[精选]挤出成型设备介绍.pptx
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1、第一章第一章 挤出成型设备挤出成型设备挤出成型又称挤压成型,它是将物料加挤出成型又称挤压成型,它是将物料加热熔融成粘流态,借助螺杆的挤压作用,热熔融成粘流态,借助螺杆的挤压作用,推动粘流态的物料,使其通过口模而成为推动粘流态的物料,使其通过口模而成为截面与口模形状相仿的连续体的一种成型截面与口模形状相仿的连续体的一种成型方法,为此而使用的设备称为方法,为此而使用的设备称为挤出机挤出机。挤出成型是塑料成型的重要方法之一,挤出成型是塑料成型的重要方法之一,此法可成型此法可成型几乎全部热塑性塑料和局部热几乎全部热塑性塑料和局部热固性塑料固性塑料。生产的产品有生产的产品有管、棒、丝、薄管、棒、丝、薄膜
2、、板、电线电缆的包覆材、异型材和中膜、板、电线电缆的包覆材、异型材和中空制品空制品等。等。目前挤出成型产品约占热塑性目前挤出成型产品约占热塑性塑料制品的塑料制品的4050。其特点是:生产过。其特点是:生产过程连续化,生产效率高,设备成本低,产程连续化,生产效率高,设备成本低,产品质量均匀。品质量均匀。一、挤出成型设备的组成及分类一、挤出成型设备的组成及分类Brabender转矩流变仪兼挤出造粒机挤出成型设备的组成挤出成型设备的组成主机主机又称挤出机,与化纤机械中螺杆挤出机又称挤出机,与化纤机械中螺杆挤出机的结构基本相同,由挤压系统、传动系统、的结构基本相同,由挤压系统、传动系统、加热冷却系统和
3、控制系统组成。加热冷却系统和控制系统组成。辅机辅机机头机头俗称口模,俗称口模,是挤出成型的模具,是制品是挤出成型的模具,是制品成型的主要部件。熔料通过它获得一定的成型的主要部件。熔料通过它获得一定的几何截面和尺寸。几何截面和尺寸。定型装置定型装置稳定从机头挤出的制品的形状,并对其稳定从机头挤出的制品的形状,并对其进行精整,从而得到尺寸更为进行精整,从而得到尺寸更为精确的截面精确的截面形状形状及更为及更为光亮的制品外表光亮的制品外表。定型过程通。定型过程通常采用冷却和加压的方法来实现。常采用冷却和加压的方法来实现。冷却装置冷却装置对经定型后的制品实施进一步冷却,以对经定型后的制品实施进一步冷却,
4、以获得最终制品的形状和尺寸。获得最终制品的形状和尺寸。牵引装置牵引装置均匀地牵引制品,并对制品的截面尺寸均匀地牵引制品,并对制品的截面尺寸进行拉伸控制,使挤出过程平稳地进行。进行拉伸控制,使挤出过程平稳地进行。切割装置切割装置将连续挤出的硬制品按要求的长度及将连续挤出的硬制品按要求的长度及宽度进行裁切。宽度进行裁切。卷曲或堆放装置卷曲或堆放装置将连续挤出的将连续挤出的软制品软制品薄膜、软管或薄膜、软管或单丝卷绕成卷或对硬制品进行堆放。单丝卷绕成卷或对硬制品进行堆放。1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放1机头 2定型 3冷却 4
5、牵引 5切割 6卷曲或堆放1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放1机头 2定型 3冷却 4牵引 5切割 6卷曲或堆放挤出成型设备的分类挤出成型设备的分类按螺杆数目分:无螺杆挤出机、单螺按螺杆数目分:无螺杆挤出机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出和多螺杆挤出机。杆挤出机、双螺杆挤出和多螺杆挤出机。按结构形式分:立式、卧式和阶式。按结构形式分:立式、卧式和阶式。按可否排气分:排气式挤出机和非排按可否排气分:排气式挤出机和非排气式常规式挤出机。气式常规式挤出机。按用途分:制品成型挤出机、混炼造按用途分:制品成型挤出机、混炼造粒挤出机和压延机喂料挤出机。粒挤出机和压延机喂料挤出机。按螺杆转速分:
6、常规挤出机按螺杆转速分:常规挤出机100300r/min、高速挤出机、高速挤出机300900r/min和和超高速超高速挤出机挤出机9001500r/min。按上述挤出机的结构及分类特点,可将其按上述挤出机的结构及分类特点,可将其中局部挤出机的功能简述如下:中局部挤出机的功能简述如下:卧式挤出机。螺杆轴线为水平布置,其卧式挤出机。螺杆轴线为水平布置,其特点是特点是重心低、稳定性好重心低、稳定性好和便于操作维修,和便于操作维修,缺乏是占地面积较大。缺乏是占地面积较大。立式挤出机。螺杆轴线为垂直布置,其立式挤出机。螺杆轴线为垂直布置,其重心较高,不易配置辅机,操作维修较困难,重心较高,不易配置辅机,
7、操作维修较困难,但占地面积较小。但占地面积较小。排气式挤出机。在机筒中及后段设有排排气式挤出机。在机筒中及后段设有排气口,有助于聚合物中的气口,有助于聚合物中的气体及挥发物脱除气体及挥发物脱除。发泡挤出机。在机筒上开设有发泡剂参发泡挤出机。在机筒上开设有发泡剂参加装置,可成型发泡的挤出制品。加装置,可成型发泡的挤出制品。喂料挤出机。机筒可以摆动一个角喂料挤出机。机筒可以摆动一个角度,主要用于给压延机均匀喂料。度,主要用于给压延机均匀喂料。阶式挤出机。由两台以上挤出阶式挤出机。由两台以上挤出机串联而成,主要用来回收造粒、脱挥或机串联而成,主要用来回收造粒、脱挥或发泡成型加工。发泡成型加工。电磁动
8、态挤出机电磁动态挤出机。是近年中国首创。是近年中国首创创造的利用电磁动态作用进行塑化的挤出创造的利用电磁动态作用进行塑化的挤出机,特点是结构紧凑和节省电能。机,特点是结构紧凑和节省电能。可视化挤出机可视化挤出机。是近年开发的在机。是近年开发的在机筒上开设假设干透明视窗的挤出机,主要筒上开设假设干透明视窗的挤出机,主要用于研究不同螺杆结构或工艺条件下物料用于研究不同螺杆结构或工艺条件下物料的塑化混炼过程。的塑化混炼过程。二、双螺杆挤出机二、双螺杆挤出机概述概述据称,第一台双螺杆挤出机是据称,第一台双螺杆挤出机是1869年年在英格兰由在英格兰由Follows和和Batts为制造香肠开为制造香肠开发
9、的。用于聚合物加工的第一台双螺杆挤发的。用于聚合物加工的第一台双螺杆挤出机是在二战之前在意大利由出机是在二战之前在意大利由Roberto Colombo和和Carlo Pasquetti研制的。研制的。20世纪世纪60年代以后,出现了在混炼、年代以后,出现了在混炼、脱水、造粒、粉料直接成型和其他填料方脱水、造粒、粉料直接成型和其他填料方面具有专门功能的双螺杆挤出机。面具有专门功能的双螺杆挤出机。70年代年代后,又出现了后,又出现了组合式的双螺杆挤出机组合式的双螺杆挤出机,使,使其适用性得到了极大的增强,使用范围不其适用性得到了极大的增强,使用范围不断扩大,制造成本也不断降低。断扩大,制造成本也
10、不断降低。双螺杆挤出机的优点:双螺杆挤出机的优点:加料容易:可参加带状、粉状、糊加料容易:可参加带状、粉状、糊状、粒状及玻璃纤维等物料,这是由于双状、粒状及玻璃纤维等物料,这是由于双螺杆挤出机是靠正位移原理输送物料的,螺杆挤出机是靠正位移原理输送物料的,其其不可能有压力回流不可能有压力回流。而单螺杆挤出机则。而单螺杆挤出机则很难参加除粒状物料以外的其它种类物料。很难参加除粒状物料以外的其它种类物料。物料停留时间短:仅为约单螺杆挤物料停留时间短:仅为约单螺杆挤出机的一半,故特别适合于热敏性物料。出机的一半,故特别适合于热敏性物料。排气性能优异:由于双螺杆挤出机排气性能优异:由于双螺杆挤出机啮合局
11、部的有效混合,使物料的外表更新啮合局部的有效混合,使物料的外表更新能力较强,故易于设置排气口使物料中的能力较强,故易于设置排气口使物料中的气体排除。气体排除。优异的塑化和混合:由于双螺杆的互相优异的塑化和混合:由于双螺杆的互相啮合,物料在挤出过程中进行着较单螺杆挤啮合,物料在挤出过程中进行着较单螺杆挤出机中更为复杂的运动,物料因此可获得良出机中更为复杂的运动,物料因此可获得良好的好的塑化和混炼塑化和混炼。低的比功率消耗:约为单螺杆的一半。低的比功率消耗:约为单螺杆的一半。螺杆特性硬:流率对机头压力变化不敏螺杆特性硬:流率对机头压力变化不敏感。感。当然,双螺杆挤出机的制造费用较单螺杆当然,双螺杆
12、挤出机的制造费用较单螺杆挤出机要高许多,挤出机要高许多,一次设备投资较大。一次设备投资较大。双螺杆挤出机的结构和分类双螺杆挤出机的结构和分类结构结构主要由双螺杆、机筒其上开设有主加料主要由双螺杆、机筒其上开设有主加料口、侧加料口及至少一个排气口、排气装口、侧加料口及至少一个排气口、排气装置通常可有置通常可有13个、定量加料器包括个、定量加料器包括料斗、加料螺杆及机筒、加料器传动系统、料斗、加料螺杆及机筒、加料器传动系统、加热器、机头连接体包括多孔板及自动换加热器、机头连接体包括多孔板及自动换网器、主机传动装置包括电机、减速分网器、主机传动装置包括电机、减速分配箱和安全销等、机座以及电控仪表等组
13、配箱和安全销等、机座以及电控仪表等组成。成。分类分类按螺杆旋转方向按螺杆旋转方向可分为可分为同向旋转同向旋转和和异向旋转异向旋转两大类。而异两大类。而异向旋转的双螺杆挤出机又可分为内翻式和外向旋转的双螺杆挤出机又可分为内翻式和外翻式两种。翻式两种。需要特别注意的是同向旋转双螺需要特别注意的是同向旋转双螺杆和异向旋转双螺杆的工作机理和用途各不杆和异向旋转双螺杆的工作机理和用途各不相同,购置及使用时要注意区分,否则难以相同,购置及使用时要注意区分,否则难以到达最正确效能。到达最正确效能。按两根螺杆啮合与否按两根螺杆啮合与否分为啮合型与非啮合型两类。其中啮分为啮合型与非啮合型两类。其中啮合型按啮合程
14、度又可分为合型按啮合程度又可分为局部啮合型局部啮合型与与全全啮合型啮合型两种。两种。按两根螺杆轴线的相对位置划分按两根螺杆轴线的相对位置划分可分为平行双螺杆挤出机和锥形双螺可分为平行双螺杆挤出机和锥形双螺杆挤出机。杆挤出机。按螺杆为整体或组合划分按螺杆为整体或组合划分目前,在生产实践中使用的同向旋转目前,在生产实践中使用的同向旋转的双螺杆挤出机的螺杆大都为组合式。其的双螺杆挤出机的螺杆大都为组合式。其可通过改变螺杆元件的组合,实现能加工可通过改变螺杆元件的组合,实现能加工不同种类聚合物材料的特点。不同种类聚合物材料的特点。双螺杆挤出机工作原理双螺杆挤出机工作原理啮合型同向旋转双螺杆挤出机啮合型
15、同向旋转双螺杆挤出机该种机在塑料工业中应用十分广泛。该种机在塑料工业中应用十分广泛。工作原理:工作原理:物料自料斗经定量加料器参加机筒后,物料自料斗经定量加料器参加机筒后,按照旋转方向,可从一根螺杆的螺槽经啮合按照旋转方向,可从一根螺杆的螺槽经啮合区的间隙流入另一根螺杆的螺槽,形成螺旋区的间隙流入另一根螺杆的螺槽,形成螺旋的的形向前运动,于是从加料口至机头形向前运动,于是从加料口至机头存在着通道。存在着通道。在啮合处,螺纹和螺槽的速度相反,物料相在啮合处,螺纹和螺槽的速度相反,物料相对速度很大,承受很大的剪切,有利于混合,且能对速度很大,承受很大的剪切,有利于混合,且能刮去料槽内的积料刮去料槽
16、内的积料,故具有较好的混炼和自洁作用。,故具有较好的混炼和自洁作用。由于啮合处两根螺杆的速度方向相反,因此由于啮合处两根螺杆的速度方向相反,因此能在上下啮合区形成平衡的压力,螺杆的轴承及机能在上下啮合区形成平衡的压力,螺杆的轴承及机筒承载均匀,故可在高达筒承载均匀,故可在高达300r/min的转速下工作。的转速下工作。由于两根螺杆互相啮由于两根螺杆互相啮合,对物料输送有强制的合,对物料输送有强制的推力,故螺杆内的物料可推力,故螺杆内的物料可以不充满螺槽地向前输送。以不充满螺槽地向前输送。螺杆啮合处对物料的剪切过程使物料的螺杆啮合处对物料的剪切过程使物料的表层得到不断的更新,具有很好的表层得到不
17、断的更新,具有很好的脱挥排气脱挥排气性能。性能。啮合型异向旋转双螺杆挤出机啮合型异向旋转双螺杆挤出机工作原理:工作原理:由于两根螺杆的旋转方向不同,一根螺由于两根螺杆的旋转方向不同,一根螺杆中物料旋转前进的道路被另一根螺杆堵死,杆中物料旋转前进的道路被另一根螺杆堵死,故不能形成故不能形成运动。在啮合处,一根螺运动。在啮合处,一根螺杆的螺纹插入另一根螺杆的螺槽中,使连续杆的螺纹插入另一根螺杆的螺槽中,使连续的螺槽被分割成互相隔离的的螺槽被分割成互相隔离的C形小室。螺杆形小室。螺杆旋转时,随着啮合局部的轴向移动,旋转时,随着啮合局部的轴向移动,C形小形小室也沿着轴向前移,螺杆每转一圈,室也沿着轴向
18、前移,螺杆每转一圈,C形小形小室就前移一个导程的距离,故室就前移一个导程的距离,故自机筒加料口自机筒加料口到机头不存在连续通道到机头不存在连续通道。少量物料被拉入两螺杆之间的径向间隙,少量物料被拉入两螺杆之间的径向间隙,受到螺棱和螺槽间的研磨和滚压作用,此作受到螺棱和螺槽间的研磨和滚压作用,此作用与压延机上物料的滚压作用相似,故称为用与压延机上物料的滚压作用相似,故称为“压延效应。由于压延作用,使机筒壁和压延效应。由于压延作用,使机筒壁和轴承受力不均匀,使机筒和轴承局部受压磨轴承受力不均匀,使机筒和轴承局部受压磨损,故其只能在较低损,故其只能在较低10100r/min的转的转速下工作。速下工作
19、。在啮合区,物料在互相擦离过程中,可在啮合区,物料在互相擦离过程中,可以剥离粘附在螺杆上的物料,具有较强的自以剥离粘附在螺杆上的物料,具有较强的自洁性。洁性。由于物料呈密闭由于物料呈密闭C形小室往前强制输送,形小室往前强制输送,故机头压力较高,适用于制品的挤出成型。故机头压力较高,适用于制品的挤出成型。混炼剪切作用较弱,故适用于热敏料和混炼剪切作用较弱,故适用于热敏料和需要受热时间短的物料的成型。需要受热时间短的物料的成型。非啮合型双螺杆挤出机非啮合型双螺杆挤出机由于两根螺杆不相啮合,料流在螺杆间为由于两根螺杆不相啮合,料流在螺杆间为4种流动的组合。图中种流动的组合。图中1为轴向漏流,其值较为
20、轴向漏流,其值较大;大;2为环形漏流,是从一根螺杆流向另一根为环形漏流,是从一根螺杆流向另一根螺杆;螺杆;3为拖曳流;由于螺杆异向旋转,物料为拖曳流;由于螺杆异向旋转,物料将在将在A处受阻,故产生第处受阻,故产生第4种拖曳环流。这几种拖曳环流。这几种流动使物料经受种流动使物料经受强烈的反混剪切作用强烈的反混剪切作用。但。但这种非啮合型双螺杆没有自洁作用,故一般这种非啮合型双螺杆没有自洁作用,故一般仅用于仅用于混料混料。三、挤出机头三、挤出机头机头的作用与分类机头的作用与分类机头的作用机头的作用机头是挤出机的主要成型部件,它包括机机头是挤出机的主要成型部件,它包括机头体、分流器、分流器支架、芯棒
21、、口模、头体、分流器、分流器支架、芯棒、口模、调节螺丝等。其主要作用是:调节螺丝等。其主要作用是:使物料由机筒螺杆间的螺旋运动变为使物料由机筒螺杆间的螺旋运动变为直线运动。直线运动。形成必要的成型压力,保证制品密实。形成必要的成型压力,保证制品密实。使物料进一步塑化均匀。使物料进一步塑化均匀。成型制品。成型制品。机头的分类机头的分类按用途可分为:吹膜机头、挤管机头、按用途可分为:吹膜机头、挤管机头、挤板机头、挤异型材机头、造粒机头、吹挤板机头、挤异型材机头、造粒机头、吹塑中空制品机头、抽丝机头、电缆机头、塑中空制品机头、抽丝机头、电缆机头、织网机头、多色制品机头及螺旋耐压管挤织网机头、多色制品
22、机头及螺旋耐压管挤出机头等。出机头等。按制品挤出方向可分为:直通式机头按制品挤出方向可分为:直通式机头和直角式机头。前者机头内料流方向与挤和直角式机头。前者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向一致,后者机头内料流方向出机螺杆轴向一致,后者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向呈一定角度,通常为与挤出机螺杆轴向呈一定角度,通常为90,也有呈,也有呈45 和和30 的。的。按机头内压力大小可分为:低压机头按机头内压力大小可分为:低压机头料流压力小于料流压力小于4MPa、中压机头料流、中压机头料流压力为压力为410MPa和高压机头料流压力和高压机头料流压力在在10MPa以上以上吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头
23、即吹膜机头。生产厚度为吹塑薄膜机头即吹膜机头。生产厚度为0.0050.100的薄膜可用挤出法、压延的薄膜可用挤出法、压延法和拉伸法等成型。而挤出法加工简单、法和拉伸法等成型。而挤出法加工简单、成本低廉、生产率高。因此半数以上薄膜成本低廉、生产率高。因此半数以上薄膜用此法生产。尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚用此法生产。尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、含增塑剂的聚氯乙烯、醋酸纤维苯乙烯、含增塑剂的聚氯乙烯、醋酸纤维素等热塑性塑料薄膜,更多用此法生产。素等热塑性塑料薄膜,更多用此法生产。侧进料芯棒式机头侧进料芯棒式机头来自挤出机的熔融物料经过设置在挤出机机筒来自挤出机的熔融物料经过设置在挤出机机筒与机头连
24、接处的多孔板后,经机颈到达芯棒轴。与机头连接处的多孔板后,经机颈到达芯棒轴。在芯棒轴的阻挡下,熔融物料被分为两股沿芯棒在芯棒轴的阻挡下,熔融物料被分为两股沿芯棒分流线流动,在芯棒尖处又重新集合。集合后的分流线流动,在芯棒尖处又重新集合。集合后的物料沿机头环形缝隙挤出成管坯。芯棒内通入压物料沿机头环形缝隙挤出成管坯。芯棒内通入压缩空气,将管坯吹胀。缩空气,将管坯吹胀。这种机头的优点是:这种机头的优点是:机头内存料少,不易过机头内存料少,不易过热分解;结构简单,易热分解;结构简单,易制造,制造,只有一条拼缝线只有一条拼缝线。但由于在机头的通道中需作但由于在机头的通道中需作90转弯,弯,转弯弯处物料
25、流物料流动距离不等,故粘度不均,最距离不等,故粘度不均,最终影响影响到薄膜厚度的均匀性;而且芯棒易到薄膜厚度的均匀性;而且芯棒易产生生“偏中偏中现象,从而使靠近象,从而使靠近进料料一一侧的薄膜出的薄膜出现单边偏厚偏厚现象。象。螺旋芯棒式机螺旋芯棒式机头属于中心属于中心进料式机料式机头,为解决解决侧进料机料机头的偏中的偏中现象而象而设计。这种机种机头的芯棒的芯棒轴上开上开设有有一条或多条螺一条或多条螺纹流道流道。来自。来自挤出机的物出机的物料从机料从机头中心中心进入,之后按螺入,之后按螺纹流道的数目流道的数目而分成多股料流,最后料流从而分成多股料流,最后料流从环形形间隙中隙中挤出而形成膜管。出而
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