能生产具有三维尺寸制品10、制品往往需要二次加工。三、挤出分类1、按挤塑过程中成型物料塑化方式干法挤塑是依靠电加热将固体物料转变成熔体，塑化和挤出可在同一设备上进行，挤出塑性连续体的定型只是简单的冷却操作。湿法挤塑的物料要用溶剂将其软化，软化和挤塑要在两个设备中各自独立完成，而定型处理要有脱出溶剂的操作。‰2、按挤出时加压方式分连续式挤出所用设备为螺杆式挤出机。间歇式挤出所用设备为柱塞式挤出机。柱塞式挤出机的主要成型部件是加热料筒和施压柱塞，当其成型制品时，是将一部分物料加进料筒，借助料筒的外部加热塑化并依靠柱塞的推挤将其挤出机头的模孔之外，加进的一份物料挤完后，柱塞退回，再加新的一份物料后进行下一步推挤操作，是不连续的，而且无法使物料受到搅拌混合，使塑化料的温度均匀性差，目前很少采用。5－2挤出成型设备简介一、挤出机单螺杆挤出机：挤压系统、传动系统、加热和冷却系统、控制系统。如图双螺杆挤出机：如图主要由料筒、螺杆、加料装置、传动装置和控制装置等组成。螺杆分噛合和相切、平行和锥形、同向和反向、整体和组合。特点：1、加料容易，单螺杆挤出机靠摩擦输送，双螺杆挤出机靠正位移输送；强制输送，产生的摩擦热少；2、塑料在双螺杆挤出机中停留时间短；3、剪切力大，具有优异的混合、塑化效果；4、优异的排气性能；机筒可以自动清洁；5、挤出量稳定，产量高；采用强制定量加料；6、容积效率非常高。流率对口模压力不敏感。挤出机参数‰螺杆分段加料段、压缩段（塑化段）、计量段（均化段、挤出段）‰直径决定了挤出机的生产能力。SJ-90、XJ-200‰长径比螺杆有效长度L与直径之比，L/D大，塑化好，产生大压力，制品密实；逆流和漏流减少，可提高转速增大挤出量；难加工的塑料L/D大，热敏性塑料L/D小，塑料多在25左右。有的达43。橡胶挤出机L/D一般热喂料4～5，冷喂料8～16，冷喂料排气16～22。‰压缩比挤出制品的密度与加料时物料的表观密度之比。由螺槽逐渐缩小实现。加料段初始螺槽容积与计量段最后螺槽容积之比称几何压缩比。作用：保证计量段供料充足，使挤出过程中物料易于升温，向加料段排除掺杂的空气保证挤出制品质量均匀、致密。塑料适用的螺杆压缩比硬PVC（粒料）2~3ABS1.6~2.5硬PVC（粉料）2~5POM2.8~4软PVC（粒料）3~4PC2.5~3软PVC（粉料）3~5聚砜（膜）3.7~4PE3~4聚砜（片）2.8~3PS2~4聚砜（管、型材）3.3~3.6纤维素塑料1.7~2PA-63.5PMMA3PA-663.7PP2.5~4PA-112~8（2.6~4.7）PPO2~3.5PA3‰一般粉料大于粒料，挤出薄壁制品大于厚壁制品。‰橡胶挤出机热喂料1.3～1.4，冷喂料1.6～1.8.‰螺杆三段长度分配：无定形塑料和高度增塑的材料，加料段短（10%～25%）L，甚至不要；高熔点结晶性塑料（尼龙）加料段长（30%～60%）L，其压缩段长度可为螺杆直径，一般为3～5D。而乙烯基类、改性PS、聚烯烃类逐渐软化的聚合物，压缩段长度（50%～60%）L。计量段长度：热敏性物料短甚至不要，聚烯烃类(20%～25%）L。‰螺杆结构渐变型、突变型、分离型（BM）、屏障型、销钉型、波型、组合型等。二、辅机：筛板（多孔板）作用使物料由旋转运动变为直线运动，增加反压，支撑过滤网。过滤网作用是过滤熔融料流和增加料流阻力，以滤出机械杂质和提高混合和塑化效果。加工粘度大，热稳定性差的一般不用过滤网。机头和口模由口模分配腔、引流道和口模成型段组成。机头主要作用：使熔料由螺旋运动变为直线运动；产生一定压力，使制品密实；使物料进一步塑化均匀；成型制品外形。口模是成型成型制品横截面部件。影响机头（口模）设计的主要因素：内部流道设计、结构材料和温度控制均匀性。定型装置、冷却装置、牵引、切割或卷取装置等，处理挤出物。控制生产条件设备：各种电器仪表。三、挤出机一般操作方法：开车前换网；加足润滑油；趁热拧紧螺栓；开动机器后加料；塑料被挤出前不得在口模正前方；开始慢，后再调整；停车时机完机内物料或换料停机，膜、片挤出时在挤出机满载下停机；清洁时用铜制工具；滤网可用火烧。拆卸时，先拆螺杆后拆料筒。55--33挤出制品生产工艺挤出制品生产工艺粉状和粒状热塑性塑料预热和干燥挤出机加热开动螺杆加料调整挤出成型定型冷却牵引卷取（切割）后处理挤出制品挤出成型工艺流程图一、成型物料的预处理一、成型物料的预处理包括干燥、预热、着色、混入各种添加剂和废品的回收利用等。干燥必要性：因为物料中若有水分和低分子物（溶剂和单体）的量超过允许的限度，在挤出机料筒的高温条件下，一方面会因其挥发成气体而使制品表面失去光泽和出现气泡与银丝等外观缺陷；另一方面可能促使聚合物发生降解与交联反应，从而导致熔体的粘度出现明显的波动，不仅给成型工艺控制带来困难，而且也对制品的力学和电学性能等产生不利影响。通常控制含水量在0.5％以下。干燥设备一般是在烘箱或沸腾干燥器，也有采用真空料斗干燥。二、挤出造型二、挤出造型挤出造型要求：挤出温度均一、形状稳定。工艺控制依据：塑料的挤出成型工艺性和挤出机机头与口模的结构特点等，调整工艺参数：料筒各加热段和机头与口模的温度及螺杆的转速等，以控制物料的温度和压力分布。1、料筒、机头和口模的温度和压力分布物料塑化需热量来源（单螺杆挤出机）外加热：螺杆三段职能不同，所需热量相差较大，所以料筒外部的加热器应分段加热。螺杆转动和物料的剪切摩擦热，当挤出正常时剪切摩擦热往往成为主要的热源。在正常条件下挤出机料筒、机头和口模温度和压力分布Flash演示22、螺杆转速对挤出的影响、螺杆转速对挤出的影响（1）增大螺杆的转速，可强化物料的剪切作用，提高料温；（2）也有利于物料的充分混合与均匀塑化；（3）对大多数热塑性塑料还可显著降低粘度；（4）螺杆转速的增大，还可增大料筒内物料所承受的压力。3、温度对挤出的影响（1）物料温度的升高，熔体粘度降低有利于塑化，熔体的体积流率增大，挤出速度加快，生产效率提高。（2）料温过高，挤出物形状稳定性差，制品收缩率增大，外观会发黄并出现银丝和气泡，严重时甚至使挤出过程不能正常进行。（3）降低物料的温度后，熔体粘度和机头所产生的反压均随之增大，使挤出物变的密实、形状稳定性好、制品收缩率小。但挤出物离模膨胀效应明显；（4）料温过低时，会导致物料塑化不良，而且会因熔体粘度过大而使螺杆的驱动功率急剧增加。因此在确定挤出工艺时，要综合考虑。三、定型与冷却三、定型与冷却定型与冷却的目的：通过降温而将形状及时固定下来。如果不及时，挤出物往往会在自重作用下发生变形，从而导致制品形状和尺寸的改变。大多数情况是，定型与冷却同时进行，定型只不过是在限制挤出物变形的条件下的冷却。挤出管、棒、异形材时设置专门的定型装置；挤出薄膜、单丝、电线电缆包覆物等时，并不需要专门定型装置；挤出板材和片材时挤出物离开模孔后，立即引进一对压平辊，也是为了定型和冷却。冷却不匀和降温过快，都会在制品中产生内应力并使制品变形，在成型大尺寸的管材、棒材和异形材时，应特别注意。四、牵引、卷取和切断四、牵引、卷取和切断牵引的目的（1）帮助挤出物及时离开模孔，避免在模孔外造成堵塞与停滞，而不致破坏挤出过程的连续性;（2）为了调整型材截面尺寸和性能。卷取和切断根据用户长度或重量要求而定。硬质型材从牵引装置送出，达到一定长度切断堆放；软质型材在卷取到给定长度或重量后切断。55--33几种挤出制品成型工艺几种挤出制品成型工艺一、管材挤塑一、管材挤塑塑料管道种类与应用塑料管道种类与应用管材种类市政给水市政排水建筑给水建筑排水室外燃气热水供暖雨水管穿线管排污管UPVC采用采用采用采用采用CPVC采用采用采用采用单壁波纹管(SWP)采用芯层发泡管(PSP)采用采用螺旋消音管采用采用双壁波纹管(DWP)采用采用螺旋缠绕管采用径向筋管采用聚氯乙烯管系列管材种类市政给水市政排水建筑给水建筑排水室外燃气热水供暖雨水管穿线管排污管采用采用采用采用采用采用采用HDPE采用采用采用MDPE采用采用采用LDPE采用螺旋缠绕管采用双壁波纹管采用交联聚乙烯管采用采用采用无规共聚聚丙烯管(PP-R)采用采用采用ABS管采用采用玻璃钢管(FRP)采用铝塑复合管采用采用采用采用钢塑复合管采用采用聚乙烯管系列11、管材挤出成型工艺流程、管材挤出成型工艺流程挤出法生产的管材有软管和硬管之分，但是工艺流程大致相同。硬管的流程为：加料、塑化、挤离口模、定型、冷却、牵引、切割。Flash演示2影片软管的流程，与硬管基本相同，最后卷绕成盘。22、挤出工艺分析、挤出工艺分析（1）挤出机(主机）单螺杆挤出机，用PE、PP、PVC等热塑性塑料粒料，生产管材；双螺杆挤出机可直接用配制的PVC粉料生产。根据管材直径大小选择挤出机螺杆直径的大小；用管材横截面积与螺杆的截面积之比0.25～0.40，流动性好的取大值，相反取小值。根据塑料性能选择螺杆的结构。挤出管材常用树脂选择如下表：树脂PPLDPELLDPEHDPERPVCSPVCSG-5SG-2/3/40.1～0.50.2～2.0熔体流动速率g/10min0.15～0.850.1～5.0挤出PVC管配方（仅供参考）123给水管软管（耐油）1000.2～20.7～8DOP24DBP240.2～0.60.2～0.7硬脂酸0.6～0.7适量铅含量≤2%PVC树脂100100100100三碱式硫酸铅442二碱式硬脂酸铅0.812硬脂酸铅1.20.81硬脂酸钙10.8硬脂酸钡0.81.21石蜡10.80.8炭黑适量适量0.2碳酸钙（硫酸钡）555挤出机工艺条件控制温度：挤出机各段温度根据原料和螺杆结构来选择；螺杆温度：对于粘度高的塑料，如RPVC，，剪切摩擦热高时螺杆需冷却，温度70～80℃。螺杆转速：单螺杆挤出机φ45mm：转速20～40r/min，φ90mm转速10～20r/min。扭矩：与粘度大小有关，如果生产时突然变大，有不稳定因素。机头压力：由压力传感器直接反应物料在机头内的压力。机身℃机头℃1段2段3段机颈口模RPVC（粉）90～110120～140150～170160～170170～180RPVC（粒）100～120130～150160～180170～180180～190SPVC（粉）80～100110～130140～160150～160160～170SPVC（粒）90～110120～140140～160160～170170～180LDPE90～100100～140140～160140～160140～160HDPE100～120120～140160～180160～180160～180管材原料（2）机头成型管材的成型部分，分直通式和直角式两种。直通式机头结构简单，制造容易，料流阻力小，采用广泛。只能采用外定径，芯模加热困难，定型段较长，且易造成“合流痕”。直角式有利于内径定型，多用于对内径要求准确的管材成型。直通式机头的组成有：机头体、分流梭、多脚架、口模、芯棒、调节螺钉等。设计机头时工艺上应注意的几个问题A、调节螺钉应均匀分布在口模外，用来调节管材壁厚的，如果调节不当，容易使流道出现死角，造成塑料在机头内表面出现结垢；当然温度控制不当，