標籤:成型

擠出成型在塑料加工中又稱為擠塑,在非橡膠擠出機加工中利用液壓機壓力於模具本身的擠出稱壓出。是指物料通過擠出機料筒和螺桿間的作用,邊受熱塑化,邊被螺桿向前推送,連續通過機頭而製成各種截面製品或半制品的一種加工方法。

1定義

在纖維化學工業中也有用擠出機向噴絲頭供料,以進行熔體紡絲。擠出應用於熱塑性塑料和橡膠的加工,可進行配料、造粒、膠料過濾等,可連續化生產,製造各種連續製品如管材、型材、板材(或片材)、薄膜、電線電纜包覆、橡膠輪胎胎麵條、內胎胎筒、密封條等,其生產效率高。在合成樹脂生產中,擠出機可作為反應器,連續完成聚合和成型加工,在橡膠工業中壓縮比不同的擠出機可以用來塑煉天然膠.不同材料的擠出機器的壓縮比有些不同.

2原理

料自料斗進入料筒,在螺桿旋轉作用下,通過料筒內壁和螺桿表面摩擦剪切作用向前輸送到加料段,在此鬆散固體向前輸送同時被壓實;在壓縮段,螺槽深度變淺,進一步壓實,同時在料筒外加熱和螺桿與料筒內壁摩擦剪切作用,料溫升高開始熔融,壓縮段結束;均化段使物料均勻,定溫、定量、定壓擠出熔體,到機頭后成型,經定型得到製品。
1、擠出方法
按塑化方式:干法擠出與濕法擠出
按加壓方式:連續擠出與間歇擠出
2、特點
生產連續、效率高、操作簡單、應用範圍廣

3設備

1、主機
擠出系統:由螺桿與料筒組成,是擠出機關鍵部分。其作用是塑化物料,定量、定壓、定溫擠出熔體
傳動系統:驅動螺桿,提供所需的扭矩和轉矩
加熱和冷卻系統:保證塑料和擠出系統在成型過程中溫度達工藝要求
2、輔機
由機頭、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、卷取裝置、切割組成
3、控制系統
由電器、儀錶和執行機構組成
作用:控制主、輔機電動機、以滿足所需轉速和功率;控制主輔機溫度、壓力、流量,保證製品質量;實現擠出機組的自動控制,保證主、輔機協調運行。

4擠出機

塑料擠出機的主機是擠塑機,它由擠壓系統、傳動系統和加熱冷卻系統組成。
1.擠壓系統擠壓系統包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具,塑料通過擠壓系統而塑化成均勻的熔體,並在這一過程中所建立壓力下,被螺桿連續的擠出機頭。
(1) 螺桿:是擠塑機的最主要部件,它直接關係到擠塑機的應用範圍和生產率,由高強度耐腐蝕的合金鋼製成。
(2)機筒:是一金屬圓筒,一般用耐熱、耐壓強度較高、堅固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內襯合金鋼的複合鋼管製成。機筒與螺桿配合,實現對塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實,並向成型系統連續均勻輸送膠料。一般機筒的長度為其直徑的15~30倍,以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。
(3) 料斗:料斗底部裝有截斷裝置,以便調整和切斷料流,料斗的側面裝有視孔和標定計量裝置。
(4)機頭和模具:機頭由合金鋼內套和碳素鋼外套構成,機頭內裝有成型模具。機頭的作用是將旋轉運動的塑料熔體轉變為平行直線運動,均勻平穩的導入模套中,並賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機筒內塑化壓實,經多孔濾板沿一定的流道通過機頭脖頸流入機頭成型模具,模芯模套適當配合,形成截面不斷減小的環形空隙,使塑料熔體在芯線的周圍形成連續密實的管狀包覆層。為保證機頭內塑料流道合理,消除積存塑料的死角,往往安置有分流套筒,為消除塑料擠出時壓力波動,也有設置均壓環的。機頭上還裝有模具校正和調整的裝置,便於調整和校正模芯和模套的同心度。
擠塑機按照機頭料流方向和螺桿中心線的夾角,將機頭分成斜角機頭(夾角120o)和直角機頭。機頭的外殼是用螺栓固定在機身上,機頭內的模具有模芯坐,並用螺帽固定在機頭進線埠,模芯座的前面裝有模芯,模芯及模芯座的中心有孔,用於通過芯線;在機頭前部裝有均壓環,用於均衡壓力;擠包成型部分由模套座和模套組成,模套的位置可由螺栓通過支撐來調節,以調整模套對模芯的相對位置,便於調節擠包層厚度的均勻性。機頭外部裝有加熱裝置和測溫裝置。
2.傳動系統傳動系統的作用是驅動螺桿,供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速,通常由電動機、減速器和軸承等組成。
3.加熱冷卻裝置加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進行的必要條件。
(1) 現在擠塑機通常用的是電加熱,分為電阻加熱和感應加熱,加熱片裝於機身、機脖、機頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內的塑料,使之升溫,以達到工藝操作所需要的溫度。
(2)冷卻裝置是為了保證塑料處於工藝要求的溫度範圍而設置的。具體說是為了排除螺桿旋轉的剪切摩擦產生的多餘熱量,以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機筒冷卻分為水冷與風冷兩種,一般中小型擠塑機採用風冷比較合適,大型則多採用水冷或兩種形式結合冷卻;螺桿冷卻主要採用中心水冷,目的是增加物料固體輸送率,穩定出膠量,同時提高產品質量;但在料斗處的冷卻,一是為了加強對固體物料的輸送作用,防止因升溫使塑料粒發粘堵塞料口,二是保證傳動部分正常工作。
二、 輔助設備
塑料擠出機組的輔機主要包括放線裝置、校直裝置、預熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計米器、火花試驗機、收線裝置。擠出機組的用途不同其選配用的輔助設備也不盡相同。如還有切斷器、吹乾器、印字裝置等。
校直裝置:塑料擠出廢品類型中最常見的一種是偏心,而線芯各種型式的彎曲則是產生絕緣偏心的重要原因之一。在護套擠出中,護套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此,各種擠塑機組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有:滾筒式(分為水平式和垂直式);滑輪式(分為單滑輪和滑輪組);絞輪式,兼起拖動、校直、穩定張力等多種作用;壓輪式(分為水平式和垂直式)等。
預熱裝置:纜芯預熱對於絕緣擠出和護套擠出都是必要的。對於絕緣層,尤其是薄層絕緣,不能允許氣孔的存在,線芯在擠包前通過高溫預熱可以徹底清除表面的水份、油污。對於護套擠出來講,其主要作用在於烘乾纜芯,防止由於潮氣(或繞包墊層的濕氣)的作用使護套中出現氣孔的可能。預熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內壓力的作用。在擠塑料過程中,預熱可消除冷線進入高溫機頭,在模口處與塑膠接觸時形成的懸殊溫差,避免塑膠溫度的波動而導致擠出壓力的波動,從而穩定擠出量,保證擠出質量。擠塑機組中均採用電加熱線芯預熱裝置,要求有足夠的容量並保證升溫迅速,使線芯預熱和纜芯烘乾效率高。預熱溫度受放線速度的制約,一般與機頭溫度相仿即可。
冷卻裝置:成型的塑料擠包層在離開機頭后,應立即進行冷卻定型,否則會在重力的作用下發生變形。冷卻的方式通常採用水冷卻,並根據水溫不同,分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻,急冷對塑料擠包層定型有利,但對結晶高聚物而言,因驟熱冷卻,易在擠包層組織內部殘留內應力,導致使用過程中產生龜裂,一般 PVC塑膠層採用急冷。緩冷則是為了減少製品的內應力,在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水,使製品逐漸降溫定型,對PE、PP的擠出就採用緩冷進行,即經過熱水、溫水、冷水三段冷卻。
三、 控制系統
塑料擠出機的控制系統包括加熱系統、冷卻系統及工藝參數測量系統,主要由電器、儀錶和執行機構(即控制屏和操作台)組成。其主要作用是:控制和調節主輔機的拖動電機,輸出符合工藝要求的轉速和功率,並能使主輔機協調工作;檢測和調節擠塑機中塑料的溫度、壓力、流量;實現對整個機組的控制或自動控制。
擠出機組的電氣控制大致分為傳動控制和溫度控制兩大部分,實現對擠塑工藝包括溫度、壓力、螺桿轉數、螺桿冷卻、機筒冷卻、製品冷卻和外徑的控制,以及牽引速度、整齊排線和保證收線盤上從空盤到滿盤的恆張力收線控制。
1. 擠塑機主機的溫度控制
電線電纜絕緣和護套的塑料擠出是根據熱塑性塑料變形特性,使之處於粘流態進行的。除了要求螺桿和機筒外部加熱,傳到塑料使之融化擠出,還要考慮螺桿擠出塑料時其本身的發熱,因此要求主機的溫度應從整體來考慮,既要考慮加熱器加熱的開與關,又要考慮螺桿的擠出熱量外溢的因素予以冷卻,要有有效的冷卻設施。並要求正確合理的確定測量元件熱電偶的位置和安裝方法,能從控溫儀錶讀數準確反映主機各段的實際溫度。以及要求溫控儀錶的精度與系統配合好,使整個主機溫度控制系統的波動穩定度達到各種塑料的擠出溫度的要求。
2. 擠塑機的壓力控制
為了反映機頭的擠出情況,需要檢測擠出時的機頭壓力,由於國產擠塑機沒有機頭壓力感測器,一般是對螺桿擠出后推力的測量替代機頭壓力的測量,螺桿負荷表(電流表或電壓表)能正確反映擠出壓力的大小。擠出壓力的波動,也是引起擠出質量不穩的重要因素之一,擠出壓力的波動與擠出溫度、冷卻裝置的使用,連續運轉時間的長短等因素密切相關。當發生異常現象時,能排除的迅速排除,必須重新組織生產的則應果斷停機,不但可以避免廢品的增多,更能預防事故的發生。通過檢測的壓力表讀數,就可以知道塑料在擠出時的壓力狀態,一般取后推力極限值報警控制。
3. 螺桿轉速的控制
螺桿轉速的調節與穩定是主機傳動的重要工藝要求之一。螺桿轉速直接決定出膠量和擠出速度,正常生產總希望儘可能實現最高轉速及實現高產,對擠塑機要求螺桿轉速從起動到所需工作轉速時,可供使用的調速範圍要大。而且對轉速的穩定性要求高,因為轉速的波動將導致擠出量的波動,影響擠出質量,所以在牽引線速度沒有變化情況下,就會造成線纜外徑的變化。同理如牽引裝置線速波動大也會造成線纜外徑的變化,螺桿和牽引線速度可通過操作台上相應儀錶反映出來,擠出時應密切觀察,確保優質高產。
4. 外徑的控制
如上所述為了保證製品線纜外徑的尺寸,除要求控制線芯(纜芯)的尺寸公差外,在擠出溫度、螺桿轉速、牽引裝置線速度等方面應有所控制保證,而外徑的測量控制則綜合反映上述控制的精度和水平。在擠塑機組設備中,特別是高速擠塑生產線上,應配用在線外徑檢測儀,隨時對線纜外徑進行檢測,並且將超差信號反饋以調整牽引或螺桿的轉速,糾正外徑超差。
5. 收卷要求的張力控制
為了保證不同線速下的收線,從空盤到滿盤工作的恆張力要求,希望收排線裝置有貯線張力調整機構,或在電氣上考慮恆線速度系統和恆張力系統的收卷等等。
6. 整機的電氣自動化控制
這是實現高速擠出生產線應具備的工藝控制要求,主要是:開機溫度聯鎖;工作壓力保護與聯鎖;擠出、牽引兩大部件傳動的比例同步控制;收線與牽引的同步控制;外徑在線檢測與反饋控制;根據各種不同需要組成部件的單機與整機跟蹤的控制。
主要零部件
一、螺桿
1、評價螺桿性能的標準和設計螺桿應考慮的因素
1)評價螺桿性能標準
①塑化質量:必須滿足質量要求。製品質量與機頭、輔機有關,但與螺桿的塑化質量關係更大,如溫度不均、軸向壓力波動、徑向溫度大、染色等分散不均勻,這都直接影響製品質量。
②產量:在保證質量前提下,通過機頭擠出量。好的螺桿,應具有高的塑化能力
③名義比功率單耗:每擠1Kg塑料消耗的產量即P/Q(功率/產量),保證質量下,單耗越少越好。
④適應性:對加工不同塑料、匹配不同機頭和不同製品的適應能力。但一般適應性強,往往塑化效率低。
⑤製造難易:必須易製造、成本低
2)設計螺桿應考慮
①物料特性及加工時的幾何形狀、尺寸、溫度狀況。由於不同物料物理特性不同,因此加工性能不同,對螺桿結構和幾何參數有不同要求。
②口模的幾何形式和機頭阻力特性。螺桿形狀要與他們相匹配。
料筒的結構形式和加熱冷卻情況。如在加料段料筒內壁加工出錐度和縱向溝槽並冷卻,則提高固體輸送效率,螺桿在設計時應考慮提高熔融速率、均化能力,使之與加料段輸送相匹配。
③螺桿轉速
④擠出機用途:作混煉、造粒和喂料等作用,螺桿結構有所不同
2、常規全螺紋三段螺桿設計
指螺桿由加料段、壓縮段、均化段三段螺紋組成,其擠出過程完全依靠螺紋的形式來完成的一種螺桿。
1)螺桿類型確定
按螺槽深度從加料段較深向均化段較淺的過渡情況分:
①漸變型:螺槽深度變化在較長距離逐漸變淺。用於無定型、熱敏性塑料加工、也可用結晶型。
②突變型:用於熔點突變、粘度低的塑料。如PA、PE、PP,不適於PVC等熱敏性塑料
2)螺桿直徑
已經標準化,其大小一般根據所加工製品的斷面尺寸、加工塑料種類、所需擠出量確定
3)螺桿長徑比L/Db
長徑比越大,則塑料在料筒中停留時間越長,塑化更充分、均勻,以保證製品質
管材擠出工藝
設備:擠出機、機頭、定型裝置、冷卻槽、牽引設備和切割設備
1、成型
由擠出模具實現。熔體經過濾網和過濾板,分流區、壓縮區、成型區而成為管狀物。
2、定型
方法:內徑定徑與外徑定徑(內壓法與真空法)
3、管材擠出工藝條件控制
溫度:料筒、機頭和口模溫度,是影響塑化和製品質量的主要因素。擠出管材溫度一般較低,粘度高,有利於定型。
擠出速率:影響產量和質量,其值決定於螺桿轉速
牽引速度:影響管材壁厚和直徑的的精確性,要與擠出速度相適應。
壓縮空氣壓力:內壓法壓力0.02~0.05MPa
擠出成型技術的歷史和概況
找尋擠出成型技術的產生年代.可能會朔及比較久遠的通心粉和其他食品,制磚和陶瓷製品的擠出法加工。而對於最早將擠出法用於聚合物加工的說法.比較一致地認為:始於1845年,專利申請人R.Brooman的關於擠出法成型以古塔波膠為包覆層的電線的專利申請。
當時的擠出機是柱塞式的,操作方式由手動到機械式到液壓式,不斷進步,但這一時期中無論哪種形式,只反映操作的難易程度和人工勞動強度的差異,而生產過程的本質:間歇式,是那一時期擠出機共同的特點。
到了1879年,英國人M.Gray取得第一個採用阿基米德螺線式螺桿擠出機專利,同年另一英國人F.Shaw也研製出螺桿式擠出機,而且在兩年之後,他將自己研製的螺桿式擠出機轉化為產品出售。1880年,美國人J.Royle也開發了一種螺桿式擠出機。在比較接近的幾年中,湧現出幾種不同類型的擠出機。
最早成批量生產和出售螺桿式擠出機的是德國的機械製造商Paul.Troester。從L892年一1912年的20年裡,他生產銷售了500多台螺桿式擠出機。也是這一製造商,於1935年研製生產了用於熱塑性塑料的擠出機。在此之前,擠出機螺桿長徑比約為3—5,顯然.擠出橡膠不成問題,但對於熱塑性塑料則不可能滿足塑化的要求。這家公司除增大了擠出機螺桿的長徑比,還在加熱方式、加料裝置和傳動裝置方面也做了許多改進;到了1939年,他們把塑料擠出機發展到了一個新階段,或許可稱為「現代單螺桿擠出機階段」。這一階段的特徵是擠出機採用直接電加熱,空氣冷卻、自動控溫裝置、內襯式料筒和螺桿表面滲氮處理,螺桿長徑比為10,無級變速的傳動裝置等。
自現代單螺桿擠出機出現至今的幾十年裡,可加工的聚合物種類,製品的結構、形式不斷擴大,使得包括擠出成型工藝,成型設備,研究開發新產品、新工藝的手段等全面推進。
擠出成型技術在聚合物加工中的地位與作用
與聚合物其他的成型方法相比,擠出成型有許多突出的優點。
(1)生產連續化  可以根據需要生產任意長度的管材、板材、棒材、異型材、薄膜、電纜及單絲等。
(2)生產效率高  擠出機的單機產量較高,如一台直徑65mm的擠出機組,生產聚氯乙烯薄膜,年產量可達450t以上。
(3)應用範圍廣  這種加工方法在橡膠、塑料、纖維的加工中都廣為採用,尤其是塑料製品,幾乎是絕大多數熱塑性塑料和一些熱固性塑料都可以用此法加工。除直接成型製品外.還可用擠出法進行混合、塑化、造粒、著色、坯料成型等,如擠出機與壓延機配合,可生產壓延薄膜;與壓機配合,可生產各種壓製成型件;與吹塑機配合,可生產中空製品。在橡膠製品生產工藝中,將擠出法用於製造胎面、內胎、膠管以及各種複雜斷面形狀製品及空心、實心、包膠等半成品,還可作濾膠、生膠的連續混煉、塑煉及造粒等用途。在石油化工廠中,生產樹脂過程中,可用擠出機擠壓脫除樹脂中的水分,用擠出機完成各種牌號樹脂中助劑、改性劑的混合,完成樹脂的成粒工藝。
(4)一機多用  一台擠出機,能夠加工多種物料和多種製品。只要根據物料性能特點和產品的形狀、尺寸更換不同的螺桿和機頭,就可以生產不同的產品。
(5)設備簡單,投資少  與注塑、壓延相比,擠出設備比較簡單,製造較容易,設備費用較低,安裝調試較方便。設備佔地面積較小,對廠房及配套設施要求相對簡單。
以上的優點決定了擠出成型在聚合物加工中的重要地位。完全使用或在工藝中含有擠出過程的塑料製品的生產,約佔熱塑性塑料製品總量的一半。用這種方法成型的產品在農業、建築業、石油化工、機械製造、醫療器械、汽車、電子、航空航天等工業部門都有應用。

5擠出成型過程及設備簡介

擠出成型生產線的組成
完成一種擠出產品的生產線通常由主機、輔機組成,這些組成部分統稱為擠出機組。
1、主機:一台主機有以下三部分組成。
①擠壓系統。它是擠出機的關鍵部分,主要由螺桿和機筒組成。對於一般熱塑性塑料,通過擠壓系統,物料被塑化成均勻的熔體:對於熔體喂料和帶有化學反應的擠出成型,則主要是使物料均勻混合成流體。在螺桿推力作用下,這些均質流體從擠出機前端的口模被連續地擠出。
②傳動系統。其作用是驅動螺桿,保證螺桿在工作過程中所需要的扭矩和轉速。
③加熱冷卻系統。它保證物料和擠壓系統在成型加工中的溫度控制要求。
2.輔機
擠出機組輔機的組成根據製品的種類而定,下列幾部分組成。
①機頭(口模)。它是製品成型的主要部件,當機頭口模的出料截面形狀不同時,便可得到不同的製品。
②定型裝置。它的作用是將從口模擠出的物料的形狀和尺寸進行精整,並將它們固定下來,從而得到具有更為精確的截而形狀、表面光亮的製品。
③冷卻裝置。從定型裝置出來的製品,在冷卻裝置中充分地冷卻固化,從而得到最後的形狀。
④牽引裝置。它用來均勻地引出製品,使擠出過程穩定地進行。牽引速度的快慢,在一定程度上,能調節製品的截面尺寸,對擠出機生產率也有一定的影響。
⑤切割裝置。它的作用是將連續擠出的製品按照要求截成一定的長度。
⑥堆放或卷取裝置。用來將切成放一定長度的硬製品整齊地堆放,或將軟製品卷繞成卷。
3.控制系統
擠出機的控制系統主要由電器儀錶和執行機構組成,其主要作用是:控制主、輔機的驅動電機,使其按操作要求的轉速和功率運轉,並保證主、輔機協調運行;控制主、輔機的濕度、壓力、流量和製品的質量;實現全機組的自動控制。

擠出成型生產工藝控制

擠出操作中,主要的工藝控制因素如下
1.螺桿轉速
螺桿的轉速在擠出生產線主機控制裝置中調節。螺桿轉速的大小直接影響擠出機輸出的物料量,也決定由摩擦產生的熱量,影響熔體物料的流動件。螺桿轉速的調節隨螺桿結構和所加工的材料而異,視製品形狀、產量和輔機中的冷卻速度而不同。
2.螺桿背壓
擠出機前的多孔板、濾網和機頭上的可調節阻力元件對熔體流動的節製作用可產生不同的螺桿背壓。背壓的調節使物料得到不同的混合程度和剪切,改變塑化質量和供料的平穩性。
3.機筒、螺桿和機頭溫度
熱塑性聚合物固體在一定的溫度條件下發生熔融,轉化為熔體。熔體粘度與溫度有反比關係.因此,擠出機的擠出量會因物料溫度的變化而受到影響。當物料被加入到擠出機料簡內時,受到由外部加熱裝置提供的熱量以及由於做功所產生的摩擦熱的綜合作用。物料在機頭中時,機頭外部的加熱裝置提供熱量。
假如操作中擠出物料的溫度不足以把固體物料熔融線流動性很差,產品的質量不會達到要求;假如溫度過高,會使聚合物過熱或發生分解。溫度的控制是擠出操作中非常重要的控制因素。
螺桿的溫度控制涉及物料的輸送率,物料的塑化、熔融質量,許多擠出機將螺桿製造成可控制溫度的結構。料筒各段的溫度根據物料狀態變化的需要設定。比較大的機頭也將加熱裝置分成各個部位。擠出機的溫度是螺桿,料筒各段,機頭各段分別設定並控制的。
4.定型裝置、冷卻裝置的溫度。
擠出不同的產品,採用的定型方式和冷卻方式是不同的,相關的設備各種各樣.但共同的都需要控制溫度.冷卻介質可以是空氣、水或其他液體,溫度關係冷卻適度、生產效率、製品內應力,若為結晶型聚合物,還關係到與製品的結晶度、晶粒尺寸相關的一些物理性能。冷卻介質的溫度和流量是操作中可調節的。
5.牽引速度
擠出機連續擠出物料,進入機頭,從機頭流出的物料被牽出,進入定型裝置、冷卻裝置,牽出速度應與擠出速度相匹配。牽引速度還決定製品截面尺寸,冷卻效果。牽引作用產生對製品縱向的拉伸,影響製品的力學性能和縱向尺寸的穩定性等,有時一些工藝中靠牽引速度的調節獲得所需性能。牽引速度在擠出操作中的調節很重要。

6擠出原理

以塑料擠出為例,簡述物料在普通單螺桿擠出機中的擠出過程。固體物料從料斗加入,在旋轉著的螺桿的作用下、通過機筒內壁和螺桿表面的摩擦作用,向前輸送和壓實。在開始的階段物料呈固態向前輸送,由於機筒外有加熱圈,熱通過機簡傳導給物料;與此同時,物料在前進運動中,生成摩擦熱,使物料沿料筒向前的溫度逐漸升高,致使高分子物料從顆粒或粉狀的固體轉變成熔融的流體狀態,熔融的物料被連續不斷地輸送到螺桿前方,通過過濾網、分流板而進入機頭成型,從而使高聚物熔體具有一定形狀;再通過定型、冷卻、牽引等輔機作用,就成為一定形狀的塑料製品。
在這個過程中,擠出機擠壓系統的主要作用是
①連續、穩定地輸送物料;
②將固體物料塑化成熔融物料;
③使物料在溫度和組分上均勻一致。
從物料通過螺桿的擠出過程來分析,由於螺桿旋轉,使得物料與螺桿、機筒表而的相對運動而形成的摩擦作用,強行將物料向前輸送;又由於實際擠出機螺桿結構尺寸的特點(螺槽體積從加料斗處的較大體積逐漸變小,到機筒出口處,螺槽體積最小),使物料從一個大容積的空間強行走向小容積的空間;再由於在螺桿前端安裝有過濾網和分流板等阻力元件,以上三種因素,造成了沿螺桿長度方向上物料的壓力上升。這種壓力的增加,對固體物料來說,可以使從加料斗加入的鬆散物料逐漸壓實,致使粘附於固體表面的氣體沿料斗排出。固體料壓實后,能改善機筒給予物料的熱量在物料內部的熱傳導.也有利於加速固體物料的熔融。當物料從螺桿進入口模成型時,由於物料本身的壓力存在,使擠出的製品密實,並對
製品的表而形狀和光潔度均有益處。當物料沿螺桿前進時,由於機筒的加熱,壓實后的固體吸收外界的熱量,在前進時,物料與機筒、螺桿表面的摩擦產生摩擦熱,使靠近機筒的一層物料首先熔融,以後,熔體與機筒表面及熔體層之間的剪切摩擦作用,亦能轉化為熱量,使機筒內的物料進一步熔融,在到達口模之前的一段路程中,物料已全部完成了由固體狀態(玻璃態或高彈態)向粘流狀態的熔體轉變,具備了成型前物理狀態的要求。當熔融的物料繼續沿螺桿前進時,熔融流體不僅具有順著螺槽方向的正流流速,而且在垂直於螺槽的方向上有橫流流動,因而形成了螺槽內環流和轉角處的渦流,促使物料在熔融后得到充分的攪拌和混合。
從以上分析來看,物料通過螺桿的擠出包括了輸送、熔融和混合的複雜過程,這個過程能否得以圓滿完成,擠壓系統的螺桿結構起著關鍵的作用。一般螺桿在擠出機中要完成三個基本職能,即:固體輸送,熔融和熔體輸送。可以想像,各個不同職能對螺桿的結構和尺寸要求是不同的.因而普通的擠出機螺桿都可分為三個不同結構的區段,稱為:
①加料段.進行高分子物料的固體輸送;
②壓縮段.壓縮物料,並使物料熔融:
③計量段,對熔融物料進行攪拌和混合(因而也可稱為均化段),並定量定壓地將熔體向口模輸送。
物料在擠出過程中,根據它的運動和狀態變化情況,也可分為三個區域:
①固體輸送區,物料溫度較低,故呈固體狀態,物料逐漸被壓實,井向前輸送;
②熔融區,料溫達到熔融溫度,逐漸熔融變成粘流流體;
③熔體輸送區,已熔融的流體沿螺桿進行攪拌和混合,同時定量定壓輸送。
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