挤出成型工艺课件.ppt

1,98,挤出成型工艺,挤出成型主要用于热塑性塑料制品的成型，多数是用单螺杆挤出机按干法连续挤出的操作方法进行成型的。,适用于挤出成型的热塑性塑料品种很多，挤出制品的形状和尺寸也各不相同，挤出不同制品的操作方法各不相同，但是挤出成型的工艺流程则大致相同。,2,99,一、挤出工艺流程,各种挤出制品的生产工艺流程大体相同，一般包括原料的准备、预热、干燥、挤出成型、挤出物的定型与冷却、制品 的 牵 引 与 卷 取 (或 切 割 )， 有 些 制 品 成 型 后 还 需 经 过 后 处 理 。,3,1、 原 料 的 准 备 和 预 处 理,用于挤出成型的热塑性塑料大多数是粒状或粉状塑料，由于原料中可能含有水分，将会影响挤出成型的正常进行，同时影响制品质量，例如出现气泡，表面晦暗无光，出现流纹，力学性能降低等。,对于一般塑料 ，应控制原料的含水量 0.5%以下；,对于高温下易水解的塑料 ，如尼龙（ PA）、涤纶（ PET）,等，水分含量 0.03%；,原料中的机械杂质也应尽可能除去。,原料的预热和干燥一般在烘箱或供房进行，可抽真空干,燥。,4,101,2、挤出成型,首先将挤出机加热到预定温度，开动螺杆，同时加料。初期挤出物的质量和外观都较差，应根据塑料的挤出工艺性能和挤出机机头口模的结构特点等调整挤出机料筒各加热段和机头口模的温度及螺杆的转速等工艺参数，以控制料筒内物料的温度和压力分布； 根据制品的形状和尺寸的要求，调整口模尺寸和同心度及牵引等设备装置，以控制挤出物离模膨胀和形状的稳定性，从而达到最终控制挤出物的产量和质量的目的，直到挤出达到正常状态即进行正常生产。,5,102,物料的温度主要来自料筒的外加热，其次是螺杆对物料的剪切作用和物料之间的摩擦。当进入正常操作后，剪切和摩擦产生的热量甚至变得更为重要。,温度升高，物料粘度降低。有利于塑化，同时降低熔体的压力，挤出成型出料快，但如果机头和口模温度过高，挤出物形状的稳定性较差，制品收缩性增大，甚至引起制品发黄，出现气泡，成型不能顺利进行；,温度降低，物料粘度增大，机头和口模压力增加。制品密度大，形状稳定性好，但挤出膨胀较严重。可以适当增大牵引速度以减少因膨胀而引起制品的壁厚增加。,6,103,温度不能太低，否则塑化效果差，且熔体粘度太大而增加,功率消耗。,口模和型芯的温度应该一致 ，若相差较大 ，则制品会出现,向内或向外翻甚至扭歪等现象。,增大螺杆的转速能强化对塑料的剪切作用，有利产塑料的混合和塑化，且大多数塑料的熔融粘度随螺杆转速的增加而降低。,3、定型与冷却,热塑性塑料挤出物离开机头口模后仍处在高温熔融状态，,具有很大的塑性变形能力，应立即进行定型和冷却。,7,104,如果定型和冷却不及时，制品在自身的重力作用下就会,变形，出现凹陷或扭曲等现象。,根据不同的制品有不问的定型方法、大多数情况下，冷却和定型是同时进行的，只有在挤出管材和各种异型材时才有 个 独 立 的 定 型 装 置 ， 挤 出 板 材 和 片 材 时 ， 往 往 挤 出 物 通过一对压辊，也是起定型和冷却作用；而挤出薄膜、单丝等不必定型，仅通过冷却便可以了。,未经定型的挤出物必须用冷却装置使其及时降温，以固定挤出物的形状和尺寸，已定型的挤出物由于在定型装置中的冷却作用并不充分，仍必须用冷却装置，使其进一步冷却。,8,105,冷却一般采用空气或水冷，冷却速度对制品性能有较,大影响，硬质制品不能冷得太快，否则容易造成内应力，并影响外观，对软质或结晶型塑料则要求及时冷却，以免制品变形。,4、制品的牵引和卷取 (切割 ),热塑性塑料挤出离开口模后，由于有热收缩和离模膨胀双重效应，使挤出物的截面与口模的断面形状尺寸并不一致。,因此在挤出热塑性塑料时，要连续而均匀地将挤出物牵引出 ，其 目的 一是 帮助 挤出物及时离开口模，保持挤出过程的连续性，二是调整挤出型材截面尺寸和性能。,9,106,牵引的速度要与挤出速度相配合，通常牵引速度略大于挤出速度，这样一方而起到消除由离模膨胀引起的制品尺寸变化，另一方而对制品有一定的拉伸作用。,牵引的拉伸作用可使制品适度进行大分子取向，从而使,制品在牵引方向的强度得到改善。,各种制品的牵引速度是不同的，通常挤出薄膜和单丝需要较快的速度，牵伸度较大，制品的厚度和直径减小，纵向断裂强度提高。,挤出硬制品的牵引速度则小得多，通常是根据制品离口,模不远处的尺寸来确定牵伸度。,10,107,定型冷却后的制品根据制品的要求进行卷绕或切割。,软质型材在卷绕到给定长度或质量后切断；硬质型材从牵,引装置送出达到一定长度后切断。,5、后处理,有些制品挤出成型后还需进行后处理，以提高制品的性,能。,后处理主要包括热处理和调湿处理。,11,108,在挤出较大截面尺寸的制品时， 常因挤出物内外冷却速率相差较大而使制品内有较大的内应力 ，这种挤出制品成型后,应在高于制品的使用温度 1020或低于塑料的热变形温度1020的条件下保持一定时问，进行热处理以消除内应力。,有些吸湿性较强的挤出制品 ，如聚酰胺，在空气中使用或存放过程中会吸湿而膨胀，而且这种吸湿膨胀过程需很长时间才能达到平衡，为了加速这类塑料挤出制品的吸湿平衡，常备在成型后浸入含水介质加热进行调湿处理，在此过程中还可使制品受到消除内应力的热处理，对改善这类制品的性能十分有利。,12,109,塑料管材挤出吹塑薄膜的挤出塑料板材挤出拉丝和造粒,1234,典型挤出制品成型工艺,13,110,二、典型挤出制品成型工艺,各种塑料挤出制品的成型，均是以挤出机为主机，使用不同形状的机头口模，改变挤出机辅机的组成来完成的。典型的塑料挤出制品包括管材、棒材、板材、吹塑薄膜,和塑料电线电缆。,14,111,1、 塑 料 管 材 挤 出,管材是塑料挤出制品中的主要品种，有硬管和软管之,分。用来挤管的塑料品种很多，主要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、 ABS和聚碳酸酯等。,目前，国内以聚氯乙烯为主，下面就以硬聚氯乙烯管材作简单介绍。,管材挤出的基本工艺是：,由挤出机均化段出来的塑化均匀的塑料，经过过滤网、粗滤器而达分流器，并为分流器支架分为若干支流，离开分流器文架后再重新汇合起来，进入管芯口模间的环形通道；最后通过口模到挤出机外而成管子，接着经过定径套定径和初步冷却，再进入冷却水槽或具有喷淋装置的冷却水箱，进一步冷却成为具有一定口径的管材，最后经由牵引装置引出并根据规定的长度要求而切割得到所需的制品。,15,112,16,113,17,114,管材挤出装置由挤出机、机头口模、定型装置、冷却水槽、牵引及切割装置等组成，其中挤出机的机头口模和定型装置是管材挤出的关键部件。,(1) 机头和口模： 机头是挤出管材的成型部件，大体上可分直通式、直角式和偏移式三种，其中用得最多的是直通式机头，机头包括分流器、分流器支架、管芯、口模和调节螺钉等几个部分。,18,115,分流器又称鱼雷头，粘流态塑料经过粗滤板而达分流,器，塑料流体逐渐形成 环形 ，并使料层变薄，有利于塑料的进一步均匀 塑化 。,19,116,分流器支架的作用是 支撑分流器及管芯 。,在小型挤出机中，分流器和分流器支架都做成一个整,体；支架与机头是连接的。,为支撑分流器，支架上有分料筋，塑料流过时被分料筋分开再汇合，有可能形成熔接痕，因此分料筋要造成流线型，而且，在强度允许的情况下，其宽度与长度应尽可能小些。,在分流器支架内没有导线孔与进气孔，以便分流器和管,芯内部装电热器时通入导线或通入压缩空气。,20,117,管芯(型芯)是挤出的管材内表向的成型部件 ， 随管子型祥不同有不同形式，一股为流线型，以便粘流态塑料的流动。,管芯通常是早分流器支架处与分流器连接。粘流由塑料,经过分流器支架后进入管芯与口模之间，管芯经过一定的收缩成为平直的料道。,管材的内外径应分别等于管芯的外径和口模的内径，但实际上从口模出来的管材由于牵引和冷却收缩等因素，将使管子的截面缩小一些：另一方面，在管材离开口模后，压力降低，塑料因弹性恢复而膨胀。,21,118,挤出管子的收缩及膨胀的大小与塑料性质、离开口模前后的温度、压力及牵引速度等有关，管材最终的尺寸必须通过定径套冷却定型和牵引速度的调节而确定。,(2)管材的定径和冷却。,管材挤出后 ，温度仍然很高 ，为了得到准确的尺寸和几何形状以及表面光洁的管子，应立即进行定径和冷却，以使其定型。,外径定型是使 挤出的管子的外壁与定径套的内壁相接触而起定型作用的，为此，可用向管内通入压缩空气的内压法或在管子外壁抽真空法来实现外径定型。,22,119,23,120,内压法进行外径定型的定径套如图所示。,定型时，可通过分料筋的孔道通入一定压力的压缩空气(一般为 0.05-0.3MPa表压 )。并在挤出的管端或管内封塞。定径套的外壁为夹套，内通冷却水以冷却管子，经定径后的管子离开定径套时不再变形。,24,121,2、吹塑薄膜的挤出,25,122,26,123,(1) 机头和口模。,吹塑薄膜的主要设备为单螺杆挤出机，其机头口模的类型主要有转向式的直角型和水平向的直通型两大类，结构与挤出管材的差不多，作用是挤出管状坯料。,(2) 吹胀与牵引。,在机头处有通入压缩空气的气道，通入气体使管坯吹胀成膜管，调行压缩空气的通入里可以控制膜管的膨胀程度。,27,124,由于吹塑和牵引的同时作用 ，使挤出的管坯在纵横两个方向都发生取向，使吹塑薄膜具有一定的机械强度。,因此，为了得到纵横向强度均等的薄膜，其吹胀比和牵,伸比最好是相等的。,不过在实际生产中往往都是用同一环形间隙口模，靠调节不同的牵引速度来控制薄膜的厚度， 故吹塑薄膜纵横向机械强度并不相同，一般都是纵向强度大干横向强度。,28,125,29,126,(3) 薄膜的冷却。,吹塑薄膜是连续成型过程，管还挤出吹胀成膜管后必须不断冷却固化定型为薄膜制品，以保证薄膜的质量和提高严量，因此，膜管在吹胀成型后要马上得到良好的冷却。目前最常用方法是在挤出机头之后，在管膜外面设冷却,风环。,在吹塑聚乙烯薄膜时，接近机头处的膜管是透明的，但在高于机头约 20cm处的膜管就显得较浑浊。膜管在机头上方开 始 变 得 浑 浊 的 距 离 称 为 冷 凝 线 距 离 (或 称 冷 却 线 距 离 )。 膜管浑浊的原因为大分子的结晶和取向。,30,127,(4) 薄膜的卷绕。,膜管经冷却定型后，先经人字导向板夹平，再通过牵引夹辊，而后由卷绕辊卷绕成薄膜制品；人宇板的作用是稳定已冷却的膜管，不让它晃动，并将它压平。,牵引夹辊是由一个橡胶辊和一个金属辊组成，其作用是牵,引和拉伸薄膜。,牵引辊到口模的距离对成型过程和管膜性能有一定影响，其决定了膜管在压叠成双折前的冷却时间，这一时间与塑料的热性能有关。,31,128,32,129,33,130,34,131,3、塑料板材挤出,塑料板、片与薄膜之间是没有严格的界限的，通常把 厚度在,0.25mm以下的称为平膜， 在 0.251mm的称为片材， 1mm以上,的则称为板材。,塑料板材的生产常用挤出成型工艺，用挤出法生产板材的方法有两种：较老的方法是利用挤管的方法先挤出管子，随即将管于剖开，展平而牵引出板材，此法可用于软板生产。目前，常用狭缝机头直接挤出板材 (硬板或软板 )。 挤板工艺,也适用于片材和平膜的挤出。,35,132,36,133,37,134,38,135,塑料经挤出机从狭缝机头挤出成为板坯后，即经过三辊压光机、切边装置、牵引装置、切割装置等，最后得到塑料板材。,如果在压光机之后再装有加热、压波、定型等装置，则可,得 塑料瓦楞板 。,板材挤出的狭缝机头的出料口既宽又薄，塑料熔体由料筒挤入机头，由于流道由圆形变成狭缝形，必须采取措施使熔体沿口模宽度方向有均匀的速度分布，即要使熔体在口模宽度方向上以相同的流速挤出，以保证挤出的板材厚度均匀和表面平整。,39,136,压光机的作用 ： 是将挤出的扳材压光和降温 ,并准确地调整板材的厚度，故它与压延机的构造原理有点相同，对辊筒的尺寸精度和光洁度要求较高，并能在一定范围内可调速，能与板材挤出相适应。,辊筒间距可以调整 ，以适应挤出板材厚度的控制，压光机与机头的距离应尽量靠近，否则板坯易下垂发皱，光洁度不好，同时在进入压光机前易散热降温而对压光不利。,从机头出来的板坯温度较高，为防止板材产生内应力而翘曲，应使板材缓慢冷却，要求压光机的辊简有一定的温度。经压光机定型为一定厚度板材温度仍较高，故用冷却导辊输送板材，让其进一步冷却，最后成为接近室温的板材。,40,137,在牵引装置的前面，有切边装置习切去小规则的板,边，并将板衬切成规定的宽度。,牵引装置通常是内 对或两村牵引辊组成，每对牵引辊通常又是由一个表向光滑的钢辗和一个具有橡胶表面的钢辊组成，牵引装置一般与压光机同速，能微调，以控制张力。,切割装置用以将板材裁切成规定的长度。,41,138,42,139,43,140,