第六章擠出成型

1、聚合物成型原理與工藝聚合物成型原理與工藝各章內(nèi)容各章內(nèi)容第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 聚合物的流變性質(zhì)聚合物的流變性質(zhì) 第三章第三章 聚合物流體在管和槽中的流動聚合物流體在管和槽中的流動 第四章第四章 聚合物加工過程中的結(jié)構(gòu)變化聚合物加工過程中的結(jié)構(gòu)變化第五章第五章 成型物料的配置成型物料的配置 第六章第六章 擠出成型擠出成型 第七章第七章 注塑成型注塑成型 第八章第八章 其它成型方法其它成型方法 第六章第六章 擠出成型擠出成型Back6.1 概述概述6.2 擠出機的基本結(jié)構(gòu)擠出機的基本結(jié)構(gòu) 6.2.1 單螺桿擠出機單螺桿擠出機 6.2.2 雙螺桿擠出機雙螺桿擠出機 6.2.3 單雙螺桿

2、性能比較單雙螺桿性能比較 6.2.4 其他擠出機其他擠出機 6.2.5 機頭和口模機頭和口模6.3 擠出原理擠出原理 6.3.1 單螺桿擠出原理單螺桿擠出原理 6.3.2 雙螺桿擠出原理雙螺桿擠出原理6.4幾種制品的擠出工藝幾種制品的擠出工藝 6.4.1 管材的擠出管材的擠出 6.4.2 吹塑薄膜的擠出吹塑薄膜的擠出 6.4.3 異型材的擠出異型材的擠出 6.4.4 板材的擠出板材的擠出 20世紀世紀30年代后期，雙螺桿擠出機是由年代后期，雙螺桿擠出機是由意大意大利人利人研制出的。研制出的。 在初始階段，由于對雙螺桿擠出機的工作機在初始階段，由于對雙螺桿擠出機的工作機理認識不足，并且在機器的設(shè)

3、計和制造方面遇到理認識不足，并且在機器的設(shè)計和制造方面遇到的一些難于解決問題，直到的一些難于解決問題，直到20世紀世紀60年代后期，年代后期，開發(fā)了適合應(yīng)用于雙螺桿擠出機的開發(fā)了適合應(yīng)用于雙螺桿擠出機的專用推力軸承專用推力軸承，解決了在兩根螺桿間較小空間內(nèi)軸承軸向和徑向解決了在兩根螺桿間較小空間內(nèi)軸承軸向和徑向都具有較強的都具有較強的承載能力承載能力問題，使得雙螺桿擠出機問題，使得雙螺桿擠出機在機械結(jié)構(gòu)上非?？煽?。在機械結(jié)構(gòu)上非?？煽俊?6.3.2 雙螺桿擠出原理雙螺桿擠出原理雙螺桿擠出機的兩個主要應(yīng)用領(lǐng)域是：雙螺桿擠出機的兩個主要應(yīng)用領(lǐng)域是： 熱敏性材料熱敏性材料的擠出成型，如的擠出成型，如

4、PVC管材和型材；管材和型材； 特種聚合物特種聚合物的加工，如共混、排氣、化學(xué)反應(yīng)等。的加工，如共混、排氣、化學(xué)反應(yīng)等。 用于型材擠出的雙螺桿具有相互嚙合的螺棱、螺用于型材擠出的雙螺桿具有相互嚙合的螺棱、螺槽，并在較低的轉(zhuǎn)速下操作，約為槽，并在較低的轉(zhuǎn)速下操作，約為10r/min以內(nèi)。以內(nèi)。 由于雙螺桿擠出機還被設(shè)計成許多特殊結(jié)構(gòu)的元由于雙螺桿擠出機還被設(shè)計成許多特殊結(jié)構(gòu)的元件，可任意組合和更換，所以特別適合一些特種聚合件，可任意組合和更換，所以特別適合一些特種聚合物的加工。嚙合型同向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機可用于共物的加工。嚙合型同向旋轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機可用于共混、連續(xù)化學(xué)反應(yīng)以及排氣擠出。這類擠出

5、機在高速混、連續(xù)化學(xué)反應(yīng)以及排氣擠出。這類擠出機在高速下運行，最大螺桿轉(zhuǎn)速范圍為下運行，最大螺桿轉(zhuǎn)速范圍為300600r/min。螺桿嚙合情況：螺桿嚙合情況：(1) 雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)圖圖6-23 雙螺桿擠出機的螺桿嚙合情況雙螺桿擠出機的螺桿嚙合情況圖圖6-24 雙螺桿擠出機的螺槽縱橫向開放與雙螺桿擠出機的螺槽縱橫向開放與封閉封閉(a)-縱向開放；縱向開放；(b)-縱向封閉；縱向封閉；(c)-橫向開放橫向開放 縱向開放縱向開放：物料可以從一根螺桿沿螺槽流到另一根螺桿的螺物料可以從一根螺桿沿螺槽流到另一根螺桿的螺槽。槽。 縱向封閉：縱向封閉：兩根螺桿上各自形成若干個互不相通的腔

6、室，一兩根螺桿上各自形成若干個互不相通的腔室，一根螺桿的螺槽完全被另一根螺桿的螺棱堵死。根螺桿的螺槽完全被另一根螺桿的螺棱堵死。 橫向開放：橫向開放：若橫過螺棱物料有通道，物料可以從同一根螺桿若橫過螺棱物料有通道，物料可以從同一根螺桿的一個螺槽流向相鄰的另一個螺槽，或一根螺桿的一個螺槽中的的一個螺槽流向相鄰的另一個螺槽，或一根螺桿的一個螺槽中的物料可流到另一根螺桿的相鄰兩個螺槽中。物料可流到另一根螺桿的相鄰兩個螺槽中。(a)-非嚙合非嚙合(b)-部分嚙合部分嚙合(c)-全嚙合全嚙合 雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機一樣，承擔(dān)雙螺桿擠出機與單螺桿擠出機一樣，承擔(dān)輸送、輸送、塑化、混合與混煉塑化、混合與

7、混煉聚合物的工作，但在工作原理上與聚合物的工作，但在工作原理上與單螺桿有許多不同點。單螺桿有許多不同點。 雙螺桿擠出機輸送物料的原理與其嚙合與否，縱雙螺桿擠出機輸送物料的原理與其嚙合與否，縱橫向開放與否和開放程度，以及螺桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。橫向開放與否和開放程度，以及螺桿的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。 雙螺桿擠出機輸送物料的原理即不同于單螺桿擠雙螺桿擠出機輸送物料的原理即不同于單螺桿擠出機，又不完全等同于柱塞或齒輪泵的正位移輸送。出機，又不完全等同于柱塞或齒輪泵的正位移輸送。所謂正位移輸送是指移動的外部表面置換了系統(tǒng)中的所謂正位移輸送是指移動的外部表面置換了系統(tǒng)中的部分液體的輸送方式。部分液體的輸送方式。 (

8、2) 雙螺桿擠出機的工作原理雙螺桿擠出機的工作原理非嚙合非嚙合雙螺桿擠出機因兩根螺桿不能形成封閉的雙螺桿擠出機因兩根螺桿不能形成封閉的或半封閉的腔室，或半封閉的腔室，無正位移輸送無正位移輸送條件，其輸送機條件，其輸送機理類似于單螺桿擠出機，物料與料筒、螺桿的摩理類似于單螺桿擠出機，物料與料筒、螺桿的摩擦因數(shù)、物料的粘性力是控制輸送量的主要因素。擦因數(shù)、物料的粘性力是控制輸送量的主要因素。 嚙合型雙螺桿擠出機視具體結(jié)構(gòu)不同，而表嚙合型雙螺桿擠出機視具體結(jié)構(gòu)不同，而表現(xiàn)不同程度的正位移輸送特性?，F(xiàn)不同程度的正位移輸送特性。 螺槽縱橫向螺槽縱橫向封閉越好封閉越好或共軛性越好，或共軛性越好，正位移正位

9、移輸送特性越強輸送特性越強。全嚙合、螺槽縱橫向完全封閉的，全嚙合、螺槽縱橫向完全封閉的，才能實現(xiàn)完全的正位移輸送才能實現(xiàn)完全的正位移輸送。 若螺槽縱向或橫向有一定程度的若螺槽縱向或橫向有一定程度的開放開放，就會，就會喪失一定的正位移輸送能力喪失一定的正位移輸送能力，因為在壓力梯度作，因為在壓力梯度作用下，物料會流經(jīng)這些開放通道，即會產(chǎn)生漏流。用下，物料會流經(jīng)這些開放通道，即會產(chǎn)生漏流。正位移輸送能力的損失，有利于混合能力或其它正位移輸送能力的損失，有利于混合能力或其它性能性能(如排氣如排氣)的提高。的提高。 嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機嚙合異向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機 物料被封閉在由一個導(dǎo)程的螺槽與機筒內(nèi)

10、壁所形成的形狀如物料被封閉在由一個導(dǎo)程的螺槽與機筒內(nèi)壁所形成的形狀如“C”字形空間，稱為字形空間，稱為C形室。圖形室。圖624(b)。A 共軛縱橫向皆封閉的矩形螺槽共軛縱橫向皆封閉的矩形螺槽式中式中 vL-物料軸向移動速度物料軸向移動速度 t 螺紋的導(dǎo)程螺紋的導(dǎo)程; n螺桿的轉(zhuǎn)速螺桿的轉(zhuǎn)速 當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動一周，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動一周，C形室中的物料向前移動一個導(dǎo)程，它沿螺桿軸形室中的物料向前移動一個導(dǎo)程，它沿螺桿軸線移動的速度為：線移動的速度為：ntvL 圖圖624 全嚙合縱橫向皆封閉異向雙螺桿中的物料全嚙合縱橫向皆封閉異向雙螺桿中的物料異向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠出機的理論擠出量為：異向旋轉(zhuǎn)嚙合雙螺桿擠出機的理

11、論擠出量為：式中式中 V單個單個C形小室的體積形小室的體積VnQ 2 1螺桿螺桿A；2螺桿螺桿B 盡管由于機械加工和專門設(shè)計，存在許多間隙，存在漏流，但盡管由于機械加工和專門設(shè)計，存在許多間隙，存在漏流，但雙螺桿擠出機對物料的輸送能力是很強的，效率也很高。雙螺桿擠出機對物料的輸送能力是很強的，效率也很高。 如圖如圖625，在嚙合異向轉(zhuǎn)動的雙螺桿嚙合處取一點，在嚙合異向轉(zhuǎn)動的雙螺桿嚙合處取一點A，A是螺桿是螺桿1螺棱頂部與螺桿螺棱頂部與螺桿2螺槽底部相接近處。其相對速度為：螺槽底部相接近處。其相對速度為： 雙螺桿的自潔性雙螺桿的自潔性 可以證明，可以證明，B點處點處VrB與與VrA數(shù)值相等，方向

12、相反。數(shù)值相等，方向相反。 由于嚙合處的速度差，使得一個螺棱對另一螺槽中由于嚙合處的速度差，使得一個螺棱對另一螺槽中的物料有清理作用，使得物料不易粘于螺桿上，這被認的物料有清理作用，使得物料不易粘于螺桿上，這被認為是雙螺桿良好的自潔性。為是雙螺桿良好的自潔性。vrAA點處兩螺桿側(cè)間隙之間的點處兩螺桿側(cè)間隙之間的相對速度相對速度Rb螺桿外半徑螺桿外半徑Rs螺桿根半徑螺桿根半徑 sbrARRnv2式中：式中：圖圖6-25 嚙合區(qū)的速度分析嚙合區(qū)的速度分析B 縱向開放的雙螺桿縱向開放的雙螺桿 C形室中物料被旋轉(zhuǎn)著的螺桿拖曳著朝向兩形室中物料被旋轉(zhuǎn)著的螺桿拖曳著朝向兩螺桿相遇的部位，此處物料壓力大大增

13、加。由于螺桿相遇的部位，此處物料壓力大大增加。由于沒有其它通道，物料中的一部分就由這一部位的沒有其它通道，物料中的一部分就由這一部位的間隙擠壓至嚙合區(qū)，再進入嚙合區(qū)的另一側(cè)。間隙擠壓至嚙合區(qū)，再進入嚙合區(qū)的另一側(cè)。兩兩螺桿之間有螺桿之間有物料交換物料交換，物料通過側(cè)間隙時受到很，物料通過側(cè)間隙時受到很大的剪切，大的剪切，混合作用混合作用加強。加強。C 縱橫向皆開放的雙螺桿縱橫向皆開放的雙螺桿 兩根螺桿的運動將部分物料拉入兩根螺桿之兩根螺桿的運動將部分物料拉入兩根螺桿之間的間隙中，所形成的速度分布、壓力分布和剪間的間隙中，所形成的速度分布、壓力分布和剪切速率分布。提高嚙合異向雙螺桿擠出、機的混切

14、速率分布。提高嚙合異向雙螺桿擠出、機的混合效果。合效果。 嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠出機 該擠出機縱向必須開放，否則螺桿會由于發(fā)該擠出機縱向必須開放，否則螺桿會由于發(fā)生干涉而不能嚙合。生干涉而不能嚙合。其螺槽寬度要大于螺棱寬度，其螺槽寬度要大于螺棱寬度，在縱向留下一定的通道在縱向留下一定的通道?？v向開放程度越大，正?？v向開放程度越大，正位移輸送能力損失越多，而摩擦拖曳和粘性拖曳位移輸送能力損失越多，而摩擦拖曳和粘性拖曳所起的作用越大。但無論縱向開放程度多大，物所起的作用越大。但無論縱向開放程度多大，物料沿螺槽流動時在螺棱處仍受阻，改變流向，因料沿螺槽流動時在螺棱處仍受阻，改變

15、流向，因而而還有一定的正位移輸送能力還有一定的正位移輸送能力。 (a)-縱向開放；縱向開放；(b)-縱向封閉；縱向封閉；(c)-橫向開放橫向開放具有塑化均勻、混合性能好的優(yōu)點具有塑化均勻、混合性能好的優(yōu)點雙螺桿擠出劑中的功能元件雙螺桿擠出劑中的功能元件 輸送元件具有輸送元件具有般螺紋結(jié)構(gòu)，主要起輸送物料的作用。般螺紋結(jié)構(gòu)，主要起輸送物料的作用。 圖圖6-26嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿中物料的流動嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿中物料的流動 A 輸送元件輸送元件圖圖6-27 嚙合同向旋轉(zhuǎn)嚙合同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿的輸送元件雙螺桿的輸送元件(a)螺槽和螺棱寬度接近相等，可在較短的長度內(nèi)建立起較高的壓力；螺槽和螺棱寬度接近相等，

16、可在較短的長度內(nèi)建立起較高的壓力；(b)縱橫向開放較大的輸送元件，混合較好，但漏流量大，物料停留縱橫向開放較大的輸送元件，混合較好，但漏流量大，物料停留時間分布較寬；時間分布較寬；(c)縱向開放、橫向封閉的共軛螺紋元件，具有較強的輸送作用，但縱向開放、橫向封閉的共軛螺紋元件，具有較強的輸送作用，但混合效果差?；旌闲Ч睢?(a)螺槽為螺槽為等深變距等深變距，螺棱寬度由薄變厚螺棱寬度由薄變厚，雙重作用使螺，雙重作用使螺糟體積變小，起到壓縮作用；糟體積變小，起到壓縮作用； (b)等深變距，螺距連續(xù)變小，起到壓縮作用。等深變距，螺距連續(xù)變小，起到壓縮作用。B 壓縮元件壓縮元件圖圖6-29 混煉元件混

17、煉元件(a) 偏心圓形；偏心圓形；(b) 菱形；菱形；(c) 曲邊三角形曲邊三角形C 混合混煉元件混合混煉元件 在聚合物的混合與混煉中，多采用在聚合物的混合與混煉中，多采用積木式同向旋轉(zhuǎn)的雙積木式同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿擠出機螺桿擠出機，在以下的應(yīng)用中取得良好效果。，在以下的應(yīng)用中取得良好效果。 A 熱塑性塑料的共混改性熱塑性塑料的共混改性 不同的聚合物在雙螺桿中依靠不同的聚合物在雙螺桿中依靠擴散、對流、剪切擴散、對流、剪切的方式實的方式實現(xiàn)混合?，F(xiàn)混合。 B 填充塑料填充塑料 采用中等螺距和采用中等螺距和較小壓縮比較小壓縮比，配以較強的，配以較強的破碎混煉元件破碎混煉元件，促使無機填料均勻地分散到聚

18、合物熔體中，經(jīng)排氣后，再次均促使無機填料均勻地分散到聚合物熔體中，經(jīng)排氣后，再次均化塑煉，得到均勻的填充聚合物。化塑煉，得到均勻的填充聚合物。 C 纖維增強纖維增強 纖維增強聚合物在雙螺桿中的混合過程，需在混煉過程纖維增強聚合物在雙螺桿中的混合過程，需在混煉過程中中剪斷玻璃纖維剪斷玻璃纖維，其相關(guān)的混煉元件都設(shè)計成帶有一定的傾角。，其相關(guān)的混煉元件都設(shè)計成帶有一定的傾角。 D 熱固性塑料及粉末的塑煉熱固性塑料及粉末的塑煉 采用采用較大螺距較大螺距，并適當(dāng)?shù)卮?lián)某些混煉元件。為了，并適當(dāng)?shù)卮?lián)某些混煉元件。為了防止防止物物料因料因溫度過高溫度過高在機內(nèi)在機內(nèi)固化固化，螺桿長徑比、壓縮比都較小。，

19、螺桿長徑比、壓縮比都較小。 物料加工物料加工 物料在雙螺桿中的平均停留時間為單螺桿擠出物料在雙螺桿中的平均停留時間為單螺桿擠出機的機的1/2，而且停留時間的分布范圍也僅為單螺桿，而且停留時間的分布范圍也僅為單螺桿擠出機的擠出機的1/5左右。左右。由于物料停留時間分布窄，所由于物料停留時間分布窄，所有物料在機筒內(nèi)所經(jīng)歷的物理、化學(xué)過程大體相同，有物料在機筒內(nèi)所經(jīng)歷的物理、化學(xué)過程大體相同，因此，混合物各部分的性能會更均勻。因此，混合物各部分的性能會更均勻。 雙螺桿擠出機中物料停留時間的分布雙螺桿擠出機中物料停留時間的分布圖圖6-28 停留時間的分布情況停留時間的分布情況1-雙螺桿擠出物料雙螺桿擠

20、出物料 2-單螺桿擠出物料單螺桿擠出物料同向與異向雙螺桿的區(qū)別同向與異向雙螺桿的區(qū)別: : 同向雙螺桿同向雙螺桿的兩根螺桿是完全相同的，的兩根螺桿是完全相同的， 螺紋方螺紋方向一致，向一致， 由于同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合處的速度由于同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿在嚙合處的速度 方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而方向相反，一根螺桿要把物料拉入嚙合間隙，而另一根螺桿把物料從間隙中推出，所以物料另一根螺桿把物料從間隙中推出，所以物料 從一從一根螺桿轉(zhuǎn)到另一根螺桿呈根螺桿轉(zhuǎn)到另一根螺桿呈形前進。嚙合區(qū)具有形前進。嚙合區(qū)具有很高剪切速度、很好的自潔功能；很高剪切速度、很好的自潔功能； 異向雙螺桿異向雙螺桿的兩根螺桿

21、是對稱的，由于旋轉(zhuǎn)方向的兩根螺桿是對稱的，由于旋轉(zhuǎn)方向的不同，的不同， 一根螺桿上物料螺旋前進的道路被一根螺桿上物料螺旋前進的道路被 另另一根羅根的螺棱堵死，不能形成一根羅根的螺棱堵死，不能形成“”形運動。形運動。 6.4 幾種制品的擠出工藝幾種制品的擠出工藝 管材是用于管材是用于輸送液體、固體、氣體輸送液體、固體、氣體，并可以作為電，并可以作為電線、電纜護套和結(jié)構(gòu)材料。擠出管材的主要聚合物有：線、電纜護套和結(jié)構(gòu)材料。擠出管材的主要聚合物有：聚氯乙烯聚氯乙烯(硬質(zhì)與軟質(zhì)硬質(zhì)與軟質(zhì))、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS、聚酰、聚酰胺、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、天然膠、丁腈膠和橡膠、胺、聚碳酸酯、

22、聚四氟乙烯、天然膠、丁腈膠和橡膠、塑料的混合物。塑料的混合物。 塑料、橡膠管材的突出塑料、橡膠管材的突出優(yōu)點優(yōu)點是：相對密度小；電絕是：相對密度??；電絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良；安裝、施工方便，維修容易；緣性、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良；安裝、施工方便，維修容易；單位能耗低，成本低廉。單位能耗低，成本低廉。6.4.1 管材的擠出管材的擠出 擠出成型方法可以生產(chǎn)多種多樣的連續(xù)制品擠出成型方法可以生產(chǎn)多種多樣的連續(xù)制品管、棒、型材、板、片、薄膜、絲管、棒、型材、板、片、薄膜、絲等，每一種制品的等，每一種制品的工藝、設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)都各具特色，下面介紹幾種常工藝、設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)都各具特色，下面介紹幾種常見擠出制品的成

23、型工藝及設(shè)備。見擠出制品的成型工藝及設(shè)備。 6.4.1.1 管材擠出的主要設(shè)備管材擠出的主要設(shè)備 機頭機頭 機頭一般由三種類型機頭一般由三種類型A 直通式機頭直通式機頭1-橡皮塞橡皮塞 2-定徑套定徑套 3-口?？谀?4-芯模芯模 5-調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)螺栓 6-分流錐分流錐 7-芯模支架芯模支架 8-模體模體 9一柵板一柵板 圖圖6-29 直通式機頭直通式機頭物料在機頭和擠出機流動方向一致，是一種使用普遍的機頭。物料在機頭和擠出機流動方向一致，是一種使用普遍的機頭。 機頭料流與擠出機料流方向呈直角機頭料流與擠出機料流方向呈直角 。這種結(jié)構(gòu)芯。這種結(jié)構(gòu)芯棒的一端為支承端，由于不存在分流器支架，熔料從

24、棒的一端為支承端，由于不存在分流器支架，熔料從機頭一端進入到芯棒對面匯集，只可能產(chǎn)生一條接縫機頭一端進入到芯棒對面匯集，只可能產(chǎn)生一條接縫線。這種結(jié)構(gòu)為內(nèi)徑定型法擠管提供方便，但芯棒設(shè)線。這種結(jié)構(gòu)為內(nèi)徑定型法擠管提供方便，但芯棒設(shè)計難度較大。計難度較大。 B 直角機頭直角機頭圖圖6-30 直角機頭直角機頭 料流先流過一個彎形流道再進入機頭一側(cè)料流先流過一個彎形流道再進入機頭一側(cè)，料流包芯棒后沿機頭軸線方向流出。這種設(shè)計可料流包芯棒后沿機頭軸線方向流出。這種設(shè)計可使管材的擠出方向與擠出機呈使管材的擠出方向與擠出機呈任意角度任意角度；亦可與；亦可與擠出機螺桿軸線相平行。它非常適合大口徑管的擠出機螺

25、桿軸線相平行。它非常適合大口徑管的高速擠出，但機頭結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價較高。高速擠出，但機頭結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價較高。C 偏心機頭偏心機頭圖圖6-31 偏心機頭偏心機頭1-進水進水 2-空氣空氣 3-出水出水 4-機頭連接圈機頭連接圈 5-絕緣材料絕緣材料 6-空氣通道空氣通道 6-水冷卻套水冷卻套 定型裝置定型裝置 內(nèi)壓法內(nèi)壓法1-芯棒芯棒 2-口?？谀?3-定徑套定徑套 4-管子管子 5-塞子塞子圖圖6-31 內(nèi)壓定徑內(nèi)壓定徑 管材的定型大體有兩種方式：定外徑的方式和定內(nèi)徑的方式。管材的定型大體有兩種方式：定外徑的方式和定內(nèi)徑的方式。 我國塑料管材尺寸規(guī)定為外徑公差，故多采用定外徑的方式定型。

26、我國塑料管材尺寸規(guī)定為外徑公差，故多采用定外徑的方式定型。 真空法真空法 真空法采用真空法采用管管外抽真空，使管材外抽真空，使管材表面吸附在定型套表面吸附在定型套內(nèi)壁內(nèi)壁冷卻定外徑尺冷卻定外徑尺寸的方法。寸的方法。 1-水槽水槽 2-口模口模 3-芯模芯模 4-密封圈密封圈 5-定型定型管管 6- 密封蓋密封蓋 7-測壓閥測壓閥 8-噴霧環(huán)噴霧環(huán)圖圖6-32 管式真空定型裝置管式真空定型裝置 從冷卻定型套出來的管材，未得到充分冷卻，為防止變形，從冷卻定型套出來的管材，未得到充分冷卻，為防止變形，必須排出管壁中的余熱，使之達到或接近室溫。冷卻方法有多必須排出管壁中的余熱，使之達到或接近室溫。冷卻

27、方法有多種。種。 冷卻裝置冷卻裝置 浸沒式水槽浸沒式水槽 1-進水管進水管 2-排水管排水管 3-輪子輪子 4-隔板隔板 5-槽體槽體 6-支架支架 7-螺絲撐桿螺絲撐桿圖圖6-33 浸沒式水槽浸沒式水槽噴淋式水槽噴淋式水槽 1-噴水頭噴水頭 2-導(dǎo)輪導(dǎo)輪 3-支架支架 4-輪子輪子 5-導(dǎo)輪調(diào)整機構(gòu)導(dǎo)輪調(diào)整機構(gòu) 6-手輪手輪 7-箱體箱體 8-箱蓋箱蓋圖圖6-34 噴淋式水槽噴淋式水槽 牽引裝置牽引裝置 1-皮帶輪皮帶輪 2-履帶履帶 3-塑料管塑料管圖圖6-35 滾輪式牽引機構(gòu)滾輪式牽引機構(gòu) 圖圖6-36 履帶式牽引示意圖履帶式牽引示意圖 切割裝置切割裝置 切割裝置是將連續(xù)擠出的管材，根據(jù)

28、需切割裝置是將連續(xù)擠出的管材，根據(jù)需要長度自動或半自動切斷的設(shè)備。要長度自動或半自動切斷的設(shè)備。 6.4.1.2 管材擠出成型工藝管材擠出成型工藝壓縮空氣壓力和真空度：壓縮空氣壓力和真空度： 若為真空定型套定型，真空度一般為若為真空定型套定型，真空度一般為0.40.07MPa 若為內(nèi)壓法外徑定型，一般壓縮空氣為若為內(nèi)壓法外徑定型，一般壓縮空氣為0020.05MPa,壓力要穩(wěn)定壓力要穩(wěn)定。螺桿轉(zhuǎn)數(shù)：螺桿轉(zhuǎn)數(shù)：單螺桿擠出機單螺桿擠出機825r/min；雙螺桿擠出機；雙螺桿擠出機1530r/min. 牽引速度：牽引速度：一般比機出現(xiàn)速度快一般比機出現(xiàn)速度快1%10%，根據(jù)管材的比厚調(diào)節(jié)。，根據(jù)管材的

29、比厚調(diào)節(jié)。 樹脂樹脂捏合捏合造造粒粒雙螺桿擠出成型雙螺桿擠出成型過篩過篩助劑助劑稱量稱量單螺桿擠出單螺桿擠出冷卻冷卻定型定型切割切割牽引牽引成品成品 混合混合510min，物料升溫到，物料升溫到120，加發(fā)泡劑停止加熱，再混合，加發(fā)泡劑停止加熱，再混合510min。擠出機加熱段：。擠出機加熱段：135145 、170180 、180190 ；機；機頭溫度為頭溫度為165175 ；口模溫度；口模溫度145155 ；螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；螺桿轉(zhuǎn)數(shù)1418r/min。6.4.1.3 聚氯乙烯發(fā)泡管材的成型聚氯乙烯發(fā)泡管材的成型 原料及配方原料及配方 工藝流程工藝流程 成型條件成型條件 物料配比(質(zhì)量比)物料配比

30、(質(zhì)量比)聚氯乙烯100填料510穩(wěn)定劑35發(fā)泡劑0.20.8潤滑劑0.53其他助劑010表表6-1 低法泡聚氯乙烯管的生產(chǎn)配方低法泡聚氯乙烯管的生產(chǎn)配方擠出擠出配料配料口模成型口模成型噴淋冷卻噴淋冷卻真空定型真空定型牽引牽引發(fā)泡管材發(fā)泡管材 管材性質(zhì)管材性質(zhì) 表表6-2 低法泡聚氯乙烯管主要性能低法泡聚氯乙烯管主要性能項目項目測試結(jié)果測試結(jié)果外觀外觀光滑、無裂口、雜質(zhì)等光滑、無裂口、雜質(zhì)等密度密度/g.cm-30.81.1拉伸強度拉伸強度/MPa21斷裂伸長率斷裂伸長率/%38落球沖擊落球沖擊200g/1.7m 三根管無破裂三根管無破裂6.4.2 吹塑薄膜的擠出吹塑薄膜的擠出 吹塑薄膜是將塑

31、料擠成薄壁胚，并趁熱用壓縮空氣將其吹脹，徑吹塑薄膜是將塑料擠成薄壁胚，并趁熱用壓縮空氣將其吹脹，徑定型的薄膜。一般薄膜厚度為定型的薄膜。一般薄膜厚度為0.010.25mm。 吹塑法生產(chǎn)薄膜的樹脂品種有：聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙吹塑法生產(chǎn)薄膜的樹脂品種有：聚氯乙烯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。6.4.2.1 吹塑薄膜吹塑薄膜擠出的主要設(shè)備擠出的主要設(shè)備 機頭機頭 幾種常見機頭：幾種常見機頭： 圖圖6-38 十字形機頭十字形機頭1-口?？谀?2-分流錐分流錐 3-調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘4-進氣管進氣管 5-模體模體分流器支架分流器支架機頭內(nèi)存料少，不易分解機頭內(nèi)

32、存料少，不易分解機頭內(nèi)存料大，易分解機頭內(nèi)存料大，易分解 圖圖6-37芯棒式機頭芯棒式機頭1-芯棒軸芯棒軸 2-口?？谀?3-調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘 4-壓空管入口壓空管入口 5-機頸機頸 圖圖6-39 旋轉(zhuǎn)式機頭旋轉(zhuǎn)式機頭1-口?？谀?2-芯模芯模 3-旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)體 4-支撐體支撐體 5, 10-齒輪齒輪 6-絕緣環(huán)絕緣環(huán) 7,9-銅環(huán)銅環(huán) 8-碳刷碳刷 11-空芯軸空芯軸 機頭的芯棒可以轉(zhuǎn)動。還有口模旋機頭的芯棒可以轉(zhuǎn)動。還有口模旋轉(zhuǎn)式或內(nèi)外一起互逆旋轉(zhuǎn)式。轉(zhuǎn)式或內(nèi)外一起互逆旋轉(zhuǎn)式。 旋轉(zhuǎn)式機頭適合加工聚乙烯和聚丙旋轉(zhuǎn)式機頭適合加工聚乙烯和聚丙烯薄膜。烯薄膜。圖圖6-40 普通風(fēng)環(huán)節(jié)結(jié)示意圖普通

33、風(fēng)環(huán)節(jié)結(jié)示意圖1-調(diào)節(jié)風(fēng)量螺紋調(diào)節(jié)風(fēng)量螺紋 2-出風(fēng)口出風(fēng)口 3-蓋子蓋子 4-風(fēng)環(huán)體風(fēng)環(huán)體 冷卻裝置冷卻裝置 圖圖6-41 雙風(fēng)口減壓風(fēng)環(huán)雙風(fēng)口減壓風(fēng)環(huán) 1-泡管泡管 2-上風(fēng)口上風(fēng)口 3-下風(fēng)口下風(fēng)口 4-機頭機頭 5-減壓風(fēng)環(huán)減壓風(fēng)環(huán) 6-減壓室減壓室 7-氣流分布氣流分布風(fēng)風(fēng)圖圖6- 41 人字板結(jié)構(gòu)示意人字板結(jié)構(gòu)示意 卷曲裝置卷曲裝置 人字板人字板 牽引裝置牽引裝置 人字板的張開角度，可根據(jù)泡管直人字板的張開角度，可根據(jù)泡管直徑大小進行調(diào)節(jié)，一般在徑大小進行調(diào)節(jié)，一般在2030 之間，角度過大，雖操作方便，但之間，角度過大，雖操作方便，但薄膜易發(fā)生皺折，角度太小，開車引薄膜易發(fā)生皺折

34、，角度太小，開車引膜困難。膜困難。有一對牽引輥組成，其中一個為鋼輥，另一個為表面覆有橡膠的輥。有一對牽引輥組成，其中一個為鋼輥，另一個為表面覆有橡膠的輥。吹塑工藝流程有：平擠平吹、平擠上吹和平擠下吹。吹塑工藝流程有：平擠平吹、平擠上吹和平擠下吹。 采用水平式機頭，料流阻力小，機頭和輔機結(jié)構(gòu)簡單，安裝和采用水平式機頭，料流阻力小，機頭和輔機結(jié)構(gòu)簡單，安裝和操作都方便。但由于熱空氣的上升，使膜管上下兩方向冷卻不均，操作都方便。但由于熱空氣的上升，使膜管上下兩方向冷卻不均，厚度公差大。厚度公差大。平擠平吹平擠平吹平擠平吹法主要用于聚乙烯和聚氯乙烯小膜平擠平吹法主要用于聚乙烯和聚氯乙烯小膜圖圖6-42

35、 平擠平吹生產(chǎn)工藝平擠平吹生產(chǎn)工藝6.4.2.2 吹塑薄膜成型工藝吹塑薄膜成型工藝(1) 工藝流程工藝流程 有利于冷卻，特別適宜粘度小的原料及要求透明度高的薄膜，有利于冷卻，特別適宜粘度小的原料及要求透明度高的薄膜，如聚丙烯，聚酰胺等。如聚丙烯，聚酰胺等。平擠上吹平擠上吹不利于熱量的擴散，主要用于聚氯乙烯和聚乙烯薄膜。不利于熱量的擴散，主要用于聚氯乙烯和聚乙烯薄膜。平擠下吹平擠下吹圖圖6-43 平擠上吹生產(chǎn)工藝平擠上吹生產(chǎn)工藝圖圖6-44 平擠下吹生產(chǎn)工藝平擠下吹生產(chǎn)工藝 以聚乙烯為例，研究成型溫度、吹脹比、拉伸比、冷卻速度對以聚乙烯為例，研究成型溫度、吹脹比、拉伸比、冷卻速度對薄膜性能的影響

36、。薄膜性能的影響。 (2)(2)成型條件對薄膜性能的影響成型條件對薄膜性能的影響 A 成型溫度的影響成型溫度的影響成型溫度成型溫度/拉伸強度拉伸強度/MPa120140160200180010203040220縱縱橫橫成型溫度成型溫度/斷裂伸長率斷裂伸長率/ %1201401602001800100200300400縱縱橫橫圖圖6-45 成型溫度成型溫度-拉伸強度拉伸強度圖圖6-46 成型溫度成型溫度-斷裂伸長率斷裂伸長率成型溫度成型溫度/透明度下降透明度下降140150170160圖圖6-47 成型溫度成型溫度-透明度透明度吹脹比吹脹比拉伸強度拉伸強度/MPa1243010203040縱縱橫

37、橫圖圖6-48 吹脹比吹脹比-拉伸強度拉伸強度B 吹脹比吹脹比 dWdWa637. 02a 薄膜吹脹比薄膜吹脹比W-薄膜的折經(jīng)薄膜的折經(jīng)d- 口膜直徑口膜直徑吹脹比吹脹比沖擊強度沖擊強度/kJ/m212430100200圖圖6-50 吹脹比吹脹比-沖擊強度沖擊強度吹脹比吹脹比撕裂強度撕裂強度/MPa124300.51.01.5縱縱橫橫圖圖6-49 吹脹比吹脹比-撕裂強度撕裂強度吹脹比吹脹比透明度下降透明度下降1230圖圖6-52 吹脹比與透明度吹脹比與透明度吹脹比吹脹比斷裂伸長率斷裂伸長率/%1230400600800縱縱橫橫圖圖6-51 吹脹比與斷裂伸長率吹脹比與斷裂伸長率200C 拉伸比拉

38、伸比 牽引速度牽引速度/m.min-1透明度下降透明度下降51020150圖圖6-50 牽引速度與透明度牽引速度與透明度拉伸強度拉伸強度/MPa48120203040縱縱橫橫圖圖6-51 牽引速度與拉伸強度牽引速度與拉伸強度10牽引速度牽引速度/m.min-1D 冷卻速度冷卻速度 可以通過擠出成型的方法制成橫向截面非圓形、可以通過擠出成型的方法制成橫向截面非圓形、環(huán)形的各種形狀，稱這種連續(xù)型材為異型材。如：環(huán)形的各種形狀，稱這種連續(xù)型材為異型材。如：塑料門、窗框、樓梯扶手、壁材、門板、線槽等建塑料門、窗框、樓梯扶手、壁材、門板、線槽等建筑材料，異型材在建筑、家具、電器、土木等領(lǐng)域筑材料，異型材在建筑、家具、電器、土木等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。圖得到廣泛應(yīng)用。圖6-52是一些異型材的截面形狀。是一些異型材的截面形狀。 擠出異型材的聚合物有聚氯乙烯、擠出異型材的聚合物有聚氯乙烯、ABS、聚乙烯、