【正文】 第五章 塑料擠出機(jī) 概述 ? 學(xué)習(xí)擠出機(jī)的工作原理 、 構(gòu)成 ? 了解擠出機(jī)的分類(lèi)和主要技術(shù)參數(shù) ? 掌握擠出機(jī)的型號(hào)規(guī)定 擠出成型的特點(diǎn) ? 擠出成型也稱(chēng)擠壓模塑或擠塑 ， 它是在擠出機(jī)中通過(guò)加熱 、 加壓而使物料以流動(dòng)狀態(tài)連續(xù)通過(guò)口模成型的方法 。 擠出成型發(fā)展歷史： 1845年 包覆層的電線的專(zhuān)利 。 該擠出機(jī)是柱塞式的 。 1879年英國(guó)人 式螺桿擠出機(jī)專(zhuān)利 。 1935年德國(guó)機(jī)械制造商 Paul Troestar生產(chǎn)出用于熱塑性塑料的擠出機(jī) 。 1939年他們把塑料擠出機(jī)發(fā)展到了一個(gè)現(xiàn)階段 ——現(xiàn)代單螺桿擠出機(jī)階段 。 擠出成型的特點(diǎn)： ① 應(yīng)用范圍廣 。 ② 生產(chǎn)過(guò)程連續(xù) 。 ③ 生產(chǎn)效率高 。 ④ 投資少 、 收效快 。 擠出成型的應(yīng)用： ? 擠出成型法主要用于熱塑性塑料的成型 ，也可用于某些熱固性塑料 。 擠出的制品都是連續(xù)的型材 ， 如管 、 棒 、 絲 、 板 、 薄膜 、電線電纜包覆層等 。 此外 ， 還可用于塑料的混合 、 塑化造粒 、 著色 、 摻合等 。 ? 擠出成型在聚合物加工中占據(jù)了重要位臵 。完全使用或在工藝中含有擠出過(guò)程的塑料制品的生產(chǎn)約占熱塑性塑料制品總量的一半 。 擠出成型制品在農(nóng)業(yè) 、 建筑業(yè) 、 石油化工 、 機(jī)械制造 、 醫(yī)療器械 、 汽車(chē) 、 電子 、航空航天等領(lǐng)域都有應(yīng)用 。 圖 51 擠出成型產(chǎn)品 擠出機(jī)的工作原理及組成 通常擠出成形過(guò)程包括三個(gè)階段 ： ? 塑化 ? 擠出成形 ? 冷卻定形 擠出機(jī)工作過(guò)程如下： 塑料從料斗進(jìn)入擠出機(jī) ， 在螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下將其向前輸送 ， 塑料在向前移動(dòng)的過(guò)程中 ， 受到 料筒的加熱 、 螺桿的剪切和壓縮作用 使塑料熔融 ， 并實(shí)現(xiàn)由 玻璃態(tài) 、 高彈態(tài)及粘流態(tài) 的三態(tài)變化 。 在加壓的情況下 ， 使處于粘流態(tài)的塑料通過(guò)具有一定的形狀的 機(jī)頭 而成為截面與機(jī)頭形狀相仿的連續(xù)體 。 然后冷卻定型 為玻璃態(tài) ， 得到所需的制件 。 圖 52 擠出成型工作原理 擠出機(jī)組各部分組成： ? 主機(jī) ? 輔機(jī) ? 控制系統(tǒng) 一 、 主機(jī) ① 擠出系統(tǒng)：主要由螺桿和料筒組成 ， 是擠出機(jī)的關(guān)鍵部分 。 塑料通過(guò)擠出系統(tǒng)而塑化成均勻的熔體 ，并在這一過(guò)程中所建立的壓力下 ， 被螺桿連續(xù)地定量定壓定溫地?cái)D出機(jī)頭 。 ② 傳動(dòng)系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)螺桿 ， 使螺桿獲得在工作過(guò)程中所需要的扭矩和轉(zhuǎn)速 ， 由各種大小齒輪 、 傳動(dòng)軸 、 軸承及電動(dòng)機(jī)組成 。 ③ 加熱冷卻系統(tǒng)：對(duì)料筒 (或螺桿 )進(jìn)行加熱和冷卻 ，以保證成型過(guò)程在工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成 。 二 、 輔機(jī) ① 機(jī)頭 （ 口模 ） ：它是制件成型的主要部件 ， 熔融塑料通過(guò)它獲得一定的幾何截面和尺寸 。 ② 定型裝臵：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(lái) ， 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 。 ③ 冷卻裝臵：由定型裝臵出來(lái)的塑料在此得到充分的冷卻 ， 獲得最終的形狀和尺寸 。 ④ 牽引裝臵：其作用為均勻地牽引制件 ， 并對(duì)制件的截面尺寸進(jìn)行控制 ， 使擠出過(guò)程穩(wěn)定地進(jìn)行 。 ⑤ 切割裝臵：其作用是將連續(xù)擠出的制件切成一定的長(zhǎng)度或?qū)挾?。 ⑥ 卷取裝臵：其作用是將軟制件 （ 薄膜 、 軟管 、 單絲 ） 卷繞成卷 。 作用： 控制擠出機(jī)組的主機(jī) 、 輔機(jī)的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) ， 驅(qū)動(dòng)液壓泵 、 液壓缸 （ 或汽缸 ） 和其他各種執(zhí)行機(jī)構(gòu) ，使其滿(mǎn)足工藝所要求的轉(zhuǎn)速和功率 ， 并保證主輔機(jī)能協(xié)調(diào)的運(yùn)行 ， 檢測(cè) 、 控制主輔機(jī)的溫度 、 壓力 、流量和制件的質(zhì)量 ， 實(shí)現(xiàn)整個(gè)擠出機(jī)組的自動(dòng)控制 。 三 、 控制系統(tǒng) 擠出機(jī)的 分類(lèi) 一 、 按擠出系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ① 螺桿式擠出機(jī) 根據(jù)螺桿數(shù)目多少 ， 又可以分為單螺桿擠出機(jī) 、雙螺桿擠出機(jī) 、 多螺桿擠出機(jī) 。 根據(jù)螺桿在擠出機(jī)中的空間位臵 ， 又可以分為臥式擠出機(jī)和立式擠出機(jī) 。 ② 二 、 按擠出機(jī)的裝配結(jié)構(gòu) ① 分開(kāi)式擠出機(jī) ② 整體式擠出機(jī) —— 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 需機(jī)械加工的零件數(shù)目少 ， 占地面積小 ， 是普遍通用的結(jié)構(gòu)類(lèi)型 。 三 、 按擠出機(jī)加工中是否排氣 ① 非排氣式擠出機(jī) ② 排氣式擠出機(jī) —— 可排出物料中的水分 、 溶劑 、 不凝氣體等 。 圖 53 單螺桿擠出機(jī) 圖 54 臥式單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)圖 機(jī)頭連接法蘭 過(guò)濾板 冷卻水管 加熱器 螺桿 料筒 液壓泵 測(cè)速電動(dòng)機(jī) 推力軸承 料斗 1減速箱 1螺桿冷卻裝置 圖 55 錐形雙螺桿塑料擠出機(jī) 圖 56 雙螺桿擠出機(jī) 機(jī)頭連接器 分流板 料筒 加熱器 螺桿 加料器 料斗 加料器傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 推力軸承 減速器 1電動(dòng)機(jī) 圖 57 聚合物動(dòng)態(tài)三螺桿擠出機(jī) 圖 58 三螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu) —— “ 一”字排列的不等徑不等長(zhǎng)三螺桿 圖 59 三螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu) —— 三角形排列的三螺桿 圖 511 立式擠出機(jī)結(jié)構(gòu) 料斗 螺桿 料筒 機(jī)頭 傳動(dòng)裝置 機(jī)座 圖 510 立式擠出機(jī) 圖 512 膠管管材柱塞擠出機(jī) 圖 513 柱塞式擠出機(jī) 壓縮空氣 加料螺桿 攪拌器 液壓缸 柱塞桿 柱塞頭 絕熱層 加熱 加熱器支承管 模管 1制件 1冷卻水 1熱電偶 圖 514 單螺桿塑料排氣擠出機(jī) 單螺桿擠出機(jī)的技術(shù)參數(shù)與型號(hào) 一 、 單螺桿擠出機(jī)的技術(shù)參數(shù) ① 螺桿直徑 Ds：指螺桿的外徑 ， 單位為 mm。 ② 螺桿長(zhǎng)徑比 L/Ds：其中 L為螺桿的工作部分長(zhǎng)度 ， Ds為螺桿直徑 。 ③ 螺桿的轉(zhuǎn)速范圍： Nmax～ Nmin， 單位為 r/min。 ④ 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率： P， 單位為 kW。 ⑤ 料筒加熱段數(shù)： B。 ⑥ 料筒加熱功率： Pe， 單位為 kW。 ⑦ 擠出機(jī)生產(chǎn)率： Q， 單位為 kg/h。 ⑧ 機(jī)器的中心高： H， 指螺桿中心線到地面的高度 ， 單位為 mm。 ⑨ 機(jī)器的外形尺寸：長(zhǎng) 、 寬 、 高 ， 單位為 mm。 二 、 塑料擠出機(jī)的型號(hào) 擠出機(jī)的型號(hào)按類(lèi) 、 組 、 型分類(lèi)編制 ， 分別用類(lèi) 、組 、 型別名稱(chēng)中有代表性的漢字拼音字頭字母表示 。型號(hào)由基本型號(hào)和輔助型號(hào)兩部分組成 。 表示方法如下： 圖 515 塑料擠出機(jī)型號(hào)表示方法 輔機(jī)型號(hào)表示方法：編寫(xiě)輔機(jī)型號(hào)是利用主機(jī)型號(hào)第四項(xiàng)前加字母 “ F” ， 以示從屬該主機(jī)的輔機(jī) 。 當(dāng)配備多種輔機(jī)時(shí) ， 則采用輔機(jī)代號(hào) “ F” 后再加上設(shè)備特征字頭 （ 用漢語(yǔ)拼音大寫(xiě)字母表示 ） 。 圖 516 擠出機(jī)輔機(jī)機(jī)組 型號(hào)示例： （ 1） SJ150 表示：螺桿直徑 150mm， 長(zhǎng)徑比為 20∶ 1的塑料擠出機(jī) 。 與 SJ150相配的輔機(jī) SJFMl700， 表示上吹法 ，牽引輥筒工作長(zhǎng)度為 1700mm的塑料吹塑薄膜輔機(jī) ，其中 FM為輔機(jī)代號(hào) 。 型號(hào)示例： （ 2） SJF65 30 S —— 塑料 （ 類(lèi)別 ） J —— 擠出機(jī) （ 組別 ） F —— 發(fā)泡 (品種 ) 65 30—— 螺桿直徑 65(mm), 長(zhǎng)徑比 30： 1（ 規(guī)格參數(shù) ） 擠出機(jī)的結(jié)構(gòu) ? 學(xué)習(xí)擠出機(jī)的關(guān)鍵零部件：螺桿 、 料筒 、 加料裝置 、 加熱和冷卻系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 掌握擠出機(jī)各種變形結(jié)構(gòu)的用途 螺桿 ? 螺桿是擠出機(jī)的心臟 ， 是擠出機(jī)的關(guān)鍵部件 ，螺桿的性能好壞 ，決定了一臺(tái)擠出機(jī)的生產(chǎn)率 、 塑化質(zhì)量 、 填加物的分散性 、 熔體溫度 、 動(dòng)力消耗等 。 圖 517 螺桿 一 、 螺桿的分段 塑料及塑料三態(tài) 塑料有熱固性和熱塑性二大類(lèi)，熱固性塑料成型固化后，不能再加熱熔融成型。而熱塑性塑料成型后的制品可再加熱熔融成型其它制品。 熱塑性塑料隨著溫度的改變，產(chǎn)生 玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài) 三態(tài)變化，隨溫度重復(fù)變動(dòng)，三態(tài)產(chǎn)生重復(fù)變化。 ? 三態(tài)中聚合物熔體不同的特征： 玻璃態(tài) —— 塑料呈現(xiàn)為剛硬固體；熱運(yùn)動(dòng)能小，分子間力大，形變主要由鍵角變形所貢獻(xiàn)；除去外力后形變瞬時(shí)恢復(fù)，屬于普彈形變。 高彈態(tài) —— 塑料呈現(xiàn)為類(lèi)橡膠物質(zhì)；形變由鏈段取向引起大分子構(gòu)象舒展作出的貢獻(xiàn)，形變值大；除去外力后形變可恢復(fù)但有時(shí)間依賴(lài)性，屬于高彈形變。 粘流態(tài) —— 塑料呈現(xiàn)為高粘性熔體；熱能進(jìn)一步激化了鏈狀分子的相對(duì)滑移運(yùn)動(dòng)；形變不可逆，屬于塑性形變。 ? 塑料加工與塑料三態(tài)： 塑料玻璃態(tài)時(shí)可切削加工 。 高彈態(tài)時(shí)可拉伸加工 ， 如拉絲紡織 、 擠管 、 吹塑和熱成型等 。 粘流態(tài)時(shí)可涂復(fù) 、滾塑和注塑等加工 。 當(dāng)溫度高于粘流態(tài)時(shí) ， 塑料就會(huì)產(chǎn)生熱分解 ， 當(dāng)溫度低于玻璃態(tài)時(shí)塑料就會(huì)產(chǎn)生脆化 。 當(dāng)塑料溫度高于粘流態(tài)或低于玻璃態(tài)趨向時(shí) ， 均使熱塑性塑料趨向嚴(yán)重的惡化和破壞 ， 所以在加工或使用塑料制品時(shí)要避開(kāi)這二種溫度區(qū)域 。 三段式螺桿 塑料在擠出機(jī)中存在三種物理狀態(tài) —— 玻璃態(tài) 、高彈態(tài)和粘流態(tài)的變化過(guò)