高分子加工高分子成型加工原理.ppt
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1、高分子成型加工原理高分子成型加工原理第六章第六章 塑料的一次成型塑料的一次成型 :塑塑塑塑料料料料原原原原材材材材 粘粘粘粘流流流流态态态态 流流流流动动动动 成成成成型型型型 定定定定型型型型(冷冷冷冷却却却却 、交交交交联联联联固固固固化化化化 )后后后后处理处理处理处理 :一次成型产品(片、管等):一次成型产品(片、管等):一次成型产品(片、管等):一次成型产品(片、管等)高弹高弹高弹高弹态态态态 成型成型成型成型 定型、后处理定型、后处理定型、后处理定型、后处理 一一一一次次次次成成成成型型型型工工工工艺艺艺艺:挤挤挤挤出出出出(extrusionextrusionextrusione
2、xtrusion);注注注注射射射射(injectioninjectioninjectioninjection);模模模模压压压压(moldingmoldingmoldingmolding);压压压压延延延延(calenderingcalenderingcalenderingcalendering);铸铸铸铸塑塑塑塑(castingcastingcastingcasting);传传传传递递递递模模模模(transfer transfer transfer transfer moldingmoldingmoldingmolding);模模模模 压压压压 烧烧烧烧 结结结结(molded mold
3、ed molded molded sinteringsinteringsinteringsintering););););泡沫塑料(泡沫塑料(泡沫塑料(泡沫塑料(foam plasticfoam plasticfoam plasticfoam plastic)外力外力外力外力6.1 6.1 挤出成型(挤塑、挤压、模塑)挤出成型(挤塑、挤压、模塑)定定定定义义义义:借借借借助助助助螺螺螺螺杆杆杆杆或或或或柱柱柱柱塞塞塞塞的的的的挤挤挤挤压压压压作作作作用用用用,使使使使受受受受热热热热融融融融化化化化的的的的塑塑塑塑料料料料在在在在压压压压力力力力推推推推动动动动下下下下,强强强强行行行行通通通
4、通过过过过口口口口模模模模而而而而成成成成为为为为具具具具有有有有恒恒恒恒定定定定截面的连续型材的一种成型方法。截面的连续型材的一种成型方法。截面的连续型材的一种成型方法。截面的连续型材的一种成型方法。种类:种类:种类:种类:连续连续连续连续 螺杆挤出;螺杆挤出;螺杆挤出;螺杆挤出;间歇间歇间歇间歇 柱塞挤出。柱塞挤出。柱塞挤出。柱塞挤出。适用范围:适用范围:适用范围:适用范围:原材料:热塑性、热固性(较少)原材料:热塑性、热固性(较少)原材料:热塑性、热固性(较少)原材料:热塑性、热固性(较少)产品:管材、片材、线缆包覆等。产品:管材、片材、线缆包覆等。产品:管材、片材、线缆包覆等。产品:管
5、材、片材、线缆包覆等。6.1.1 6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备连续法挤塑的工艺过程及主要设备 挤挤挤挤出出出出过过过过程程程程:挤挤挤挤压压压压 熔熔熔熔化化化化 强强强强行行行行通通通通过过过过口口口口模模模模 得到一定形状的制品。得到一定形状的制品。得到一定形状的制品。得到一定形状的制品。(1 1 1 1)工艺及设备)工艺及设备)工艺及设备)工艺及设备*工工工工艺艺艺艺过过过过程程程程:原原原原材材材材料料料料准准准准备备备备和和和和干干干干燥燥燥燥 挤挤挤挤出出出出成成成成型型型型 定型定型定型定型 牵引牵引牵引牵引 后处理后处理后处理后处理*主要设备:主要设备:主要设备:
6、主要设备:挤出挤出挤出挤出机机机机 定径套定径套定径套定径套 牵引牵引牵引牵引机机机机 切割机切割机切割机切割机冷却系统冷却系统冷却系统冷却系统 卷取装置等卷取装置等卷取装置等卷取装置等挤压挤压挤压挤压(2 2 2 2)挤出挤出挤出挤出机机机机*基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机基本结构:传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模。头与口模。头与口模。头与口模。A.A.A.A.螺杆:螺杆:螺杆:螺杆:经过滤网到机头经过滤网到机头经过滤网到机头经过滤网到机头加加加加料料料料段段段段(75%75%75
7、%75%固固固固态态态态)、压压压压缩缩缩缩段段段段(固固固固/液液液液共共共共存存存存区区区区)、均均均均化化化化段段段段*选选选选择择择择螺螺螺螺杆杆杆杆应应应应注注注注意意意意几几几几个个个个特特特特征征征征参参参参数数数数:直直直直径径径径(D D D D)、长长长长径径径径比比比比(L/DL/DL/DL/D)、压压压压缩缩缩缩比比比比、螺螺螺螺距距距距、螺螺螺螺槽槽槽槽深深深深度度度度、螺螺螺螺旋旋旋旋角角角角、螺螺螺螺杆与料筒的间隙等。杆与料筒的间隙等。杆与料筒的间隙等。杆与料筒的间隙等。直径(直径(直径(直径(D D D D):):):):DDDD,加工能力,加工能力,加工能力,
8、加工能力。挤出机生产率挤出机生产率挤出机生产率挤出机生产率DDDD2 2 2 2,D D D D通常为通常为通常为通常为45454545 150mm150mm150mm150mm;但但但但L/DL/DL/DL/D过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自过大,物料可能发生热降解,螺杆也可能因自重而弯曲,功耗增大;重而弯曲,功耗增大;重而弯曲,功耗增大;重而弯曲,功耗增大;L L L L过小则塑化不良。过小则塑化不良。过小则塑化不良。过小则塑化不良。L/DL/DL/DL/D通常为通常为通常为通常为18181818 25
9、252525;长径比(长径比(长径比(长径比(LLLL/D/D/D/D):):):):L/DL/DL/DL/D,改善物料温,改善物料温,改善物料温,改善物料温度分布,有利于混度分布,有利于混度分布,有利于混度分布,有利于混合及塑化,生产能合及塑化,生产能合及塑化,生产能合及塑化,生产能力力力力;螺旋角(螺旋角(螺旋角(螺旋角(,螺纹与螺杆横断面的夹角):,螺纹与螺杆横断面的夹角):,螺纹与螺杆横断面的夹角):,螺纹与螺杆横断面的夹角):,生生生生产产产产能能能能力力力力,对对对对塑塑塑塑料料料料的的的的剪剪剪剪切切切切作作作作用用用用和和和和挤挤挤挤压压压压力力力力。通通通通常常常常=10=1
10、0=10=10 30303030o o o o,若若若若用用用用等等等等距距距距螺螺螺螺杆杆杆杆,螺螺螺螺距距距距=直直直直径,则径,则径,则径,则=17=17=17=17o o o o41414141;螺槽深度(螺槽深度(螺槽深度(螺槽深度(h h h h):):):):hhhh,剪切速率,剪切速率,剪切速率,剪切速率,传热效率,传热效率,传热效率,传热效率,混合及塑化效率,混合及塑化效率,混合及塑化效率,混合及塑化效率,生产率,生产率,生产率,生产率。故热敏性塑。故热敏性塑。故热敏性塑。故热敏性塑料(如料(如料(如料(如PVCPVCPVCPVC)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳)宜用深螺槽,
11、而熔体粘度低且热稳)宜用深螺槽,而熔体粘度低且热稳)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。定性好的塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。定性好的塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。定性好的塑料(如聚酰胺等)宜用浅螺槽。压缩比(螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后压缩比(螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后压缩比(螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后压缩比(螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后一个螺槽的容积比):压缩比一个螺槽的容积比):压缩比一个螺槽的容积比):压缩比一个螺槽的容积比):压缩比,塑料受到,塑料受到,塑料受到,塑料受到的挤压作用的挤压作用的挤压作用的挤压作用;B.B.B.B.机头
12、与口模:机头与口模:机头与口模:机头与口模:滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈等。作作作作用用用用:机机机机头头头头将将将将处处处处于于于于旋旋旋旋转转转转运运运运动动动动的的的的塑塑塑塑料料料料熔熔熔熔体体体体转转转转变变变变为为为为平平平平行行行行直直直直线线线线运运运运动动动动,使使使使塑塑塑塑料料料料进进进进一一一一步步步步塑塑塑塑化化化化均均均均匀匀匀匀,并并并并导导导导入入入入口口口口模模模模。口口口口模模模模给给给给予塑料熔体所需的形状。予塑料熔体所需
13、的形状。予塑料熔体所需的形状。予塑料熔体所需的形状。组成:组成:组成:组成:6.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 挤出成型原理挤出成型原理挤出成型原理挤出成型原理(1 1 1 1)固体输送(主要发生在加料段)固体输送(主要发生在加料段)固体输送(主要发生在加料段)固体输送(主要发生在加料段)*依靠力:依靠力:依靠力:依靠力:压力流动压力流动压力流动压力流动拖曳流动拖曳流动拖曳流动拖曳流动*W.H.Darnell*W.H.Darnell*W.H.Darnell*W.H.Darnell 等认为,料等认为,料等认为,料等认为,料筒与螺杆间的固体离子连续整筒与螺杆间的固体离子连续整筒与螺杆间
14、的固体离子连续整筒与螺杆间的固体离子连续整齐地排列着,并塞满了螺槽,齐地排列着,并塞满了螺槽,齐地排列着,并塞满了螺槽,齐地排列着,并塞满了螺槽,形成形成形成形成“弹性固体弹性固体弹性固体弹性固体”。受力情况:受力情况:受力情况:受力情况:Fs Fs Fs Fs 螺杆对固螺杆对固螺杆对固螺杆对固体塞的摩擦力,推力;体塞的摩擦力,推力;体塞的摩擦力,推力;体塞的摩擦力,推力;Fb Fb Fb Fb 料筒对固体塞的摩擦力,阻料筒对固体塞的摩擦力,阻料筒对固体塞的摩擦力,阻料筒对固体塞的摩擦力,阻力。力。力。力。Fbz Fbz Fbz Fbz Fb Fb Fb Fb 在在在在Z Z Z Z轴方向上的
15、分力。轴方向上的分力。轴方向上的分力。轴方向上的分力。流动的基本条件:流动的基本条件:流动的基本条件:流动的基本条件:FbzFsFbzFsFbzFsFbzFsQ=VvQ=VvQ=VvQ=Vva a a aQ Q Q Q单单单单位位位位时时时时间间间间内内内内固固固固体体体体物物物物料料料料的的的的流流流流动动动动体体体体积积积积;v v v va a a a物物物物料料料料前前前前进进进进速度;速度;速度;速度;V V V V螺槽截面积。螺槽截面积。螺槽截面积。螺槽截面积。当当当当Fbz=Fs=0Fbz=Fs=0Fbz=Fs=0Fbz=Fs=0时,物料不发生任何移动;时,物料不发生任何移动;时
16、,物料不发生任何移动;时,物料不发生任何移动;FbzFs FbzFs FbzFs Fbz(3 3 3 3)均化段)均化段)均化段)均化段 熔体输送:熔体输送:熔体输送:熔体输送:设设设设:Q1Q1Q1Q1送送送送料料料料速速速速率率率率;Q2Q2Q2Q2压压压压缩缩缩缩段段段段熔熔熔熔化化化化速速速速率率率率;Q3Q3Q3Q3均均均均化化化化段挤出速率。段挤出速率。段挤出速率。段挤出速率。当当当当Q1 Q1 Q1 Q1 Q2 Q2 Q2 Q2 Q3Q3Q3Q3,均均均均化化化化段段段段为为为为控控控控制制制制区区区区,操操操操作作作作平平平平稳稳稳稳;若若若若Q1Q2Q3Q1Q2Q3Q1Q2Q
17、3Q1Q2Q3,供料不足。,供料不足。,供料不足。,供料不足。流流流流态态态态:正正正正流流流流(Q Q Q QD D D D);逆逆逆逆流流流流(机机机机头头头头、口口口口模模模模的的的的反反反反压压压压引引引引起起起起的的的的反反反反压压压压流流流流动动动动,Q Q Q QP P P P);横横横横流流流流(环环环环流流流流,Q Q Q QT T T T);漏流(漏流(漏流(漏流(Q Q Q QL L L L)A.A.A.A.若熔体为牛顿型:若熔体为牛顿型:若熔体为牛顿型:若熔体为牛顿型:QQQQ挤出及生产率(挤出及生产率(挤出及生产率(挤出及生产率(cmcmcmcm3 3 3 3/sec
18、/sec/sec/sec););););DDDD螺杆直径(螺杆直径(螺杆直径(螺杆直径(cmcmcmcm););););NNNN螺杆转速(螺杆转速(螺杆转速(螺杆转速(round/secround/secround/secround/sec););););hhhh均化段螺槽深度均化段螺槽深度均化段螺槽深度均化段螺槽深度(cmcmcmcm););););旋转角(旋转角(旋转角(旋转角(o o o o););););eeee螺纹斜棱宽度(螺纹斜棱宽度(螺纹斜棱宽度(螺纹斜棱宽度(cmcmcmcm););););PPPP均化段料流压力降(均化段料流压力降(均化段料流压力降(均化段料流压力降(kg/c
19、mkg/cmkg/cmkg/cm2 2 2 2););););螺杆与料螺杆与料螺杆与料螺杆与料筒间隙(筒间隙(筒间隙(筒间隙(cmcmcmcm););););塑料熔体粘度(塑料熔体粘度(塑料熔体粘度(塑料熔体粘度(kgsec/cmkgsec/cmkgsec/cmkgsec/cm2 2 2 2););););LLLL均化段长度(均化段长度(均化段长度(均化段长度(cmcmcmcm)。)。)。)。Q=QQ=QQ=QQ=QD D D D-(Q Q Q QP P P P+Q+Q+Q+QL L L L)其中,其中,其中,其中,*一般一般一般一般Q Q Q QL L L L值不大,实际计算时常略去。值不大
20、,实际计算时常略去。值不大,实际计算时常略去。值不大,实际计算时常略去。若令若令若令若令 ,用机头压力用机头压力用机头压力用机头压力P P P P代替代替代替代替PPPP,则有:,则有:,则有:,则有:Q=Q=Q=Q=AN-B(P/)AN-B(P/)AN-B(P/)AN-B(P/)螺螺螺螺杆杆杆杆特特特特征征征征曲曲曲曲线线线线。对对对对某某某某一一一一特特特特定定定定螺螺螺螺杆杆杆杆,A A A A、B B B B为常数。为常数。为常数。为常数。B.B.B.B.若熔体为非牛顿型:若熔体为非牛顿型:若熔体为非牛顿型:若熔体为非牛顿型:则则则则 式中,式中,式中,式中,KKKK流动常数,流动常数
21、,流动常数,流动常数,m m m m 常数。常数。常数。常数。(4 4 4 4)螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之)螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之)螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之)螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之间的关系间的关系间的关系间的关系 螺杆特征曲线螺杆特征曲线螺杆特征曲线螺杆特征曲线 牛顿型熔体牛顿型熔体牛顿型熔体牛顿型熔体 Q=AN-P(B/)Q=AN-P(B/)Q=AN-P(B/)Q=AN-P(B/)非牛顿型熔体非牛顿型熔体非牛顿型熔体非牛顿型熔体 Q=AN-BK(P)Q=AN-BK(P)Q=AN-BK(P)Q=AN-BK(P)m m m m Q Q Q Q P
22、PPP在一定的在一定的在一定的在一定的N N N N下绘出曲线。下绘出曲线。下绘出曲线。下绘出曲线。机头特征曲线机头特征曲线机头特征曲线机头特征曲线 牛顿型熔体牛顿型熔体牛顿型熔体牛顿型熔体 Q=K(P/)Q=K(P/)Q=K(P/)Q=K(P/)非牛顿型熔体非牛顿型熔体非牛顿型熔体非牛顿型熔体 Q=KK(P)Q=KK(P)Q=KK(P)Q=KK(P)m m m m 对圆管对圆管对圆管对圆管 对不同的对不同的对不同的对不同的D D D D有不同的有不同的有不同的有不同的Q Q Q Q PPPP曲线。曲线。曲线。曲线。如图:如图:如图:如图:N N N N,QQQQ;DDDD,QQQQ。6.1.
23、3 6.1.3 6.1.3 6.1.3 挤出成型工艺与过程(自学)挤出成型工艺与过程(自学)挤出成型工艺与过程(自学)挤出成型工艺与过程(自学)*工艺过程:原材料准备和干燥工艺过程:原材料准备和干燥工艺过程:原材料准备和干燥工艺过程:原材料准备和干燥 挤出挤出挤出挤出成型成型成型成型 定型定型定型定型 牵引牵引牵引牵引 后处理后处理后处理后处理针对课本针对课本P124/式式6-5讨论讨论角、角、角与角与Q的关的关系。看是否能得出课本上的结论,并解释理系。看是否能得出课本上的结论,并解释理由。由。作作业:业:6.2 6.2 注射成型注射成型6.2.1 6.2.1 6.2.1 6.2.1 注射成型
24、的含义:注射成型的含义:注射成型的含义:注射成型的含义:注射成型就是将塑料注射成型就是将塑料注射成型就是将塑料注射成型就是将塑料(一般为粒料一般为粒料一般为粒料一般为粒料)在注射成型机在注射成型机在注射成型机在注射成型机的料筒内加热熔化,当呈流动状态时,在柱塞或螺杆的料筒内加热熔化,当呈流动状态时,在柱塞或螺杆的料筒内加热熔化,当呈流动状态时,在柱塞或螺杆的料筒内加热熔化,当呈流动状态时,在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前加压下熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前加压下熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前加压下熔融塑料被压缩并向前移动,进而通过料筒前端的喷嘴以很
25、快速度注入温度较低的闭合模具内,经端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内,经端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内,经端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内,经过一定时间冷却定型后,开启模具即得制品。过一定时间冷却定型后,开启模具即得制品。过一定时间冷却定型后,开启模具即得制品。过一定时间冷却定型后,开启模具即得制品。这种成这种成这种成这种成型方法是型方法是型方法是型方法是种间歇操作过程。种间歇操作过程。种间歇操作过程。种间歇操作过程。6.2.2 6.2.2 6.2.2 6.2.2 注塑机的基本结构及工作原理注塑机的基本结构及工作原理注塑机的基本结构及工作原理注塑机的基本结构及工作
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- 高分子 加工 成型 原理
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