擠出成型工藝課件

98擠出成型工藝

擠出成型主要用于熱塑性塑料制品的成型，多數(shù)是用單螺桿擠出機(jī)按干法連續(xù)擠出的操作方法進(jìn)行成型的。

適用于擠出成型的熱塑性塑料品種很多，擠出制品的形狀和尺寸也各不相同，擠出不同制品的操作方法各不相同，但是擠出成型的工藝流程則大致相同。198擠出成型工藝 擠出成型主要用于熱塑性塑料制品的成型，99一、擠出工藝流程

各種擠出制品的生產(chǎn)工藝流程大體相同，一般包括原料的準(zhǔn)備、預(yù)熱、干燥、擠出成型、擠出物的定型與冷卻、制品的牽引與卷取(或切割)，有些制品成型后還需經(jīng)過后處理。299一、擠出工藝流程 各種擠出制品的生產(chǎn)工藝流程大體相同，一1、原料的準(zhǔn)備和預(yù)處理

用于擠出成型的熱塑性塑料大多數(shù)是粒狀或粉狀塑料，由于原料中可能含有水分，將會(huì)影響擠出成型的正常進(jìn)行，同時(shí)影響制品質(zhì)量，例如出現(xiàn)氣泡，表面晦暗無光，出現(xiàn)流紋，力學(xué)性能降低等。對(duì)于一般塑料，應(yīng)控制原料的含水量<0.5%以下；對(duì)于高溫下易水解的塑料，如尼龍（PA）、滌綸（PET）等，水分含量<0.03%；原料中的機(jī)械雜質(zhì)也應(yīng)盡可能除去。原料的預(yù)熱和干燥一般在烘箱或供房進(jìn)行，可抽真空干燥。31、原料的準(zhǔn)備和預(yù)處理 用于擠出成型的熱塑1012、擠出成型

首先將擠出機(jī)加熱到預(yù)定溫度，開動(dòng)螺桿，同時(shí)加料。 初期擠出物的質(zhì)量和外觀都較差，應(yīng)根據(jù)塑料的擠出工藝性能和擠出機(jī)機(jī)頭口模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等調(diào)整擠出機(jī)料筒各加熱段和機(jī)頭口模的溫度及螺桿的轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)，以控制料筒內(nèi)物料的溫度和壓力分布；根據(jù)制品的形狀和尺寸的要求，調(diào)整口模尺寸和同心度及牽引等設(shè)備裝置，以控制擠出物離模膨脹和形狀的穩(wěn)定性，從而達(dá)到最終控制擠出物的產(chǎn)量和質(zhì)量的目的，直到擠出達(dá)到正常狀態(tài)即進(jìn)行正常生產(chǎn)。41012、擠出成型 首先將擠出機(jī)加熱到預(yù)定溫度，開動(dòng)螺桿，同102

物料的溫度主要來自料筒的外加熱，其次是螺桿對(duì)物料的剪切作用和物料之間的摩擦。當(dāng)進(jìn)入正常操作后，剪切和摩擦產(chǎn)生的熱量甚至變得更為重要。

溫度升高，物料粘度降低。有利于塑化，同時(shí)降低熔體的壓力，擠出成型出料快，但如果機(jī)頭和口模溫度過高，擠出物形狀的穩(wěn)定性較差，制品收縮性增大，甚至引起制品發(fā)黃，出現(xiàn)氣泡，成型不能順利進(jìn)行；

溫度降低，物料粘度增大，機(jī)頭和口模壓力增加。制品密度大，形狀穩(wěn)定性好，但擠出膨脹較嚴(yán)重?？梢赃m當(dāng)增大牽引速度以減少因膨脹而引起制品的壁厚增加。5102 物料的溫度主要來自料筒的外加熱，其次是螺桿對(duì)物料 溫103溫度不能太低，否則塑化效果差，且熔體粘度太大而增加功率消耗?？谀：托托镜臏囟葢?yīng)該一致，若相差較大，則制品會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)或向外翻甚至扭歪等現(xiàn)象。

增大螺桿的轉(zhuǎn)速能強(qiáng)化對(duì)塑料的剪切作用，有利產(chǎn)塑料的混合和塑化，且大多數(shù)塑料的熔融粘度隨螺桿轉(zhuǎn)速的增加而降低。3、定型與冷卻熱塑性塑料擠出物離開機(jī)頭口模后仍處在高溫熔融狀態(tài)，具有很大的塑性變形能力，應(yīng)立即進(jìn)行定型和冷卻。6103溫度不能太低，否則塑化效果差，且熔體粘度太大而增加功率104如果定型和冷卻不及時(shí)，制品在自身的重力作用下就會(huì)變形，出現(xiàn)凹陷或扭曲等現(xiàn)象。

根據(jù)不同的制品有不問的定型方法、大多數(shù)情況下，冷卻和定型是同時(shí)進(jìn)行的，只有在擠出管材和各種異型材時(shí)才有—個(gè)獨(dú)立的定型裝置，擠出板材和片材時(shí)，往往擠出物通過一對(duì)壓輥，也是起定型和冷卻作用；而擠出薄膜、單絲等不必定型，僅通過冷卻便可以了。

未經(jīng)定型的擠出物必須用冷卻裝置使其及時(shí)降溫，以固定擠出物的形狀和尺寸，已定型的擠出物由于在定型裝置中的冷卻作用并不充分，仍必須用冷卻裝置，使其進(jìn)一步冷卻。7104如果定型和冷卻不及時(shí)，制品在自身的重力作用下就會(huì)變形，105冷卻一般采用空氣或水冷，冷卻速度對(duì)制品性能有較大影響，硬質(zhì)制品不能冷得太快，否則容易造成內(nèi)應(yīng)力，并影響外觀，對(duì)軟質(zhì)或結(jié)晶型塑料則要求及時(shí)冷卻，以免制品變形。4、制品的牽引和卷取(切割)

熱塑性塑料擠出離開口模后，由于有熱收縮和離模膨脹雙重效應(yīng)，使擠出物的截面與口模的斷面形狀尺寸并不一致。

因此在擠出熱塑性塑料時(shí)，要連續(xù)而均勻地將擠出物牽引出，其目的一是幫助擠出物及時(shí)離開口模，保持?jǐn)D出過程的連續(xù)性，二是調(diào)整擠出型材截面尺寸和性能。8105冷卻一般采用空氣或水冷，冷卻速度對(duì)制品性能有較大影響，106

牽引的速度要與擠出速度相配合，通常牽引速度略大于擠出速度，這樣一方而起到消除由離模膨脹引起的制品尺寸變化，另一方而對(duì)制品有一定的拉伸作用。牽引的拉伸作用可使制品適度進(jìn)行大分子取向，從而使制品在牽引方向的強(qiáng)度得到改善。

各種制品的牽引速度是不同的，通常擠出薄膜和單絲需要較快的速度，牽伸度較大，制品的厚度和直徑減小，縱向斷裂強(qiáng)度提高。擠出硬制品的牽引速度則小得多，通常是根據(jù)制品離口模不遠(yuǎn)處的尺寸來確定牽伸度。9106 牽引的速度要與擠出速度相配合，通常牽引速度略大于牽引107定型冷卻后的制品根據(jù)制品的要求進(jìn)行卷繞或切割。軟質(zhì)型材在卷繞到給定長度或質(zhì)量后切斷；硬質(zhì)型材從牽引裝置送出達(dá)到一定長度后切斷。5、后處理有些制品擠出成型后還需進(jìn)行后處理，以提高制品的性能。后處理主要包括熱處理和調(diào)濕處理。10107定型冷卻后的制品根據(jù)制品的要求進(jìn)行卷繞或切割。軟質(zhì)型材108

在擠出較大截面尺寸的制品時(shí)，常因擠出物內(nèi)外冷卻速率相差較大而使制品內(nèi)有較大的內(nèi)應(yīng)力，這種擠出制品成型后應(yīng)在高于制品的使用溫度10～20℃或低于塑料的熱變形溫度10～20℃的條件下保持一定時(shí)問，進(jìn)行熱處理以消除內(nèi)應(yīng)力。

有些吸濕性較強(qiáng)的擠出制品，如聚酰胺，在空氣中使用或存放過程中會(huì)吸濕而膨脹，而且這種吸濕膨脹過程需很長時(shí)間才能達(dá)到平衡，為了加速這類塑料擠出制品的吸濕平衡，常備在成型后浸入含水介質(zhì)加熱進(jìn)行調(diào)濕處理，在此過程中還可使制品受到消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理，對(duì)改善這類制品的性能十分有利。11108 在擠出較大截面尺寸的制品時(shí)，常因擠出物內(nèi)外冷卻速率109塑料管材擠出吹塑薄膜的擠出塑料板材擠出拉絲和造粒1234典型擠出制品成型工藝12109塑料管材擠出1典型擠出制品成型工藝12110二、典型擠出制品成型工藝

各種塑料擠出制品的成型，均是以擠出機(jī)為主機(jī)，使用不同形狀的機(jī)頭口模，改變擠出機(jī)輔機(jī)的組成來完成的。 典型的塑料擠出制品包括管材、棒材、板材、吹塑薄膜和塑料電線電纜。13110二、典型擠出制品成型工藝 各種塑料擠出制品的成型，均是1111、塑料管材擠出管材是塑料擠出制品中的主要品種，有硬管和軟管之分。用來擠管的塑料品種很多，主要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍、ABS和聚碳酸酯等。目前，國內(nèi)以聚氯乙烯為主，下面就以硬聚氯乙烯管材作簡單介紹。管材擠出的基本工藝是：

由擠出機(jī)均化段出來的塑化均勻的塑料，經(jīng)過過濾網(wǎng)、粗濾器而達(dá)分流器，并為分流器支架分為若干支流，離開分流器文架后再重新匯合起來，進(jìn)入管芯口模間的環(huán)形通道； 最后通過口模到擠出機(jī)外而成管子，接著經(jīng)過定徑套定徑和初步冷卻，再進(jìn)入冷卻水槽或具有噴淋裝置的冷卻水箱，進(jìn)一步冷卻成為具有一定口徑的管材，最后經(jīng)由牽引裝置引出并根據(jù)規(guī)定的長度要求而切割得到所需的制品。141111、塑料管材擠出管材是塑料擠出制品中的主要11215112151131611316114

管材擠出裝置由擠出機(jī)、機(jī)頭口模、定型裝置、冷卻水槽、牽引及切割裝置等組成，其中擠出機(jī)的機(jī)頭口模和定型裝置是管材擠出的關(guān)鍵部件。

(1)機(jī)頭和口模：機(jī)頭是擠出管材的成型部件，大體上可分直通式、直角式和偏移式三種，其中用得最多的是直通式機(jī)頭，機(jī)頭包括分流器、分流器支架、管芯、口模和調(diào)節(jié)螺釘?shù)葞讉€(gè)部分。17114 管材擠出裝置由擠出機(jī)、機(jī)頭口模、定型裝置、冷卻 (1115分流器又稱魚雷頭，粘流態(tài)塑料經(jīng)過粗濾板而達(dá)分流器，塑料流體逐漸形成環(huán)形，并使料層變薄，有利于塑料的進(jìn)一步均勻塑化。18115分流器又稱魚雷頭，粘流態(tài)塑料經(jīng)過粗濾板而達(dá)分流器，塑料116分流器支架的作用是支撐分流器及管芯。在小型擠出機(jī)中，分流器和分流器支架都做成一個(gè)整體；支架與機(jī)頭是連接的。

為支撐分流器，支架上有分料筋，塑料流過時(shí)被分料筋分開再匯合，有可能形成熔接痕，因此分料筋要造成流線型，而且，在強(qiáng)度允許的情況下，其寬度與長度應(yīng)盡可能小些。在分流器支架內(nèi)沒有導(dǎo)線孔與進(jìn)氣孔，以便分流器和管芯內(nèi)部裝電熱器時(shí)通入導(dǎo)線或通入壓縮空氣。19116分流器支架的作用是支撐分流器及管芯。在小型擠出機(jī)中117

管芯(型芯)是擠出的管材內(nèi)表向的成型部件，隨管子型祥不同有不同形式，一股為流線型，以便粘流態(tài)塑料的流動(dòng)。管芯通常是早分流器支架處與分流器連接。粘流由塑料經(jīng)過分流器支架后進(jìn)入管芯與口模之間， 管芯經(jīng)過一定的收縮成為平直的料道。

管材的內(nèi)外徑應(yīng)分別等于管芯的外徑和口模的內(nèi)徑，但實(shí)際上從口模出來的管材由于牽引和冷卻收縮等因素，將使管子的截面縮小一些：另一方面，在管材離開口模后，壓力降低，塑料因彈性恢復(fù)而膨脹。20117 管芯(型芯)是擠出的管材內(nèi)表向的成型部件，隨管子118

擠出管子的收縮及膨脹的大小與塑料性質(zhì)、離開口模前后的溫度、壓力及牽引速度等有關(guān)，管材最終的尺寸必須通過定徑套冷卻定型和牽引速度的調(diào)節(jié)而確定。(2)管材的定徑和冷卻。

管材擠出后，溫度仍然很高，為了得到準(zhǔn)確的尺寸和幾何形狀以及表面光潔的管子，應(yīng)立即進(jìn)行定徑和冷卻，以使其定型。

外徑定型是使擠出的管子的外壁與定徑套的內(nèi)壁相接觸而起定型作用的，為此，可用向管內(nèi)通入壓縮空氣的內(nèi)壓法或在管子外壁抽真空法來實(shí)現(xiàn)外徑定型。21118 擠出管子的收縮及膨脹的大小與塑料性質(zhì)、離開口模前(21192211922120內(nèi)壓法進(jìn)行外徑定型的定徑套如圖所示。

定型時(shí)，可通過分料筋的孔道通入一定壓力的壓縮空氣(一般為0.05--0.3MPa表壓)。并在擠出的管端或管內(nèi)封塞。定徑套的外壁為夾套，內(nèi)通冷卻水以冷卻管子，經(jīng)定徑后的管子離開定徑套時(shí)不再變形。23120內(nèi)壓法進(jìn)行外徑定型的定徑套如圖所示。 定型時(shí)，可通過分1212、吹塑薄膜的擠出241212、吹塑薄膜的擠出241222512225123(1)機(jī)頭和口模。

吹塑薄膜的主要設(shè)備為單螺桿擠出機(jī)，其機(jī)頭口模的類型主要有轉(zhuǎn)向式的直角型和水平向的直通型兩大類，結(jié)構(gòu)與擠出管材的差不多，作用是擠出管狀坯料。(2)吹脹與牽引。

在機(jī)頭處有通入壓縮空氣的氣道，通入氣體使管坯吹脹成膜管，調(diào)行壓縮空氣的通入里可以控制膜管的膨脹程度。26123(1)機(jī)頭和口模。 吹塑薄膜的主要設(shè)備為單螺桿擠出機(jī)124

由于吹塑和牽引的同時(shí)作用，使擠出的管坯在縱橫兩個(gè)方向都發(fā)生取向，使吹塑薄膜具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。因此，為了得到縱橫向強(qiáng)度均等的薄膜，其吹脹比和牽伸比最好是相等的。

不過在實(shí)際生產(chǎn)中往往都是用同一環(huán)形間隙口模，靠調(diào)節(jié)不同的牽引速度來控制薄膜的厚度，故吹塑薄膜縱橫向機(jī)械強(qiáng)度并不相同，一般都是縱向強(qiáng)度大干橫向強(qiáng)度。27124 由于吹塑和牽引的同時(shí)作用，使擠出的管坯在縱橫兩個(gè)因1252812528126(3)薄膜的冷卻。

吹塑薄膜是連續(xù)成型過程，管還擠出吹脹成膜管后必須不斷冷卻固化定型為薄膜制品，以保證薄膜的質(zhì)量和提高嚴(yán)量，因此，膜管在吹脹成型后要馬上得到良好的冷卻。 目前最常用方法是在擠出機(jī)頭之后，在管膜外面設(shè)冷卻風(fēng)環(huán)。

在吹塑聚乙烯薄膜時(shí)，接近機(jī)頭處的膜管是透明的，但在高于機(jī)頭約20cm處的膜管就顯得較渾濁。膜管在機(jī)頭上方開始變得渾濁的距離稱為冷凝線距離(或稱冷卻線距離)。膜管渾濁的原因?yàn)榇蠓肿拥慕Y(jié)晶和取向。29126(3)薄膜的冷卻。 吹塑薄膜是連續(xù)成型過程，管還擠出127(4)薄膜的卷繞。

膜管經(jīng)冷卻定型后，先經(jīng)人字導(dǎo)向板夾平，再通過牽引夾輥，而后由卷繞輥卷繞成薄膜制品；人宇板的作用是穩(wěn)定已冷卻的膜管，不讓它晃動(dòng)，并將它壓平。牽引夾輥是由一個(gè)橡膠輥和一個(gè)金屬輥組成，其作用是牽引和拉伸薄膜。

牽引輥到口模的距離對(duì)成型過程和管膜性能有一定影響，其決定了膜管在壓疊成雙折前的冷卻時(shí)間，這一時(shí)間與塑料的熱性能有關(guān)。30127(4)薄膜的卷繞。 膜管經(jīng)冷卻定型后，先經(jīng)人字導(dǎo)向板1283112831129321293213033130331313、塑料板材擠出塑料板、片與薄膜之間是沒有嚴(yán)格的界限的，通常把厚度在0.25mm以下的稱為平膜，在0.25～1mm的稱為片材，1mm以上的則稱為板材。

塑料板材的生產(chǎn)常用擠出成型工藝，用擠出法生產(chǎn)板材的方法有兩種：較老的方法是利用擠管的方法先擠出管子，隨即將管于剖開，展平而牽引出板材，此法可用于軟板生產(chǎn)。 目前，常用狹縫機(jī)頭直接擠出板材(硬板或軟板)。擠板工藝也適用于片材和平膜的擠出。341313、塑料板材擠出塑料板、片與薄膜之間是沒有嚴(yán)格的界限的132351323513336133361343713437135

塑料經(jīng)擠出機(jī)從狹縫機(jī)頭擠出成為板坯后，即經(jīng)過三輥壓光機(jī)、切邊裝置、牽引裝置、切割裝置等，最后得到塑料板材。如果在壓光機(jī)之后再裝有加熱、壓波、定型等裝置，則可得塑料瓦楞板。

板材擠出的狹縫機(jī)頭的出料口既寬又薄，塑料熔體由料筒擠入機(jī)