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造成所需外形或坯件的过 程

  第八章 塑料成品的挤出成型 塑料成品的加工成型 加工成型是将各类形态的塑料(粉料、粒料、 溶液和悬浮体),制成所需外形或坯件的过 程。 ? 一次成型:挤出成型、打针成型、模压成 型、压延成型、铸塑成型、模压烧结成型、 传送模塑、发泡成型等 ? 二次成型:中空吹塑成型、热成型、拉幅 薄膜成型??等 塑料成品的挤出成型 挤出成型是使高聚物的熔体(或粘性 流体)正在挤出机的螺杆或柱塞的挤压做 用下通过必然外形的口模而持续成型, 所得的成品为具有恒定截面外形的连 续型材. 使用:管材,片材,板材,吹塑薄膜,电线电缆包覆, 纺丝等。 塑料的夹杂,塑化制粒,着色,排水、排气,喂料 塑料成品的挤出成型特点 ? 出产效率高—持续操做 ? 合用范畴广,产物品种多: 原料系统:塑料、橡胶、纤维 产物品种: 管、棒、板、丝、膜、异型材等 使用范畴:石油、天然气输送、建材、服拆等 ? 设备投资少 ? 出产手艺容易控制 ? 成品细密程度差 塑料成品的挤出成型 挤出成型的过程 挤出机 口 模 定型安拆 收集安拆 牵引安拆 冷却安拆 切割安拆 卷取安拆 8.1 单螺杆挤出机的根基布局 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 挤压系统的构成及要求 1、构成:加料安拆、料筒、螺杆、机头、口模等 2、要求: 持续不变地输送(固体、熔体) 熔融(固体→熔体) 夹杂、塑化(温度、构成分布平均) 增压(排气、传热,使成品密实) 挤出机大小一般用螺杆曲径的大小暗示:SJ-65-25 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 加料安拆-料斗 ? 向挤出机料筒持续供料。 ? 料斗的底部取料筒毗连处是加料孔,该处有截 断安拆。 ? 加料孔四周有冷却水夹套,防止塑料软化,堵 塞加料口。特别对于软化点低的塑料。 ? 料斗的侧面有玻璃视孔及标定计量的安拆。 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 加料安拆-料斗 ? 预热干燥和实空减压安拆:对于吸湿性原料 ? 搅拌器及可以或许按时定量从动上料或加料的安拆。 ? 关于“架桥”现象:粉体,软化的塑料,有些 需要强制下料安拆 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 料筒 感化:料筒做为挤压系统的构成部门, 和螺杆配合完成对塑料的固体输送、 熔融和定量定压输送感化。 料筒的布局形式关系到热量传送的稳 定性和平均性,并影响固体输送率。 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 料筒 ? 受热受压的金属圆筒。 ? 正在料筒的外面设有分段加热和冷却的安拆及控 温热电偶,挤出温度。加热一般分三至五 段,常用电阻或电加热,也有采用远红外 线加热的。冷却一般用风冷或水冷。 ? 一般用耐磨、耐侵蚀、高强度的合金钢成碳钢 内村合金钢来制制。 ? 内壁滑腻,但料斗座处内壁可加纵向沟槽,提 高挤出产量,及挤出不变性等。 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 料筒 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 螺杆 感化:螺杆是挤出机的环节性 部件,通过它的动弹,料筒内 的物料才能发生挪动,遭到剪 切感化,获得增压和部门的摩 擦热量,混匀后定量定压地输 送到机头而成型 。 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 螺杆 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 1、螺杆几何布局参数 螺杆曲径D:Db-螺杆外径 Ds-螺杆根径 螺杆长度L:L-螺杆无效工做部门长度 按照功能分为: L1-加料段长度 L2-压缩段长度 L3-均化段长度 螺杆长径比L/D 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 1、螺杆几何布局参数 螺槽宽度:B-螺槽轴向宽度 W-螺槽法向宽度 t-螺距 螺槽深度H(h):h1,h2,h3-别离为加料段,压缩段,均 化段螺槽深度 螺杆几何压缩比ε :加料段第一个螺槽容积取均化段最初一 个螺槽容积之比。 ? ? 0.93 h 3 h1 螺旋角Φ 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 ? 螺杆长度的添加,挤出机产量提高。 ? 压缩比必需取塑料正在挤出机中熔融过程的体 积变化相顺应,不然会惹起产量的不不变, 影响成品的尺寸精度。 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 螺杆 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 2、螺杆的分段 ? 加料段(固体输送段) ? 压缩段(熔融段) ? 均化段(计量段) 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 加料段(固体输送段): ? 要求:塑料连结固态,输送要不变(温度, 料筒布局) ? 长度:结晶性加料段较长,非结晶性加料段 较短(为什么?) ? 螺槽体积:等距等深(为什么?) 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 压缩段(熔融段) ? 要求:熔化,压缩,排气 ? 长度及压缩比:结晶性塑料压缩段较短,非 结晶性压缩段较长(为什么?) ? 螺槽容积逐步削减 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 均化段(计量段) ? 要求:加强剪切,塑化平均,定量,定压挤 出 ? 螺槽体积不变:深度最浅 ? 长度:高聚物布局(热敏性应削减逗留时间) 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 加热冷却系统 挤出机加热方式有:载热体加热、电阻加热 和电加热等 按照料筒长度和 工艺要求分段加热 逐步升温 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 加热冷却系统 挤出机冷却包罗:料筒的冷却,螺杆的冷却, 料斗座的冷却。 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 料筒的冷却 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 螺杆的冷却:目标是利于物料的输送,同时防止 塑料因过热而分化 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 料斗座的冷却: 防止“架桥”,保 证进料畅达,并防止挤 压部门的热量传到止推 轴承和减速箱,挤 出机的一般工做。 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 多孔板取过滤网 ? 感化:增大塑化反压;熔体由螺旋活动变为曲 线活动;过滤杂质及未塑化的物料。(电缆, 通明成品,薄膜,医用管等) 8. 1 单螺杆挤出机的根基布局 8.2 单螺杆挤出机的辅机 机头和口模 ? 机头:料筒和口模的毗连体。 ? 口模:成品截面的成型部件。 ? 包罗:分流器支架,口模,芯模(芯棒) 8.2 单螺杆挤出机的辅机 8.2 单螺杆挤出机的辅机 机头和口模 ? 机头口模的设想: 熔体的粘弹性(挤出物缩大,熔体分裂等} 高聚物的热不变性 脚够的压力 8.2 单螺杆挤出机的辅机 定型冷却设备:成品的冷却定型,成品布局 的平均性,提高效率。 ? 定型设备 ? 冷却设备 按照分歧成品的要求设想。 8.2 单螺杆挤出机的辅机 牵引、切割或卷取 ? 牵引安拆:速度持续、平稳可调,加紧力恰当 ? 切割或卷取 按照分歧成品的要求设想。 8.2 单螺杆挤出机的节制系统 ? 要求:温控的切确度,各类设备运转的不变性, 削减波动,成品的内正在、外不雅质量和尺寸 的精度。 8.3 挤出成型工艺 挤出成型工艺流程图 粒状或粉状热塑性塑料 挤出机加热 预热干燥 加料 螺杆启动 调整 挤出成型 (后处置) 卷取(切割) 牵引 冷却 定型 挤出成品 8.3 挤出成型工艺 ? 原料的干燥:成品的外不雅取内正在质量,一般节制 含水量正在0.5%以下。 ① 干燥设备:烘箱,干燥料斗(用于持续挤出) ② 需要干燥的树脂:次要是一些杂链聚合物 (缩聚产品,工程塑料) 如:PA,PBT,PET,PC,PMMA,ABS,PAN,POM,PPO, PSF,PI等 ③ 干燥前提 8.3 挤出成型工艺 ● 温度和螺杆转速是影响挤 出成型塑化质量的主要工艺条 件。 ● 提高挤出产量的同时,保 证塑化质量(高速高效)是挤出 机的成长趋向。 8.3 挤出成型工艺 ? 挤出机及机头口模的预热:出产的不变性,设备的 ① 一般温度从低→高,按照分歧高聚物,设定加 料段,熔融段,计量段,机头口模温度(对于结晶 度高的塑料,加料及熔融段温度设置较高) ② 保温时间应充实(挤出机越大,保温时间越长) 8.3 挤出成型工艺 ③ 温度对塑化质量的影响:来历于加热和剪 切摩擦热。 T↑η ↓,有益于塑化(特别对于温敏型塑料), 降低熔体压力,挤出物外形不变性差,易热分化 T↓η ↑,机头压力↑,成品密实,挤出物外形稳 定性好,功率耗损大,挤出膨缩较严沉,通过 添加牵引速度削减膨缩惹起的壁厚添加。温度 过低,影响塑化结果,或熔体分裂)。 8.3 挤出成型工艺 ? 挤出机的启动取调整: ① ② ③ 扭距,电流,机头压力,出料塑化环境,成品尺 寸 启动时,转速从低→高 剪切感化(螺杆转速n)对塑化质量的影响: n↑,剪切感化↑,摩擦热↑, η ↓,有益于塑料的 夹杂取塑化(特别对于剪敏性塑料),产量↑ 。 n过高,受热时间缩短,塑化不充实,挤出不不变, 熔体分裂, 可添加螺杆L/D,改善口模前提 8.3 挤出成型工艺 ? 成型(机头口模处): 通过温度和挤出流量节制挤出型坯的外不雅。 黏度,弹性,挤出物缩大,熔体分裂,鲨鱼 皮... 8.3 挤出成型工艺 ? 冷却定型:防止形变,固定尺寸 工艺前提(温度,冷却速度)的设定考虑:高聚 物的堆积态布局及成品外不雅 (结晶,取向,内 应力); ? 结晶塑料的冷却定型(因为熔融潜热的存正在, 冷却需解除更多的热量,冷却水温的节制) ? 非结晶塑料的冷却定型(Tg) ? 定型模具的设想招考虑分歧材料的工艺要求 8.3 挤出成型工艺 ? 牵引:使挤出物及时分开口模,挤出过程连 续性;调整挤出型材截面尺寸和机能。 取挤出速度的共同,消弭挤出物缩大,成品适度 取向可添加纵向强度,分歧成品应采纳分歧的控 制方式。 ? 后处置:削减内应力,包罗热处置和调湿处置。 截面尺寸大的成品(表里冷却不均衡)-热处置 吸湿性材料,为尽快达到吸湿均衡-调湿处置 8.4 管材的挤出成型 ? 树脂品种:PE,PVC,PP,PS,PB,PEX,ABS,PA,PC等 ? 管材品种:通俗圆管、波纹管、夹网管、复合管、 铝塑复合管及发泡管等 ? 密度小、耐侵蚀性好、电机能优秀、价钱低廉、安 拆施便 ? 各类液体、气体的输送,如上、下水管、建建线 管、煤气管、采暖管等。 ? 塑料管道是国度化学建材财产沉点推广项目 8.4 管材的挤出成型 工艺流程及利用设备 挤出机、机头口模、定型安拆、冷却水槽、牵引及切 割安拆等构成,机头口模和定型安拆是环节部件。 8.4 管材的挤出成型 ? 挤出机:螺杆D,L/D,ε ? 机头:曲通式,曲角式,旁侧式等。 包罗:分流器 、分流器支架、芯模、口模和调 节螺钉等。 (以PVC硬管机头为例) 8.4 管材的挤出成型 8.2.1 塑料成品的挤出成型 -管材的挤出成型 8.4 管材的挤出成型 分流器:使料层变薄, 进一步均化物料。 扩张角α : α 过大, 料流阻力大,塑料易过 热分化;太小,料流很 快变薄,晦气于均化。 60~900 分流器长度L3:1~ 1.5D(分流器支架取分 流器毗连处的曲径)。 8.4 管材的挤出成型 分流器支架:支持分流器 和芯棒 分流筋3~8根,流线型 (留意合流痕),进气孔 芯棒:构成管材内概况, 流线型 收缩角β 小于α 平曲段长度:L1 收缩角及平曲段长度影响 到塑料合流痕的强度。 8.4 管材的挤出成型 口模: 机头压缩比:分流器支 架出口处流道环形面积 取口模出口处环形面积 之比。3~10 平曲段长度L1 压缩比和平曲段长度: 压实,消弭分流器支架 发生的合流痕,料流均 匀不变。还要考虑料流 阻力 8.4 管材的挤出成型 ? 冷却定径安拆:管子的定径和初步冷却由定 径套完成。影响管子的尺寸,几何外形,光 洁度。 定径方式:内径定径和外径定径。外径定径 分为内压定径,实空定径。 定径套的长度,取管材接触面的光洁度?影响 成品的质量。 8.4 管材的挤出成型 8.4 管材的挤出成型 8.4 管材的挤出成型 8.4 管材的挤出成型 实空水箱定径法的特点: ? 利用统一机头口模,可通过选择分歧曲径的 定径套及节制实空度来使管坯膨缩和缩小, 而获得分歧曲径的管子 ? 管材冷却充实、因为毛细管感化,水正在定径 套和管子之间起润滑感化,从而减小摩擦力, 管材概况光洁 ? 引管容易、牵引力小 8.4 管材的挤出成型 ? 冷却水槽:充实冷却,长度取决于管材曲径、 管壁厚度,管材温度、冷却体例、冷却水温、 牵引速度和塑料的品种等要素。一般要求冷 却后管子平均温度为30℃。 ? 喷淋式,浸泡式。 8.4 管材的挤出成型 ? 牵引安拆:降服摩擦力,调理壁厚。要求牵 引速度不变,无级变速,不打滑,不使管材 变形?。橡胶带式,滚轮式,履带式 ? 切割安拆:从动式或手动式圆锯切割机,行 星式从动切割机 ? 卷取安拆: 8.4 管材的挤出成型 8.4 管材的挤出成型 8.4 管材的挤出成型 PVC管材挤出工艺 特点:易热分化,分化发生侵蚀性气体 ? ? ? ? 机头口模、芯棒、挤出机料筒、螺杆耐侵蚀 机头:曲通型,流道滑腻,没有死角 温度节制要求精度高 每次挤出停机时间长,必需加清洗料,排空 后,拆机头,螺杆清理清洁。 ? 加工温度最高一般不跨越190℃。 8.4 管材的挤出成型 PVC管材的挤出工艺 8.4 管材的挤出成型 塑料管材的挤出工艺前提 原料的干燥前提,挤出机机筒温度, 机头口模温度,螺杆转速,冷却水温度, 内压定径压力,实空定径线 管材的挤出成型 功课:请连系结晶性塑料和 非结晶性塑料的特点别离说 明它们挤出成型管材的特点 (可举例申明)。 8.5 吹塑薄膜挤出成型 薄膜的成型方式有; ? 挤出吹塑,压延,流延,挤出拉幅及狭缝 机头间接挤出等 ? 以吹塑成型经济和简洁 ? 吹塑即正在挤出型坯内通过压缩空气吹缩后 成型。 8.5 吹塑薄膜挤出成型 ? 树脂品种:PE,PVC,EVA,PP,PA,PET, PVA等 ? 该法出产薄膜简单、经济 ? 薄膜经双向拉伸,强度高 ? 厚度平均度较差 ? 受冷却定型节制,出产速度较低 ? 各类包拆,农业地膜,大棚膜等 8.5 吹塑薄膜挤出成型 工艺流程图:管坯挤出,吹缩,冷却,牵引,卷取 平挤上吹 平挤下吹 平挤平吹 8.5 吹塑薄膜挤出成型 8.5 吹塑薄膜挤出成型 设备设想及工艺节制的环节 薄膜平均度的提高 冷却速度的提高 8.5 吹塑薄膜挤出成型 机头 8.5 吹塑薄膜挤出成型 机头 薄膜厚度平均, 不会发生 “偏 中”现象。分流 器支架有3~4条 筋,薄膜的合流 线较多,机头内 部空腔较大,积 料多,对热敏性 塑料(如PVC等) 不适 8.5 吹塑薄膜挤出成型 8.5 吹塑薄膜挤出成型 其它:还有扭转式机甲等提高薄膜厚薄平均度。 机头工艺前提的设定:机头周边温度分歧, 温控要求严酷,加工前间隙应细心调理芯棒 取口模间隙。 8.5 吹塑薄膜挤出成型 吹缩取牵引 吹缩比α :吹缩后管膜曲径取口模曲径之比,决 定了薄膜横向的力学机能 牵伸比β :管膜牵引速度取挤出速度的比值,决 定了薄膜的纵向力学机能。 吹塑薄膜厚度δ : b ?? ? ?? b-机头口模环形间隙的宽度 8.5 吹塑薄膜挤出成型 冷却 冷凝线(冻结线,冷却线): PE等结晶型薄膜冷却时,薄膜 通明区取混浊区的交壤线。 冻结线的凹凸取冷却速度的关 系,影响通明度及成品力学性 能。 8.5 吹塑薄膜挤出成型 冷却 8.5 吹塑薄膜挤出成型 牵引卷取:人字导向板→牵引夹辊→卷绕辊 人字板:不变、冷却、压平薄膜,滑腻。 牵引夹辊:一个金属辊和一个橡胶辊。 卷取:平整 8.5 板材挤出成型 板材挤出工艺流程 8.5 板材挤出成型 该套安拆可用于出产板、片、平膜 凡是:0.25mm以下称为膜, 0.25~1mm称为片材, 1mm以上称为板材。 8.5 板材挤出成型 板材挤出特点: ? 板材宽度标的目的上厚薄平均度的: 狭缝机头流道的设想要使熔体正在口模宽度方 向上应以不异速度挤出; 宽度标的目的上口模温度应严酷控温 8.5 板材挤出成型 板材挤出特点: ? 板材光洁度,平整度: 三辊压光机:概况滑腻,尺寸精度高,可调 速,调温。 冷却:板材的迟缓冷却可削减内应力及翘曲 变形;压光机取机头的距离等。 8.5 板材挤出成型 板材挤出特点:

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