第6章+塑料成型加工原理+擠出-精簡

第六章塑料成型加工原理CONTENT6.1概述(General)6.2口模成型(TheDieForming)6.3模塑和鑄塑(MoldingandMoulding)6.4壓延成型(CalenderingForming)何謂塑料可塑

可以借助成型工具，在一定的溫度和壓力下塑制成各種形狀和尺寸的制品。有機(jī)高分子材料

應(yīng)用最廣：遍及人們生活的各個(gè)領(lǐng)域

產(chǎn)量最大：2005年全球料塑產(chǎn)量達(dá)2億噸

品種最多：300多種或上千種6.1概述(General)1838年，A．Parker制備出了第一種人造塑料——硝酸纖維素，并在1862年倫敦的國際展覽會(huì)上展出。當(dāng)時(shí)，人們希望該材料能替代象牙一類的天然材料，被稱為Parkesine。1840年，Goodyear和Hancock針對(duì)天然橡膠開發(fā)了“硫化”工序，達(dá)到消除黏性增加彈性的目的。通過加入硫磺粉末在橡膠本體中產(chǎn)生了額外的化學(xué)鍵，從而使得天然橡膠性能發(fā)生改變。1851年，硬質(zhì)橡膠實(shí)現(xiàn)商品化。1872年，紐約的J.Hyatt在高溫高壓下制備了低硝酸含量的硝酸纖維素，俗稱賽璐珞，并申請了專利。它是第一種具有商業(yè)價(jià)值的塑料，也是在1907年Bakeland開發(fā)出酚醛塑料前唯一的商品塑料。而由苯酚和甲醛反應(yīng)制得酚醛塑料則是最古老的真正意義上的合成塑料。賽璐珞與塑料的歷史第一個(gè)合成塑料（1872年工業(yè)化）

賽璐珞celluloid

(Xylonite)

假象牙；電影膠片發(fā)明人：Parkesine,JohnHyatt即硝化纖維或纖維素硝酸酯+樟腦特點(diǎn)：堅(jiān)硬合適的韌性在潛入物體周圍有“后收縮”缺點(diǎn)：易燃、不耐化學(xué)腐蝕賽璐珞制造的乒乓球和眼鏡架一些通用聚合物的大致開發(fā)時(shí)間汽車刮雨器的馬達(dá)系統(tǒng)塑鋼門窗塑料的應(yīng)用—遍及人們生活的各個(gè)領(lǐng)域塑料的組成與配制增塑劑穩(wěn)定劑：熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑填充劑（填料）：無機(jī)粉末增強(qiáng)劑：玻璃纖維、碳纖維、硼纖維著色劑潤滑劑抗靜電劑阻燃劑……助劑塑料的組成:樹脂和助劑塑料的組成與配制熱塑性塑料的配制

粉狀樹脂助劑

熱固性塑料的配制粉狀配料：單體混合混合機(jī)或捏合機(jī)擠出螺桿擠出機(jī)切粒機(jī)切粒包裝縮聚達(dá)到一定黏度即一定分子量的樹脂+助劑干燥粉碎過篩包裝熱固性塑料的配制團(tuán)塊狀料的配制單體層壓板、棒材的制備

塑料的組成與配制縮聚樹脂一定黏度的膠液溶劑纖維增強(qiáng)劑+團(tuán)狀料烘干包裝配制樹脂膠液（含固化劑）浸漬增強(qiáng)劑（紙張、織物）烘干壓制固化塑料加工的概念塑料加工(PlasticsProcessing)是將塑料物料轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)用制品的各種工藝和工程。即在加工條件下使塑料物料通過形變和流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足使用性能的所需形狀產(chǎn)品。塑料加工方法分類(一)

根據(jù)加工工藝、方法和加工時(shí)塑料物料的特點(diǎn)，塑料的成型加工有不同分類方法。按塑料成型加工過程的運(yùn)作方式，有連續(xù)法(Continuous)、半連續(xù)法(Semi-continuous)和間歇法(Intermittent)加工技術(shù)之分。連續(xù)法加工技術(shù)有以下特點(diǎn)

①加工成型過程為連續(xù)運(yùn)作方式，生產(chǎn)的任一環(huán)節(jié)或步驟在運(yùn)行時(shí)間中均不產(chǎn)生任何間斷，加工物料按預(yù)定程序和運(yùn)行時(shí)間從前一崗位自動(dòng)地進(jìn)入下一崗位；②每一種制品具有各自特定的，且生產(chǎn)過程中均保持不變的斷面形狀和尺寸，而制品的長度是連續(xù)地形成的，且不受限制。但根據(jù)產(chǎn)品用途和運(yùn)輸方便在生產(chǎn)過程被切取成所需長度；③加工過程各生產(chǎn)環(huán)節(jié)或崗位始終只起到各自的特殊作用，實(shí)現(xiàn)物料在該位置上的加工或特定的轉(zhuǎn)變。半連續(xù)法的特點(diǎn)

①加工過程為連續(xù)運(yùn)作方式，但制品生產(chǎn)按工序進(jìn)行有規(guī)律的循環(huán)運(yùn)作，循環(huán)中一個(gè)工序或崗位運(yùn)作時(shí)，其他工序或崗位可處于暫停運(yùn)作或準(zhǔn)備狀態(tài)；②成型產(chǎn)品為具有特定形狀的單個(gè)制品，制品在加工過程中是逐個(gè)制備的，每個(gè)制品均按相同的運(yùn)作步驟或時(shí)間進(jìn)行生產(chǎn)；③制品生產(chǎn)過程，生產(chǎn)線中的設(shè)備分別完成各自的特定作用，按預(yù)先設(shè)定的程序和運(yùn)作時(shí)間周期性地對(duì)物料實(shí)施加工和轉(zhuǎn)變。間歇法加工技術(shù)的特點(diǎn)

間歇法加工技術(shù)部分地類似于半連續(xù)法加工技術(shù)，產(chǎn)品均為具有特定形狀的單個(gè)制品，每個(gè)制品生產(chǎn)過程大致有相同的工序步驟，但工藝條件和加工運(yùn)作時(shí)間均可產(chǎn)生較大波動(dòng)而不能用有規(guī)律的循環(huán)程序進(jìn)行運(yùn)作。這類加工方法中自動(dòng)化程度較低，含有相當(dāng)?shù)氖止げ僮鬟\(yùn)作方式。塑料加工方法分類(二)按塑料加工時(shí)的物態(tài)特征，有熔體加工技術(shù)和固態(tài)加工技術(shù)之分。熔體加工技術(shù)是指塑料物料在其熔流溫度Tf范圍進(jìn)行加工成型的方法，注射成型、擠出吹塑成型、擠出成型、壓延成型、涂覆成型和浸涂成型等均為熔體加工技術(shù)。固態(tài)加工技術(shù)是當(dāng)塑料物料在高于玻璃化溫度Tg以上和低于其熔流溫度Tf以下溫度區(qū)間進(jìn)行加工如塑料片材的熱成型、真空成型和壓力成型等。塑料加工方法分類(三)按原料-半成品-成品間關(guān)系來分，塑料制品生產(chǎn)方法又有一次成型技術(shù)和二次成型技術(shù)之分。一次成型是通過加熱使塑料物料處于黏流態(tài)的條件下，經(jīng)過流動(dòng)、成型和冷卻硬化(或交聯(lián)固化)，而將塑料物料制成各種形狀的制品的方法；二次成型則是利用一次成型所得的片、背、板等塑料成品，加熱使其處于類橡膠狀態(tài)(在材料的Tg—Tf或Tm間)，通過外力作用使其形變而成型為各種較簡單形狀，再經(jīng)冷卻定型而得產(chǎn)品。原料種類（性質(zhì)）成型方式制品的用途制品形狀一次成型二次成型擠出成型注射成型模壓成型鑄塑成型模壓燒結(jié)成型傳遞模塑壓延成型中空吹塑成型熱成型拉幅薄膜成型冷成型塑料加工方法分類(三)塑料加工方法分類(四)

綜合各種加工方法的本質(zhì)和規(guī)律，將這些成型方法歸類為口模成型，模塑成型，壓延成型及二次成型

6.2.1概述(General)6.2.2螺桿擠出機(jī)

(TheScrewExtruder)6.2.3擠出成型原理(ThePrinciplesofExtrusion)6.2.4擠出成型過程及影響因素

(ExtrusionFormingandEffectFactors)6.2.5幾種典型制品的擠出成型

(TheExtrusionofTypicalProducts)6.2口模成型(TheDieForming)6.2.1概述6.2.1.1定義擠出成型亦稱口模成型，即借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的聚合物物料在壓力推動(dòng)下，強(qiáng)行通過口模并冷卻而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的成型方法。管材擠出生產(chǎn)線擠出過程：第一階段固體輸送（Conveying）固體熔融（Melting）混合均化（Mixing）增壓泵送（Pumping）第二階段口模成型（DieForming）制品定型（ProductSizing）制品冷卻（ProductCooling）切割或卷?。–uttingorfurling）1.按塑化方式分類(PlasticatingManner)1）干法擠出(DryExtrusion)2）濕法擠出(WetExtrusion)2.按加壓方式分類(PressuringManner)1）連續(xù)擠出(ContinuousExtrusion)2）間歇擠出(IntermittentExtrusion)6.2.1.2擠出成型的分類(Classification)近80％的塑料材料需要用擠出成型，擠出設(shè)備廣泛用于塑料材料的塑化、熔體輸送和泵送加壓，從而成為其他成型方法的基礎(chǔ)。6.2.1.3擠出成型在聚合物加工中的地位塑化能力強(qiáng)生產(chǎn)效率高材料適應(yīng)寬產(chǎn)品范圍大突出的優(yōu)點(diǎn)用于注射成型用于中空吹塑用于聚合物混煉擠出片材用于二次成型用于壓延成型的物料塑化6.2.2螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)(The

MainStructureoftheScrewExtruder)單螺桿擠出機(jī)SingleScrewExtruder雙螺桿擠出機(jī)TwinScrewExtruder

一．單螺桿擠出機(jī)單螺桿擠出機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括：傳動(dòng)裝置，加料裝置、機(jī)筒、螺桿、機(jī)頭和口模及溫控裝置等6個(gè)部分單螺桿擠出機(jī)基本結(jié)構(gòu)控制單元Controlunit加料裝置Feedingunit驅(qū)動(dòng)裝置Drivingunit料筒Barrel螺桿Screw口模Die

傳動(dòng)裝置就是帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，通常由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和軸承組成。電動(dòng)機(jī)：電磁調(diào)速直流調(diào)速變頻調(diào)速油壓電動(dòng)機(jī)減速器：擺線針輪式齒輪減速器蝸輪減速器

目前我國擠出機(jī)的變速范圍一般為161.傳動(dòng)裝置擠出機(jī)常見的傳動(dòng)形式直流電動(dòng)機(jī)－擺線針輪減速器調(diào)速電動(dòng)機(jī)－無級(jí)變速器整流子電動(dòng)機(jī)－渦輪減速箱油壓電動(dòng)機(jī)－齒輪減速1）料斗：一般利用圓柱形，圓錐形，圓柱－圓錐形等，料斗內(nèi)應(yīng)設(shè)有切斷斷流，卸除余料，干燥，預(yù)熱裝置等裝置2）加料方式：

重力上料

強(qiáng)制上料2.加料裝置普通料斗真空料斗喂料類型VariousHoppers攪拌加料器螺旋加料器變量加料器強(qiáng)制喂料料斗Forced-feedhopper3.擠出機(jī)機(jī)筒（Barrel）機(jī)筒是擠出機(jī)的主要部件之一，物料的塑化和加壓都在其中進(jìn)行，壓力可達(dá)30～50MPa,溫度150～410℃，因此機(jī)筒可看作受熱、受壓容器，要求高強(qiáng)度，耐磨，耐腐蝕，通常機(jī)筒由鋼制外殼和合金鋼內(nèi)襯共同組成，目前多采用38CrMoAl和Xaloy合金。機(jī)筒的結(jié)構(gòu)形式(1)整體式：便于加熱，冷卻系統(tǒng)的設(shè)置與拆裝，而且加熱在軸向分布上較為均勻。單螺桿擠出機(jī)整體式料筒錐形雙螺桿擠出機(jī)整體式料筒平行雙螺桿擠出機(jī)的組裝式機(jī)筒(2)組裝式：由幾段機(jī)筒組裝而成，各段用法蘭螺栓聯(lián)接在一起，破壞了機(jī)筒加熱的均勻性，增加了熱損失。(3)瓣合式：機(jī)筒由兩瓣組裝而成，用螺栓聯(lián)接在一起，便于螺桿拆卸和研究。但同樣破壞了機(jī)筒加熱的均勻性，增加了熱損失。平行雙螺桿擠出機(jī)的瓣合式機(jī)筒4.螺桿（Screw）螺桿功能段固體輸送段(SolidConveyZone)熔融段(MeltingZone)均化段(HomogenizingZone)加料段(FeedingZone)壓縮段(CompressingZone)計(jì)量段(MeteringZone)螺桿結(jié)構(gòu)段普通漸變螺桿普通突變螺桿(1)螺桿各段的作用加料段：自物料入口向前延伸的一段稱為加料段，在加料段中，物料依然是固體，主要作用是使物料受壓，受熱前移，螺槽一般等距等深。融化段：壓縮段是指螺桿中部的一段，物料在這一段中受熱前移并壓實(shí)熔化，同時(shí)也能排氣，壓縮段的螺槽體積逐漸減小。均化段：螺桿最后一段，均化段的作用是使熔體進(jìn)一步塑化均勻，并使料流定量，定壓由機(jī)頭流道均勻擠出，這段螺槽截面是恒等的，但螺槽深度較淺。螺桿三段長度的分配比例

(3)螺桿的結(jié)構(gòu)形式突變形：適于結(jié)晶型塑料漸變形：適于無定形塑料常規(guī)三段式螺桿的缺點(diǎn)在常規(guī)三段螺桿加料段物料為固態(tài)，均化段時(shí)物料為液態(tài)，而壓縮段為固、液兩態(tài)并存于螺槽中，隨著固態(tài)物料的不斷減少，當(dāng)其強(qiáng)度不足以抵抗外力作用時(shí)，固體物料就會(huì)破碎而混到液體物料中。而塑料的導(dǎo)熱性較差，完全將這些固體碎片熔融是很困難的，也是很慢的。這樣就會(huì)形成一部分物料不能徹底熔融，導(dǎo)致溫差，塑化也不均勻。常規(guī)三段螺桿存在著溫度波動(dòng)，必然也會(huì)造成壓力波動(dòng)和產(chǎn)量波動(dòng)大的問題。分離型螺桿(SeparatorScrew)屏障型螺桿(BarrierScrew)分流型螺桿(DiffluentScrew)(4)幾種新型螺桿a.

分離型螺桿(SeparatorScrew)這類螺桿是在螺桿的壓縮段附加一條螺紋，這兩條螺紋把原來一條螺紋形成的螺槽分成兩個(gè)螺槽，一條螺槽與加料段螺槽相通，用來輸送固態(tài)物料；另一條螺槽與均化段相通，用于液態(tài)物料的輸送。這就避免了單螺紋螺桿固液共存于一個(gè)螺槽引起的溫度波動(dòng)。

b.屏障型螺桿屏障型螺桿就是在螺桿的某部位設(shè)立屏障段，使未熔的固態(tài)物料不能通過，并促使固態(tài)物料熔融的一種螺桿。通常情況下，屏障段設(shè)在均化段與壓縮段相交處。屏障型螺桿的雛形

c.分流型螺桿螺桿的某一部位設(shè)置許多突起部分、溝槽或孔道，將螺槽內(nèi)的料流分割，以改變物料的流動(dòng)狀況，改進(jìn)熔融狀況，增強(qiáng)混煉和均化作用，如銷釘螺桿即是它們的代表。Saxton混煉頭Dulmage混煉頭菠蘿混煉頭機(jī)頭和口模通常為一個(gè)整體，機(jī)頭為口模和料筒之間的過渡部分，口模是制品橫截面的成型部件。機(jī)頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的聚合物熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運(yùn)動(dòng)，使物料進(jìn)一步塑化均勻，并將熔體均勻而平穩(wěn)地導(dǎo)入口模，還賦予必要的成型壓力，使物料易于成型和所得制品密實(shí)?？谀榫哂幸欢ń孛嫘螤畹耐ǖ?，聚合物熔體在口模中流動(dòng)時(shí)取得所需形狀，并被口模外的定型裝置和冷卻系統(tǒng)冷卻硬化而成型。5機(jī)頭和口模a.機(jī)頭和口模的理論分區(qū)

（1）口模集流腔：把流入口模的聚合物熔體流分布在整個(gè)截面上，該斷面的形狀與最終產(chǎn)品相似，而與熔體輸出裝置的出口形狀不同。（2）過渡流道：它使聚合物熔體以流線型流入最終的口模出口。（3）模唇：它賦予擠出物以適當(dāng)?shù)臄嗝嫘螤?，并使熔體“忘記”在區(qū)域（1）和區(qū)域（2）中不均勻的流動(dòng)歷史。擠出機(jī)集流腔節(jié)流棒模唇口模結(jié)構(gòu)示意圖彈性模唇節(jié)流棒集流腔過渡流道過渡流道擠出物

包括過濾網(wǎng)，多孔板，分流器，模芯，機(jī)頸和口模。

多孔板和過濾網(wǎng)的作用是使物料由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，阻止雜質(zhì)和未塑化的物料通過，以及增加料流背壓，使制品更加密實(shí)，分流器，模芯，口模則隨不同制品而異。b.機(jī)頭和口模的主要組成部件過濾網(wǎng)換網(wǎng)器直通式管材口模示意圖

熔融料的流道應(yīng)十分光滑，表面粗糙度Ra不低于1.6mm并呈流線形，流道不能突然擴(kuò)大或縮小，更不能有死角。

為保證物料通過口模后具有規(guī)定的斷面形狀和足夠的定型時(shí)間，口模應(yīng)有足夠的成型長度。

機(jī)頭成型部分橫截面的大小，必須保證物料有足夠的壓力，使得制品密實(shí)并消除拼縫線，因此物料在機(jī)頭中應(yīng)保持一定的壓縮比。在滿足強(qiáng)度的條件下，結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊。對(duì)機(jī)頭和口模的要求加熱裝置(HeatingDevice)冷卻裝置(CoolingDevice)溫度測定(Temp.Measurement)控制裝置(ControlDevice)6.溫控裝置a.熱載體加熱利用熱載體（蒸氣、油等）作為加熱介質(zhì)的加熱方法稱為熱載體加熱.b.電阻加熱c.電感加熱通過電磁感應(yīng)在機(jī)筒產(chǎn)生電的渦流使機(jī)筒發(fā)熱，從而達(dá)到加熱機(jī)筒中物料的目的.d.

紅外加熱(1)加熱裝置電阻加熱器電感加熱器鑄鋁電加熱器電感應(yīng)加熱器(2）冷卻裝置①風(fēng)冷卻：優(yōu)點(diǎn)是冷卻比較柔和，缺點(diǎn)是冷卻速度慢，體積大，噪聲大，易使外界溫度影響.②水冷卻：比風(fēng)冷速度快，體積小，噪聲低，但易造成急冷，冷卻水管結(jié)垢。③油冷卻：可克服以上缺點(diǎn)，但成本較高。a.機(jī)筒的冷卻水冷卻料筒風(fēng)冷卻料筒擠出機(jī)料筒的冷卻b.螺桿的冷卻c.料斗座的冷卻(3)溫度測量與控制a.溫度的測量①熱電偶(Thermocouple)②電阻溫度計(jì)(ResistanceThermometer)

③熱敏電阻(ThermosensitiveResistance)

b.控溫方法①手動(dòng)控制，也叫調(diào)壓器控制，精度較差。②位式調(diào)節(jié)③時(shí)間比例調(diào)節(jié)④PID調(diào)節(jié)（比例積分微分控制）位式溫度控制時(shí)間比例控制溫度控制方式1)原料輸送干燥(Convey&Dry)2)定型冷卻(Sizing&Cooling)3)牽引裝置(DrawingDevice)4)切割裝置(CuttingDevice)5)其他輔助裝備(OtherDevices)7.輔助設(shè)備(AuxiliaryDevices)雙螺桿擠出機(jī)的組成雙螺桿擠出機(jī)的分類螺桿的螺紋元件雙螺桿擠出機(jī)的工作特性二.雙螺桿擠出機(jī)TwinScrewExtruder雙螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)MainStructureofaTwinScrewExtruder①機(jī)筒②螺桿③加熱器④機(jī)頭⑤傳動(dòng)裝置⑥加料裝置⑦機(jī)座MainStructureofaTwinScrewExtruder雙螺桿擠出機(jī)的主要結(jié)構(gòu)12234567雙螺桿擠出機(jī)的分類嚙合類型旋轉(zhuǎn)方向非嚙合型部分嚙合型全嚙合型同向反向結(jié)構(gòu)形狀平行雙螺桿錐形雙螺桿全嚙合型非嚙合型部分嚙合型雙螺桿擠出機(jī)螺桿的嚙合類型雙螺桿擠出機(jī)螺桿的旋轉(zhuǎn)方向同向反向(向內(nèi))反向(向外)平形雙螺桿錐形雙螺桿雙螺桿擠出機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)螺桿的螺紋元件根據(jù)用途一般采用積木式，其元件主要有:①螺紋塊②捏合塊③齒形塊1.強(qiáng)制輸送作用

在同向旋轉(zhuǎn)嚙合的雙螺桿擠出機(jī)中，兩根螺桿相互嚙合，嚙合處一根螺桿的螺紋插入另一根螺桿的螺槽中，使其在物料輸送過程中不會(huì)產(chǎn)生倒流或滯流。無論螺槽是否填滿。輸送速度基本保持不變，具有最大的強(qiáng)制輸送性。同時(shí)，螺紋嚙合處對(duì)物料剪切過程使物料的表層得到不斷地更新，增進(jìn)了排氣效果，因此雙螺桿擠出機(jī)比單螺桿擠出機(jī)具有更好的排氣性能。雙螺桿擠出機(jī)的工作特性2.混合作用

由于兩根螺桿相互嚙合，物料在擠出過程中進(jìn)行著比單螺桿擠出機(jī)中更為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，不斷受到縱向橫向的剪切混合，從而產(chǎn)生大量熱能，使物料加熱更趨均勻，達(dá)到較高的塑化質(zhì)量。3.自潔作用

反同旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，在嚙合處的螺紋和螺槽間存在速度差，相互擦離過程中，相互剝離黏附在螺桿上的物料，使螺桿得到自潔。同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿，在嚙合處兩根螺桿的運(yùn)動(dòng)方向相反，相對(duì)速度更大，因此能剝?nèi)ジ鞣N積料，有更好的自潔作用。1.螺桿直徑(ScrewDiameter)

2.螺桿長徑比(L/Ds)(Length/DiameterRatio)3.螺桿的轉(zhuǎn)向(RotationDirection)4.壓縮比(ε)(CompressingRatio)5.螺桿轉(zhuǎn)速(N)(ScrewSpeed）6.雙螺桿的中心距(DistanceBetweenScrews)7.螺桿與料筒間隙(Clearance)8.螺槽深度(ChannelDepth)雙螺桿出機(jī)的主要參數(shù)6.2.3擠出成型原理

(ThePrinciplesofExtrusion)6.2.3.1固體輸送(SolidConvey)6.2.3.2熔融理論(MechanismofMelting)6.2.3.3熔體輸送(MeltConvey)6.2.3.4螺桿和機(jī)頭的特性曲線

（TheSpecificCurve oftheScrew&Die)①物料與螺槽和料筒內(nèi)壁所有邊緊密接觸，形成固體塞或固體床，并以恒定的速率移動(dòng)；②略去螺翅與料筒的間隙，物料重力和密度變化等的影響；③螺槽深度是恒定的，壓力只是螺桿長度的函數(shù)，摩擦系數(shù)與壓力無關(guān)；④螺槽中固體物料像彈性固體塞一樣移動(dòng)。4.3.1固體輸送理論假設(shè)：6.2.3.2熔化理論1.熔化過程的實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象分析

采用可視化擠出機(jī)觀察物料的熔化過程,或者穩(wěn)定擠出過程中進(jìn)行緊急剎車，驟冷，然后抽出螺桿，取螺槽中的物料分析其熔化狀態(tài)。高密度聚乙烯的熔化過程分析觀察結(jié)果物料在螺槽分成三個(gè)區(qū)域：固體床、熔池、熔膜。熔池截面積隨螺紋向前推進(jìn)逐漸增大，固體床則逐漸減少。

目前廣為接受的熔化理論由E·Tadoman等人提出的熔化過程模型

2.熔融機(jī)理熔融機(jī)理

由固體輸送區(qū)送入的物料，在進(jìn)入熔化區(qū)后，即在前進(jìn)的過程中同加熱的料筒表面接觸，熔化即從這里開始，且在熔化時(shí)于料筒壁留下一層熔體膜，若熔體膜的厚度超過螺翅與料筒間隙，就會(huì)被旋轉(zhuǎn)的螺翅刮落，并將其強(qiáng)制積存在螺翅的前側(cè)，形成熔體池，而在螺翅的后側(cè)則為固體床，這樣，在沿螺槽向前移動(dòng)的過程中，固體床的寬度就會(huì)逐漸減少，直至全部消失，即完全熔化，熔體膜形成后的固體熔化是在熔體膜和固體床的界面發(fā)生的，所需熱量一部分來自料筒的加熱器，另一部分則來自于螺桿和料筒對(duì)熔體的剪切作用。

Qd——正流：即沿著螺槽向機(jī)頭方向的流動(dòng)，拖曳流動(dòng)。Qp——逆流：逆流方向與正流方向相反。QT——橫流：環(huán)流。QL——漏流：由反壓引起，通過螺桿與料筒間隙沿螺桿軸向向料斗方向流動(dòng)環(huán)流。由于計(jì)量段復(fù)雜的流動(dòng)形式，從而導(dǎo)致聚合物熔體不同的流動(dòng)，其主要形式有：6.2.3.3熔體輸送理論1.熔體在均化段的流動(dòng)形式1).物料壓力（MeltPressure）2).螺桿轉(zhuǎn)速(ScrewSpeed)3).螺桿的幾何尺寸（GeometryoftheScrew）2.影響擠出生產(chǎn)率的因素物料壓力（MeltPressure）PQ螺桿轉(zhuǎn)速（ScrewSpeed）NQ1).螺桿直徑(DiameteroftheScrew)2).螺槽深度(DepthoftheScrewChannel)3).螺桿均化段長度(LengthoftheMeteringZone)4).口模阻力(ResistanceoftheDie)螺桿的幾何尺寸（GeometryoftheScrew）均化段螺槽深度對(duì)擠出量的影響H1：深螺槽H2：中等深度螺槽H3：淺螺槽均化段螺槽長度對(duì)擠出量的影響機(jī)頭和口模阻力對(duì)擠出量和物料壓力的影響①螺桿直徑：Q與D2成正比，②螺槽深度：低壓時(shí)深槽擠出量大，③均化段長度：較長時(shí),擠出量受影響較小，④口模阻力：阻力小時(shí),機(jī)頭內(nèi)壓力的微小，波動(dòng)能引起擠出量的很大變化。螺桿的幾何尺寸的影響6.2.4擠出成型工藝過程及影響因素原料干燥(Rawmaterialsdry)擠出成型(Extrusion)制品的定型與冷卻(SizingandCooling)牽伸和后處理(DrawingandPost-treatment)6.2.4.1擠出成型的工藝與過程1.原料干燥水分的影響：①影響擠出過程中的塑化。②制品表面產(chǎn)生氣泡，表面陰暗。③制品的物理機(jī)械性能下降。

一般水分含量應(yīng)低于0.5%.2.擠出成型擠出成型過程中的工藝因素有溫度，壓力和螺桿轉(zhuǎn)速。同時(shí)，溫度和螺桿轉(zhuǎn)速又決定了壓力的分布。擠出機(jī)中的壓力和溫度分布(1)溫度(Temperature)溫度升高，有利于料筒中物料黏度的降低，但隨著溫度升高，熔體流量增大，擠出穩(wěn)定性變差。同時(shí)，溫度太高導(dǎo)致形狀穩(wěn)定性差,不易定型、制品發(fā)黃、老化。溫度太低，黏度過大，機(jī)頭壓力增加，制品更加密實(shí)，形狀穩(wěn)定性好，但塑化質(zhì)量下降,離模膨脹嚴(yán)重。(2)螺桿轉(zhuǎn)速(ScrewSpeed)增大螺桿轉(zhuǎn)速能強(qiáng)化對(duì)物料的剪切作用，有利于物料的混合和塑化，也能提高料筒中物料壓力。但轉(zhuǎn)速太快影響冷卻定型。螺桿轉(zhuǎn)速對(duì)壓力的影響3.制品的定型與冷卻(1)冷卻定型與方法擠出單絲線纜包覆擠出片板板材管材棒材異型材定型模具定型冷卻無須定型壓輥冷卻定型管材內(nèi)壓定徑方法管材真空定徑方法片材的壓輥冷卻定型裝置冷卻條件①結(jié)晶聚合物或軟質(zhì)聚合物宜快速冷卻,否則易變形，無定型硬質(zhì)物料宜慢冷,以免產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。②薄型制品快冷，厚型制品慢冷。4.牽伸和后處理(1)牽伸的作用①保持?jǐn)D出物的穩(wěn)定性。②消除離模膨脹引起的尺寸變化③使制品產(chǎn)生一定程度的取向，改進(jìn)軸向強(qiáng)度和剛度。①后處理可提高尺寸穩(wěn)定性②消除內(nèi)應(yīng)力(2)后處理的作用6.2.5幾種典型制品的擠出成型管材的擠出成型(PipeExtrusion)薄膜的擠出成型(FilmExtrusion)

板材的擠出成型(PlateExtrusion)

片材的擠出成型(SheetExtrusion)

棒材擠出成型(BarExtrusion)異型材擠出成型(ProfileExtrusion)6.2.5.1.管材的擠出成型擠出口模水浴噴嘴冷浴切割真空管管材成型工藝控制因素①溫度控制:一般機(jī)頭溫度低于機(jī)身溫度,有利于壓實(shí),定型。②冷卻控制:料斗,螺桿,定徑套,水箱。③定徑方法:分真空定徑和內(nèi)壓定徑,大口徑管材采用內(nèi)壓法,小口徑管材則實(shí)行真空定徑法。輔助設(shè)備及特點(diǎn)⑴管材機(jī)頭直通式直角式偏心式一般采用直通式機(jī)頭直通式管材口模示意圖偏心式管材口模結(jié)構(gòu)示意圖

復(fù)合管材口模結(jié)構(gòu)示意圖⑵定徑套內(nèi)壓定徑真空定徑⑶冷卻水箱ImmersionWaterBathSprayWaterCoolingBathPedrailHaul-offUnit⑷牽引裝置（履帶式）IdlerWheelHaul-offUnit（滾輪式）ConveyerBeltHaul-offUnit（傳送帶式）(5)切割裝置CuttingDevice2.波紋管擠出成型ExtrusionProcessoftheCorrugatedPipe波紋管成型原理示意圖壓縮空氣口模芯棒管材口模波紋成型模具波紋管擠出吹塑薄膜直接擠出薄膜共擠薄膜（復(fù)合膜）

6.2.5.2.薄膜的擠出成型1.擠出吹塑薄膜(ExtrusionBlownFilm)EXTRUDERBUBBLECOLLAPSINGDEVICEAIRRINGNIPROLLSEXTERNALSIZINGPRODUCT（1）工藝流程

物料擠出機(jī)口模吹脹冷卻切割卷取

牽引人字板夾平檢驗(yàn)包裝ExtrusionBlownFilmUnit薄膜平擠平吹生產(chǎn)薄膜平擠下吹生產(chǎn)流程擠出機(jī)口模風(fēng)環(huán)膜泡人字板夾棍收卷（2）工藝控制因素(Technologycontrollingparameters)1）溫度(Temperature)根據(jù)聚合物和黏度確定

LDPE：140～160℃HDPE：170～180℃LLDPE：190～210℃PP：190～210℃黏度越大，擠出吹塑溫度越高2)吹脹和牽引吹脹比DP-吹脹后膜管直徑；Dk-環(huán)形口模直徑。牽伸比VD-牽引速度；VQ-擠出速度。DrawingRatioBlowRatio3)冷卻定型(Cooling&Sizing)冷卻速度快：——產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力——表面粗糙——尺寸不穩(wěn)定冷卻速度慢：——縱向取向增加——容易出現(xiàn)開裂凍結(jié)線(Frostline)凍結(jié)線過低凍結(jié)線適中凍結(jié)線過高1)吹膜機(jī)頭吹塑機(jī)