1　　擠出成型過程及設(shè)備簡介

　　擠出成型生產(chǎn)的基本過程

　　擠出成型可加工的聚合物種類很多，制品更是多種多樣，成型過程也有許多差異，但基本過程大致相同，比較常見的是以固體狀態(tài)加料擠出制品的過程。這一擠出成形過程是:將顆粒狀或粉狀的固體物料加入到擠出機的料斗中，擠出機的料筒外面有加熱器，通過熱傳導將加熱器產(chǎn)生的熱量傳給料簡內(nèi)的物料，溫度上升，達到熔融溫度。機器運轉(zhuǎn)，料筒內(nèi)的螺桿轉(zhuǎn)動，將物料向前輸送，物料在運動過程中與料簡、螺桿以及物料與物料之間相互摩擦、剪切，產(chǎn)生大量的熱，與熱傳導共同作用使加入的物料不斷熔融，熔融的物料被連續(xù)、穩(wěn)定地輸送到具有一定形狀的機頭（或稱口模）中。通過口模后，處于流動狀態(tài)的物料取近似口型的形狀，再進入冷卻定型裝置，使物料一面固化，一面保持既定的形狀，在牽引裝置的作用下，使制品連續(xù)地前進，并獲得終的制品尺寸。后用切割的方法截斷制品，以便儲存和運輸。

　　比較有代表性的擠出成型的工藝過程為:聚合物熔融、成型、定型、冷卻、牽引、切割、堆放。

　　其他的擠出成型產(chǎn)品，隨物料特性，制品大小和產(chǎn)量要求，擠出機的結(jié)構(gòu)、類型和規(guī)格可以是不同的;機頭結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸按具體制品而設(shè)計制造;冷卻定型方式依制品品種和材料性能而定;其余的輔機也會有很多不同點。然而，以上的各工藝環(huán)節(jié)是基本相同的。

　　擠出成型生產(chǎn)線的組成

　　完成一種擠出產(chǎn)品的生產(chǎn)線通常由主機、輔機組成，這些組成部分統(tǒng)稱為擠出機組。

　　1、主機:一臺主機有以下三部分組成。

　?、贁D壓系統(tǒng)。它是擠出機的關(guān)鍵部分，主要由螺桿和機筒組成。對于一般熱塑性塑料，通過擠壓系統(tǒng)，物料被塑化成均勻的熔體:對于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(zhì)流體從擠出機前端的口模被連續(xù)地擠出。

　?、趥鲃酉到y(tǒng)。其作用是驅(qū)動螺桿，保證螺桿在工作過程中所需要的扭矩和轉(zhuǎn)速。

　?、奂訜崂鋮s系統(tǒng)。它保證物料和擠壓系統(tǒng)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(jù)制品的種類而定，下列幾部分組成。

　?、贆C頭（口模）。它是制品成型的主要部件，當機頭口模的出料截面形狀不同時，便可得到不同的制品。

　?、诙ㄐ脱b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，并將它們固定下來，從而得到具有更為的截而形狀、表面光亮的制品。

　?、劾鋮s裝置。從定型裝置出來的制品，在冷卻裝置中充分地冷卻固化，從而得到后的形狀。

　?、軤恳b置。它用來均勻地引出制品，使擠出過程穩(wěn)定地進行。牽引速度的快慢，在一定程度上，能調(diào)節(jié)制品的截面尺寸，對擠出機生產(chǎn)率也有一定的影響。

　?、萸懈钛b置。它的作用是將連續(xù)擠出的制品按照要求截成一定的長度。

　?、薅逊呕蚓砣⊙b置。用來將切成放一定長度的硬制品整齊地堆放，或?qū)④浿破肪砝@成卷。

　　3.控制系統(tǒng)

　　擠出機的控制系統(tǒng)主要由電器儀表和執(zhí)行機構(gòu)組成，其主要作用是:控制主、輔機的驅(qū)動電機，使其按操作要求的轉(zhuǎn)速和功率運轉(zhuǎn)，并保證主、輔機協(xié)調(diào)運行;控制主、輔機的濕度、壓力、流量和制品的質(zhì)量;實現(xiàn)全機組的自動控制。

　　擠出成型生產(chǎn)工藝控制

　　擠出操作中，主要的工藝控制因素如下

　　1.螺桿轉(zhuǎn)速

　　螺桿的轉(zhuǎn)速在擠出生產(chǎn)線主機控制裝置中調(diào)節(jié)。螺桿轉(zhuǎn)速的大小直接影響擠出機輸出的物料量，也決定由摩擦產(chǎn)生的熱量，影響熔體物料的流動件。螺桿轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)隨螺桿結(jié)構(gòu)和所加工的材料而異，視制品形狀、產(chǎn)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(wǎng)和機頭上的可調(diào)節(jié)阻力元件對熔體流動的節(jié)制作用可產(chǎn)生不同的螺桿背壓。背壓的調(diào)節(jié)使物料得到不同的混合程度和剪切，改變塑化質(zhì)量和供料的平穩(wěn)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(fā)生熔融，轉(zhuǎn)化為熔體。熔體粘度與溫度有反比關(guān)系.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(nèi)時，受到由外部加熱裝置提供的熱量以及由于做功所產(chǎn)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(chǎn)品的質(zhì)量不會達到要求;假如溫度過高，會使聚合物過熱或發(fā)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(zhì)量，許多擠出機將螺桿制造成可控制溫度的結(jié)構(gòu)。料筒各段的溫度根據(jù)物料狀態(tài)變化的需要設(shè)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(shè)定并控制的。

　　4.定型裝置、冷卻裝置的溫度。

　　擠出不同的產(chǎn)品，采用的定型方式和冷卻方式是不同的，相關(guān)的設(shè)備各種各樣.但共同的都需要控制溫度.冷卻介質(zhì)可以是空氣、水或其他液體，溫度關(guān)系冷卻適度、生產(chǎn)效率、制品內(nèi)應力，若為結(jié)晶型聚合物，還關(guān)系到與制品的結(jié)晶度、晶粒尺寸相關(guān)的一些物理性能。冷卻介質(zhì)的溫度和流量是操作中可調(diào)節(jié)的。

　　5.牽引速度

　　擠出機連續(xù)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。牽引速度還決定制品截面尺寸，冷卻效果。牽引作用產(chǎn)生對制品縱向的拉伸，影響制品的力學性能和縱向尺寸的穩(wěn)定性等，有時一些工藝中靠牽引速度的調(diào)節(jié)獲得所需性能。牽引速度在擠出操作中的調(diào)節(jié)很重要。

2　　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(zhuǎn)著的螺桿的作用下、通過機筒內(nèi)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(tài)向前輸送，由于機筒外有加熱圈，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?；蚍蹱畹墓腆w轉(zhuǎn)變成熔融的流體狀態(tài)，熔融的物料被連續(xù)不斷地輸送到螺桿前方，通過過濾網(wǎng)、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制品。

　　在這個過程中，擠出機擠壓系統(tǒng)的主要作用是

　?、龠B續(xù)、穩(wěn)定地輸送物料;

　?、趯⒐腆w物料塑化成熔融物料;

　?、凼刮锪显跍囟群徒M分上均勻一致。

　　從物料通過螺桿的擠出過程來分析，由于螺桿旋轉(zhuǎn)，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;又由于實際擠出機螺桿結(jié)構(gòu)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?。?，使物料從一個大容積的空間強行走向小容積的空間;再由于在螺桿前端安裝有過濾網(wǎng)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松散物料逐漸壓實，致使粘附于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(nèi)部的熱傳導.也有利于加速固體物料的熔融。當物料從螺桿進入口模成型時，由于物料本身的壓力存在，使擠出的制品密實，并對

　　制品的表而形狀和光潔度均有益處。當物料沿螺桿前進時，由于機筒的加熱，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(chǎn)生摩擦熱，使靠近機筒的一層物料首先熔融，以后，熔體與機筒表面及熔體層之間的剪切摩擦作用，亦能轉(zhuǎn)化為熱量，使機筒內(nèi)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(tài)（玻璃態(tài)或高彈態(tài)）向粘流狀態(tài)的熔體轉(zhuǎn)變，具備了成型前物理狀態(tài)的要求。當熔融的物料繼續(xù)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，而且在垂直于螺槽的方向上有橫流流動，因而形成了螺槽內(nèi)環(huán)流和轉(zhuǎn)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、熔融和混合的復雜過程，這個過程能否得以圓滿完成，擠壓系統(tǒng)的螺桿結(jié)構(gòu)起著關(guān)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?？梢韵胂?，各個不同職能對螺桿的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的區(qū)段，稱為:

　?、偌恿隙?進行高分子物料的固體輸送;

　?、趬嚎s段.壓縮物料，并使物料熔融:

　　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），并定量定壓地將熔體向口模輸送。

　　物料在擠出過程中，根據(jù)它的運動和狀態(tài)變化情況，也可分為三個區(qū)域:

　?、俟腆w輸送區(qū)，物料溫度較低，故呈固體狀態(tài)，物料逐漸被壓實，井向前輸送;

　　②熔融區(qū)，料溫達到熔融溫度，逐漸熔融變成粘流流體;

　　③熔體輸送區(qū)，已熔融的流體沿螺桿進行攪拌和混合，同時定量定壓輸送。