擠出基礎(chǔ)培訓(xùn)

擠出基礎(chǔ)培訓(xùn)塑料擠出概述擠出過程材料特性主講：陳威第一節(jié)塑料擠出概述1.1概述擠出成型是橡膠塑料成型加工的重要成型方法之一。大部分熱塑性塑料和橡膠都能用此法進(jìn)行加工。1、擠出成型的特點(diǎn)與其它成型方法相比，擠出成型有下述特點(diǎn)：1)生產(chǎn)過程是連續(xù)的，因而其產(chǎn)品都是連續(xù)的；即可連續(xù)化生產(chǎn)2)

生產(chǎn)效率高，一臺(tái)φ200擠出機(jī)700kg/小時(shí)，德國(guó)φ500擠出機(jī)20t/小時(shí)；3)

應(yīng)用范圍廣，能生產(chǎn)管材、棒材、板材、薄膜、單絲、電線、電纜、異型材，以及中空制品等；4)投資少，收效快。5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作。用擠出成型生產(chǎn)的產(chǎn)品廣泛地應(yīng)用于人民生活及農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)、石油化工、機(jī)械制造、國(guó)防等工業(yè)部門。擠出成型在擠出機(jī)上進(jìn)行，擠出機(jī)是橡膠、塑料成型加工機(jī)械的重要機(jī)臺(tái)之一。分類與應(yīng)用分類：?jiǎn)温輻U、雙螺桿應(yīng)用：橡膠、塑料、合成纖維。

o塑料加工中的應(yīng)用：?jiǎn)温輻U擠出機(jī)幾乎能成型所有的熱塑性塑料和部分熱固性塑料,用于成型管材、棒材、板材、薄膜、單絲、電線電纜、異型材等，也可用于塑料的混合。造粒及塑料的共混改性等，以擠出為基礎(chǔ)，配合吹塑、拉伸等工藝的擠出吹塑和擠出拉幅可成型中空制品和雙向拉伸膜等。擠出成型是塑料成型最重要的方法之一，目前擠出成型制品約占熱塑性塑料制品的50%。擠出設(shè)備

2、擠出機(jī)的組成擠出過程是這樣進(jìn)行的：將塑料加熱，使之呈粘流狀態(tài)，在加壓的情況下，使之通過具有一定形狀的口模而成為截面與口模形狀相仿的連續(xù)體，然后通過冷卻，使其具有一定幾何形狀和尺寸的塑料由粘流態(tài)變?yōu)楦邚棏B(tài)，最后冷卻定型為玻璃態(tài)，得到所需要的制品。（玻璃態(tài)----粘流態(tài)----高彈態(tài)----玻璃態(tài)）

為使成型過程得以進(jìn)行，一臺(tái)擠出機(jī)一般由主機(jī)、輔機(jī)、控制系統(tǒng)等各部分組成擠出機(jī)動(dòng)畫之一1）主機(jī)擠壓系統(tǒng)：主要由料筒和螺桿組成。塑料通過擠壓系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體，并在這一過程中所建立的壓力下，被螺桿連續(xù)地定壓定量定溫地?cái)D出機(jī)頭。傳動(dòng)系統(tǒng)：它的作用是給螺桿提供所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。加熱冷卻系統(tǒng)：其功用是通過對(duì)料筒（或螺桿）進(jìn)行加熱和冷卻，保證成型過程在工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成。2）輔機(jī)機(jī)頭：熔融塑料通過它獲得一定的幾何截面和尺寸。定型裝置：它的作用是將從機(jī)頭中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來．并對(duì)其進(jìn)行精整，從而得到更為精確的截面形狀、尺寸和光亮的表面。通常采用冷卻和加壓的方法達(dá)到這一目的。冷卻裝置：由定型裝置出來的塑料在此得到充分的冷卻，獲得最終的形狀和尺寸。牽引裝置：其作用為均勻地牽引制品。并對(duì)制品的截面尺寸進(jìn)行控制，使擠出過程穩(wěn)定地進(jìn)行。切割裝置：將連續(xù)擠出的制品切成一定的長(zhǎng)度或?qū)挾?。卷取裝置：將軟制品（薄膜、軟管、單絲等）卷繞成卷。

概述4、單螺桿擠出機(jī)的主要參數(shù)單螺桿擠出機(jī)的性能特征通常用以下幾個(gè)主要技術(shù)參數(shù)表示：螺桿直徑：指螺桿外徑，用D表示，單位毫米。美國(guó)max750mm)螺桿長(zhǎng)徑比：用L／D表示。其中L為螺桿有效長(zhǎng)度，即螺紋部分的長(zhǎng)度（工藝上將L定義為由加料口中心線到螺紋末端的長(zhǎng)度），D為螺桿直徑，螺桿的轉(zhuǎn)數(shù)范圍：用n/min表示。驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率：用N表示，單位千瓦。德國(guó)φ500-3600kwφ600-5000kw料筒加熱段數(shù)：用B表示。料筒加熱功率：用E表示，單位千瓦。擠出機(jī)生產(chǎn)率：用Q表示，單位公斤／小時(shí)。機(jī)器的中心高：用H表示，指螺桿中心線到地面的高度。單位毫米。機(jī)器的外形尺寸:長(zhǎng)、寬、高。單位毫米第二節(jié)擠出過程塑料由料斗進(jìn)入料筒后，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)而被逐漸推向機(jī)頭方向。1、加料段2、壓縮段3、均化段---均化、擠出4、機(jī)頭---成型、定型示意圖一1、加料段---輸送并開始?jí)簩?shí)物料螺槽為松散的固體粒子（或粉末）所充滿，膠料開始被壓實(shí)。2、壓縮段1)由于阻力,物料被壓實(shí)由于螺糟逐漸變淺，以及濾網(wǎng)、分流板和機(jī)頭的阻力，在塑料中形成了很高的壓力，把物料壓得很密實(shí)，2)外熱、內(nèi)熱的作用，物料熔融同時(shí)，在料筒外熱和螺桿、料筒對(duì)物料的混合、剪切作用所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦熱的作用下，塑料的溫度逐漸升高。對(duì)于常規(guī)三段全螺紋螺桿來說，大約在壓縮段的三分之一處，與料筒壁相接觸的某一點(diǎn)的塑料溫度達(dá)到粘流溫度，開始熔融。3）物料全部熔融，變?yōu)檎沉鲬B(tài)隨著物料的向前輸送，熔融的物料量逐漸增多。而未熔融的物料量逐漸減少，大約在壓縮段的結(jié)束處，全部物料熔融而轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)，但這時(shí)各點(diǎn)的溫度尚不很均勻。3、均化段---均化、擠出經(jīng)過均化段的均化作用就比較均勻了，最后螺桿將熔融物料定量、定壓、定溫地?cái)D入機(jī)頭。4、機(jī)頭---成型、定型

口模是個(gè)成型部件，物料通過它便獲得一定截面的幾何形狀和尺寸。再經(jīng)過冷卻定型和其它工序，就得到成型好的制品第三節(jié)控制因數(shù)描述這一過程的參量有：

溫度、壓力、流率（或擠出量、產(chǎn)量）和能量（或功率）。有時(shí)也用物料的粘度，因其不易直接測(cè)得，而且它與溫度有關(guān)，故一般不用它來討論擠出過程。實(shí)際操作中也常常根據(jù)物料的溫度特性曲線、溫度特性曲線來調(diào)整粘度。溫度溫度是擠出過程得以進(jìn)行的重要條件之一。如前所述，物料從加人料斗到最后成型為制品是經(jīng)歷了一個(gè)復(fù)雜的溫度過程的。1）熱量來源根據(jù)擠出理論和實(shí)踐，物料在擠出過程中熱量的來源主要有兩個(gè)：a.物料與物料之間物料與螺桿、料筒之間的剪切、摩擦產(chǎn)生的熱量，b.料筒外部加熱器提供的熱量。2）溫度的調(diào)節(jié)溫度的調(diào)節(jié)是靠擠出機(jī)的加熱冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行的。一般說來，a.加料段--低溫輸送。為加大輸送能力，不希望加料段溫度升得過高，相反有時(shí)要冷卻；b.壓縮段和計(jì)量段—高溫熔融。為了促使物料熔融，均化，物料要升到較高的溫度。為了便于物料的容易加入、輸送、熔融、均化以及在低溫下擠出，獲得高質(zhì)量、高產(chǎn)量的制品，每一種物料的擠出過程應(yīng)有一條合適的溫度輪廓曲線。應(yīng)當(dāng)指出，物料的溫度輪廓曲線、料筒的溫度輪廓曲線和螺桿的溫度輪廓曲線是不相同的。一般情況下我們測(cè)得的溫度輪廓線是料筒的，而不是物料的。物料的溫度測(cè)量較難，由上圖可見，其溫度輪廓線有一個(gè)變化的幅度。螺桿的溫度輪廓線較料筒的溫度輪廓線為低，而較物料溫度輪廓線為高。料筒和螺桿的設(shè)計(jì)對(duì)擠出過程的熱量的產(chǎn)生有很大影響。3）溫度波動(dòng)MD方向的溫度不均勻性（軸向溫度波動(dòng)）（有時(shí)10℃以上）TD方向的溫度不均勻性（徑向溫差）C、對(duì)擠出質(zhì)量的影響—--精密制品用精確溫度控制直接影響擠出質(zhì)量。這種MD方向的溫度波動(dòng)和TD方向的溫差，給制品質(zhì)量帶來非常不良的后果，制品產(chǎn)生殘余應(yīng)力、各點(diǎn)強(qiáng)度不均勻、表面灰暗無光澤等。努力的方向應(yīng)當(dāng)是盡可能減少或消除這種波動(dòng)和溫差。產(chǎn)生這種波動(dòng)和溫差的原因很多，如加熱冷卻系統(tǒng)不穩(wěn)定，螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的變化等，但以螺桿設(shè)計(jì)的好壞影響最大。2、壓力1）壓力的建立a.壓縮比的存在（螺槽深度的改變、料筒上的溝槽深度變化、螺距的改變）b.分流板、濾網(wǎng)和口模產(chǎn)生的阻力，c.壓力的建立是擠出成型制品的重要條件壓力的建立也是物料得以經(jīng)歷物理狀態(tài)變化、得到均勻密實(shí)的熔體、并最后得到成型制品的重要條件之一。

2）影響壓力的因素a.機(jī)頭、分流板、濾網(wǎng)的阻力，b.加熱冷卻系統(tǒng)，c.螺桿轉(zhuǎn)數(shù)，d.螺桿和料筒的結(jié)構(gòu)。常規(guī)的3段式螺桿，壓力峰值位于計(jì)量段開始處

3）壓力波動(dòng)對(duì)制品的影響壓力波動(dòng)直接影響到制品的·尺寸穩(wěn)定定性，以及外表的光滑程度。我們可以從以下就個(gè)方面去改善壓力的不穩(wěn)定狀態(tài)：螺桿、料筒的設(shè)計(jì)、螺桿轉(zhuǎn)數(shù)的變化、加熱冷卻系統(tǒng)的不穩(wěn)定性都是產(chǎn)生壓力波動(dòng)的原因。努力的方向應(yīng)當(dāng)是減少、消除這種波動(dòng)。

3、流率（擠出量）

流率是描寫擠出過程的一個(gè)重要參量。它的大小表征著機(jī)器生產(chǎn)率的高低。1）絕對(duì)流率（流量，產(chǎn)量），用Q表示，為每小時(shí)公斤。2）比流率，用每轉(zhuǎn)的流率Q/n表示。后者更能反映擠壓系統(tǒng)性能，應(yīng)當(dāng)作為比較擠壓系統(tǒng)性能的標(biāo)準(zhǔn)。3）影響流率的因素a.機(jī)頭的阻力；b.螺桿、料筒的設(shè)計(jì)；c.螺桿轉(zhuǎn)數(shù)；d.加熱冷卻系統(tǒng)；e.物料的性質(zhì)等。小結(jié)1、了解擠出設(shè)備的結(jié)構(gòu)，各個(gè)部分的作用？2、了解擠出過程，對(duì)擠出溫度分分布做出指導(dǎo)？

3、了解擠出過程中的幾個(gè)變量？如何去控制？溫度、壓力、擠出量第三節(jié)材料特性不同溫度時(shí)聚合物呈現(xiàn)的三種狀態(tài)

聚合物在不同溫度下所表現(xiàn)出來的分子熱運(yùn)動(dòng)特征稱為聚合物的物理特征。物理狀態(tài)的

轉(zhuǎn)變主要與溫度有關(guān)，不同溫度時(shí)聚合物呈現(xiàn)為三種狀態(tài)：

（1）低溫態(tài)溫度較低時(shí)呈玻璃態(tài)（固體態(tài)），在外力作用下，有一定的變形，但變形可

逆，即外力消失后，其變形也隨之消失。

加工性：在這種狀態(tài)下，不易進(jìn)行大變形量加工，但可進(jìn)行車、鉆、銑、刨等切削加工。

2）高彈態(tài)是橡膠態(tài)的彈性體。其變形能力顯著增加，但變形仍可逆。

加工性：可進(jìn)行真空成型、壓延成型、中空成型、壓力和彎曲成型等。（3）黏流態(tài)是粘性流體，常稱為熔體。加工不可逆，一經(jīng)成型冷卻，形狀保留。

加工性：可進(jìn)行注塑、吹塑、擠出等成型加工。Tg曲線對(duì)加工的指導(dǎo)意義：粘流態(tài)：可進(jìn)行注塑、吹塑、擠出等成型加工高彈態(tài)：可進(jìn)行真空成型、壓延成型、中空成型、壓力和彎曲成型等玻璃態(tài)：在這種狀態(tài)下，不易進(jìn)行大變形量加工，但可進(jìn)行車、鉆、銑、刨等切削加工。聚合物的這些狀態(tài)的溫度分布，決定了它的加工的難易。聚合物的降解塑料的成型加工通常是在高溫、高壓下進(jìn)行的。因此，聚合物分子在受到熱應(yīng)力、微量水、酸、堿等雜質(zhì)以及空氣中的氧的作用，導(dǎo)致聚合物鏈斷裂、分子變小、相對(duì)分子質(zhì)量降低的現(xiàn)象稱為聚合物降解（也稱裂解）。輕度降解會(huì)使聚合物變色；進(jìn)一步降解會(huì)使聚合物分解出低分子物質(zhì)，使制品出現(xiàn)氣泡和流紋弊病，削弱制品各項(xiàng)物理、力學(xué)性能；嚴(yán)重的降解會(huì)使聚合物焦化變黑并產(chǎn)生大量的分解物質(zhì)。減少和消除降解的辦法是依據(jù)降解產(chǎn)生的原因采取相應(yīng)措施。降解對(duì)加工的指導(dǎo)意義：實(shí)際加工中應(yīng)該根據(jù)聚合物的分解溫度，降解難易來選擇合適的加工溫度跟壓力，尤其對(duì)一些加工溫度窄的聚合物來說，這個(gè)尤其重要。例如:FEP.ETFE，PVC等熱塑性塑料工藝特性（1）收縮性：（2）流動(dòng)性：溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)（3）相容性：（4）吸濕性：（5)熱敏性：(6)結(jié)晶性：（7）應(yīng)力開裂：1）收縮性塑件從溫度較高的模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或體積會(huì)發(fā)生收縮變

小，這種性質(zhì)稱為收縮性。收縮性的大小以塑件收縮尺寸的單位長(zhǎng)度百分比來表示，稱為收

縮率。FEP：2-5%2）流動(dòng)性影響塑料流動(dòng)性的因素有以下三個(gè)：

①溫度：料溫高，則流動(dòng)性大。但不同塑料也各有差異。例如ABS、AS、聚丙烯、聚苯

乙烯、聚酰胺、有機(jī)玻璃、聚碳酸酯等塑料的流動(dòng)性隨溫度變化的波動(dòng)較大，而聚乙烯、聚甲

醛的流動(dòng)性隨溫度變化的波動(dòng)較小。

②壓力：注射壓力增大，則熔體受剪切作用大，流動(dòng)性也增大，尤其是聚乙烯和聚甲醛

對(duì)注射壓力較為敏感。

③模具結(jié)構(gòu)：澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及尺寸、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、熔體的流動(dòng)阻力、排氣是否順

利等都對(duì)流動(dòng)性有直接的影響。凡能促使料溫降低、流動(dòng)阻力增加的因素，都會(huì)使流動(dòng)性

降低。

流動(dòng)性好的塑料有：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、醋酸纖維等。流動(dòng)性一般的塑料有：

ABS、AS、有機(jī)玻璃、聚甲醛等。流動(dòng)性差的塑料有：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚砜等。3）相溶性相容性：即兩種或兩種以上不同品種的塑料熔融后能融合到一起而不產(chǎn)生分離、起層現(xiàn)象的性能。相容性的優(yōu)劣與其分子結(jié)構(gòu)的相似程度有關(guān)。分子結(jié)構(gòu)相似則易于相容，反之則難于相容。

相容性又稱為共混性。良好的共混性是改造塑料性能的重要條件和重要途徑。例如ABS

與聚碳酸酯共混后性能大為改善。顯影料、色母的選購(gòu)，配制生產(chǎn)等

4）吸濕性吸濕性：即塑料對(duì)水分的吸附性能。按吸濕或黏附水分能力的大小，可將塑料分為吸濕性塑料和不吸濕性塑料兩大類。前一類具有吸濕或黏附水分傾向，如聚酰胺、ABS、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜等；而后一類的吸濕或黏附水分能力極小，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和氟塑料等。

吸濕性塑料在注射成型過程中比較容易發(fā)生降解，成型后塑件上出現(xiàn)氣泡、銀絲與斑紋等缺陷。因此，在成型前必須進(jìn)行干燥處理，使水分含量不超過0.5%

。5）熱敏性（5）熱敏性即某些熱穩(wěn)定性