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高分子成型加工原理
第六章塑料的一次成型 ★:塑料原材→粘流态→流动→ 成型→定型(冷却、交联固化)→后 处理 ★:一次成型产品(片、管等)今高弹 态外力成型→→定型、后处理 次成型工艺:①挤出( extrusion);②注 射( inject on);③模压( mo ding);④压延 ca lender ing);⑤铸塑( casting);⑥传递模 sinter ing);⑧泡沫塑料( foam plastic) moded transfer molding);⑦模压烧结(
第六章 塑料的一次成型 ★ ：塑料原材 → 粘流态 → 流动 → 成型 → 定型（冷却、交联固化）→ 后 处理 ★ ：一次成型产品（片、管等）→ 高弹 态 →→ 成型→→ 定型、后处理 ★ 一次成型工艺： ① 挤出（extrusion）；② 注 射（injection）；③ 模压（molding）；④ 压延（ calendering）；⑤ 铸塑（casting）；⑥ 传递模（ transfer molding ） ； ⑦ 模压烧结 （ molded sintering）；⑧ 泡沫塑料（foam plastic） Δ 外力 Δ
6.1挤出成型(挤塑、挤压、模塑) ★定义:借助螺杆或柱塞的挤压作用,使受热融化的 塑料在压力推动下,强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续型材的一种成型方法。 ★种类:连续一螺杆挤出; 间歇—柱塞挤出。 ★适用范围:原材料:热塑性、热固性(较少) 产品:管材、片材、线缆包覆等
6.1 挤出成型（挤塑、挤压、模塑） ★ 定义：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的 塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定 截面的连续型材的一种成型方法。 ★ 种类： 连续 — 螺杆挤出； 间歇 — 柱塞挤出。 ★ 适用范围： 原材料：热塑性、热固性（较少） 产品：管材、片材、线缆包覆等
6.1.1连续法挤塑的工艺过程及主要设备 ★挤出过程:挤压→4熔化~挤压 强行通过口模 →得到一定形状的制品 (1)工艺及设备 工艺过程:原材料准备和干燥→→挤出成型 →→定型→→牵引→→后处理 *主要设备:挤出机定径套1牵引机切割机 冷却系统 卷取装置等
6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备 ★ 挤出过程：挤压 →→ 熔化 →→ 强行通过口模 → 得到一定形状的制品。 （1）工艺及设备 * 工艺过程：原材料准备和干燥 →→挤出成型 →→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理 * 主要设备：挤出机 定径套 牵引机 切割机 冷却系统 卷取装置等 Δ 挤压
(2)挤出机 米基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机 头与口模。 图6-1单螺杆挤出机结构示意图 1-机座;2-电动机3-传动专置;4一料斗5一料斗冷却区;6-料简;7-料筒加热器8一热电偶控温点 9-螺杆′10-过滤测及多孔板;H1一机扣热器」12一机沃∮13出物
（2）挤出机 * 基本结构：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机 头与口模
A.螺杆: 供料段 压缩段 计量段 L →→经过滤网到机头 加料段(75%固态)、压缩段(固/液共存区)、均化 段 *选择螺杆应注意几个特征参数:直径(D)、长径比 L/D)、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺 杆与料筒的间隙等
A. 螺杆： →→ 经过滤网到机头 加料段（75%固态）、压缩段（固/液共存区）、均化 段 * 选择螺杆应注意几个特征参数：直径（D）、长径比 （L/D）、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺 杆与料筒的间隙等
①直径(D): D↑,加工能力↑ 挤出机生产率 ∝D2,D通常为 45~150mm; ②长径比(LD) L/D↑,改善物料温|,行外近楼滑 度分布,有利于混 e輾纹度!b-螺植深度ψ一媒旋角;工一螺秆长度 合及塑化,生产能 d一间歇 力↑; 但L/D过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自 重而弯曲,功耗增大;L过小则塑化不良。LD通常为 18~25
① 直径（D）： D↑，加工能力↑。 挤出机生产率 ∝D 2 ，D通常为 45~150mm； 但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自 重而弯曲，功耗增大；L过小则塑化不良。L/D通常为 18~25； ② 长径比（L/D）： L/D↑，改善物料温 度分布，有利于混 合及塑化，生产能 力↑；
③压缩比(螺杄加料段第一个螺槽与均化段最后 个螺槽的容积比):压缩比↑,塑料受到 的挤压作用↑; ④螺旋角(φ,螺纹与螺杆横断面的夹角) φ↑,生产能力↑,对塑料的剪切作用和挤压 力↓。通常φ=10~30°,若用等距螺杆,螺距=直 径,则φ=17041; ⑤螺槽深度(h):h↓,剪切速率↑,传热效率↑ ,混合及塑化效率↑,生产率↓。故热敏性塑 料(如Pv)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳 定性好的塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽
④ 螺旋角（φ，螺纹与螺杆横断面的夹角）： φ↑，生产能力↑，对塑料的剪切作用和挤压 力↓。通常φ=10~30o ，若用等距螺杆，螺距=直 径，则φ=17o41’； ⑤ 螺槽深度（h）：h↓，剪切速率↑，传热效率↑ ，混合及塑化效率↑，生产率↓。故热敏性塑 料（如PVC）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳 定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。 ③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后 一个螺槽的容积比）：压缩比↑，塑料受到 的挤压作用↑；
B.机头与口模: 冷却水 A-A岡 图64圆管挤出机头绪构示意图 ★组成 1一杅s2~料筒」3—过滤阴;4-多孔板;5一机头y6一压缩空气进口,7一模芯支架,8一模芯y 3定名螺钉;10-模口外环;11-定型;13一管状挤出物;13一定芯螺钉14-加热器 滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。 ★作用:机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行 直线运动,使塑料进一步塑化均匀,并导入口模。口模 给予塑料熔体所需的形状
B. 机头与口模： 滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。 ★ 作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行 直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并导入口模。口模 给予塑料熔体所需的形状。 ★ 组成：
6.1.2挤出成型原理 (1)固体输送(主要发生在加料段) *依靠力:∫压力流动 料筒 拖曳流动 *W.H. Dare|等认为,料 Fb=P Abfs 筒与螺杆间的固体离子连续整 聚合物固体塞 齐地排列着,并塞满了螺槽,级 形成“弹性固体”。 受力情况:Fs—螺杆对 螺杆 固体塞的摩擦力,推力 图6-6固体塞摩擦模型 Fb料筒对固体塞的摩擦 力,隅力。Fb在Z轴方向上的分力
6.1.2 挤出成型原理 （1）固体输送（主要发生在加料段） * 依靠力： 压力流动 拖曳流动 * W. H. Darnell 等认为，料 筒与螺杆间的固体离子连续整 齐地排列着，并塞满了螺槽， 形成“弹性固体”。 受力情况： Fs — 螺杆对 固体塞的摩擦力，推力； Fb — 料筒对固体塞的摩擦 力，阻力。 Fbz — Fb 在Z轴方向上的分力