板材挤出工艺-靳文涛课件

板材板材挤出出工工艺简介介 挤出成型是借助螺杆的挤压作用，受热熔化的塑料，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材。：绝大部分热塑性塑料及部分热固性塑料都可以通过挤出成型，如PVC、PS、PMMA,PET,ABS、PC、PE、PP、PA、丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂及密胺树脂等挤出成型的特点:l,效率高,质量稳定l 应用范围广l生产环境卫生,劳动强度低l 适于大批量生产干燥熔融挤出压延牵引腹膜裁切检验打包板板材材挤出出流程流程一条完整的板材生一条完整的板材生产线 原料干燥原料干燥 大部分挤大部分挤出工艺都需出工艺都需要对原料进要对原料进行干燥行干燥干燥干燥的目的的目的:去除去除树脂原料中树脂原料中的水分的水分.根据根据原料特性原料特性,干干燥温度和时燥温度和时间各不相同间各不相同 挤出机原理出机原理 固体固体进料的挤进料的挤出过程，塑料要出过程，塑料要经历固体经历固体弹弹性体性体粘性液粘性液体的变化，变动体的变化，变动的温度、压力，的温度、压力，状态变化和流动状态变化和流动行为行为十分复杂十分复杂，挤出理论挤出理论应用最应用最广广的是的是固体固体输送理论输送理论、熔融理论熔融理论熔熔体输送理论体输送理论 挤出机的作用是通过强制喂料使得树脂在机筒中充分熔融,带排气功能的螺杆可以在此过程中抽走大部分水分及低分子 渐变螺杆渐变螺杆全长均起压缩作用。全长均起压缩作用。突变螺杆突变螺杆压缩段很短，甚至一个螺距。压缩段很短，甚至一个螺距。（结晶型塑料，熔融温度范围窄，如尼龙等）（结晶型塑料，熔融温度范围窄，如尼龙等）渐变螺杆和突螺杆和突变螺杆螺杆单螺杆螺杆结构构图单螺杆螺杆结构参数构参数1）螺杆的几何结构参数 直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、间隙等a螺杆直径Ds外径（30200mm），最常见60150mm，随Ds生产能力所以，挤出机规格常以Ds表示。b长径比（L/DS）L/DS以25居多。螺杆螺杆排布分段与温度排布分段与温度设定定 一一 ，加料，加料段段A螺杆排布思路有：a深槽正向螺纹b中等螺槽大导程正向螺纹，且螺槽容积由大变小，即螺纹导程由大向小渐变。B、温度设定思路a不宜太高，影响物料在此段输送和受剪切的；也不宜太低，螺杆受力过大或卡 死b一般略接近熔融，按梯度排列。螺杆螺杆排布分段与温度排布分段与温度设定定二，二，压缩段压缩段A、螺杆排布：物料在此段要达到的目的是:使加工物料获得物理变化和部分化学变化所需的能量，分布均匀和初步分散,做到组分均质化、粘度接近。一般要求物料承受较大的剪切和机筒传热，使之熔融B、温度设定a温度太低，树脂半融，到后段包覆性差；温度太高，树脂流动提高，混炼与剪切作用变小，甚至出现高温降解，其设定原则：1、据基料不同和玻纤含量不同；2、扣除螺杆剪切输入的热量，略高于基料熔点范围内；3、熔融段后段（即玻纤加入口）熔体流动状况。螺杆螺杆排布分段与温度排布分段与温度设定定三三 熔融段熔融段A、螺杆组分排布物料在此段要达到的目的是：1.细化分散，形成理想的尺寸和结构。2.注意保护成品理想的结构不被破坏。B、温度设定1、据基料和玻纤含量不同而不同。2、略筒于基料熔点范围内。固体固体输送理送理论假设条件：物料与螺槽和料筒壁紧密接触形成固体塞（床），以恒速移动；略去物料重力、密度变化的影响；磨擦系数恒定，压力是螺槽长度的函数；螺槽为矩形经过分析可看出物料的运动类似螺母运动。提高固体输送的措施 适当提高螺杆转数N和螺槽深度H;采用锥形结构料筒；在加料段料筒内壁开设纵向沟槽（提高fb）；冷却进料段防止物料提前软化；冷却螺杆加料段（减小fs）,增加螺杆表面光洁度（减小fs）熔融熔融理理论1、研究目的：预测螺槽中未熔化物料量熔化全部物料所需螺杆长度 熔融与螺杆参数、物料特性、工艺参数间的关系2、冷却试验和熔融机理：冷却试验：本色料+35%着色料挤出稳定后停止并迅速冷却螺杆和料筒取出螺杆、剥下物料切断螺旋带状料并观察截面形状3、现象：熔融料呈流线型，未塑化料始终呈固态 固液两相有一明显分界线 固相逐渐消失，固体塑化完全集中在熔膜处4、熔融机理：加料段压实逐渐熔融成一层熔膜超过后边螺槽刮落于前侧形成熔体池固体床减小直至物料完全熔融熔体熔体输送理送理论1、熔体有四种形式的流动：正流：正流(拖曳流)Qd(cm3/h)，沿螺槽向机头方向的流动。由于螺杆转动，塑料在螺杆根部与机筒间形成相对运动造成的，它决定挤出量的大小；逆流：逆流（反流）Qp，与Qd相反的流动。由机头、多孔板等阻力元件对熔体的反压力造成，也叫压力流，随机头压力的升高而增加；环流：横流（环流）Qt,由分速度Vbx引起的在螺槽内与正流垂直的流动。对总挤出量影响不大，可忽略不计，但对熔体的混合、塑化、热交换起重要作用；漏流：漏流Ql，由机头阻力元件引起的物料反向流动，沿螺杆与料筒间隙向加料口方向流动，可降低挤出量。正常情况很小0.10.6mm，Ql小，但磨损严重时，Ql的增加与平方成正比。熔熔体体输送能力的分析送能力的分析熔体的输送 Q=Qd-Qp-Ql,实际的流动形式为：熔体沿螺槽螺旋前进。类似弹簧缠绕在螺槽内。忽略Ql，经计算熔体输送能力为：P-Q，机头阻力加大，产量下降。N-Q，转数提高，剪切提高。D-Q，直径增加，产量明显增加，所以要得到高的产量，这是最有效的手段之一。L-Q，挤出稳定性增加。螺槽深度h增加，挤出稳定性下降。螺杆螺杆转速速转速越高，剪切越大，将分散相均匀分散于基体之中；剪切越大，分散相尺寸越细，但转速过大，摩擦大易引起热降解，同时停留时间变短，混合不均。转速越低，剪切越小，分散不均匀，同时停留时间长，对易分解聚合物不利。转速与螺杆结构都是与剪切分散有关，因此必须两者作为整体考虑。一、影响高分一、影响高分子流体子流体剪切粘度的因素剪切粘度的因素影影响响因因素素实验条件和生产工艺条件的影响实验条件和生产工艺条件的影响（温度（温度T；压力；压力p；剪切速度或剪切应力；剪切速度或剪切应力等）等）大分子结构参数的影响大分子结构参数的影响（平均分子量；分子量分布；长链支化度等）（平均分子量；分子量分布；长链支化度等）物料结构及成分的影响物料结构及成分的影响（配方成分，如添料、软化剂等）（配方成分，如添料、软化剂等）二二实验实验条件和生产工艺条件的影响条件和生产工艺条件的影响1、温度和压力的影响、温度和压力的影响图图1 1PMMA的粘度与温度和压力的关系的粘度与温度和压力的关系 总的规律：温度升高时，物料粘度下降；压力升高时，物料粘度上升。总的规律：温度升高时，物料粘度下降；压力升高时，物料粘度上升。4、橡橡胶胶工工业业中中常常用用门门尼尼粘粘度度表表征征材材料料的的流流动动性性，塑塑料料工工业业中中常常用用熔熔融融指指数数或或流流动动长长度度表表征征塑塑料料的的流流动动性性，其其实实也也是是作作为为最最简简单单的的方方法法用用来来判判断断材材料料相相对对分分子子量量的的大大小小。一一般般橡橡胶胶的的门门尼尼粘粘度度值值大大，表表示示流流动动阻阻力力大大，相相对对分分子子量量高高；塑塑料料的的熔熔融融指数大，表示流动性好，相对分子量小。指数大，表示流动性好，相对分子量小。1、从纯粹加工的角度来看，降低分子量肯定有利于改善材料的流动性，、从纯粹加工的角度来看，降低分子量肯定有利于改善材料的流动性，橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、塑炼胶料即为一例。但分子量降低后橡胶行业采用大功率炼胶机破碎、塑炼胶料即为一例。但分子量降低后必然影响材料的强度和弹性，因此需综合考虑。必然影响材料的强度和弹性，因此需综合考虑。2、不同的材料，因用途不同，加工方法各异，对分子量的要求不同。总体来看，橡、不同的材料，因用途不同，加工方法各异，对分子量的要求不同。总体来看，橡胶材料的分子量要高一些（约胶材料的分子量要高一些（约105106），纤维材料的分子量要低一些（约），纤维材料的分子量要低一些（约104），），塑料居其中。塑料居其中。3、塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成型的树脂分子量可大些，、塑料中，用于注射成型的树脂分子量应小些，用于挤出成型的树脂分子量可大些，用于吹塑成型的树脂分子量可适中。用于吹塑成型的树脂分子量可适中。说明说明剪切速率和剪切应力的影响剪切速率和剪切应力的影响表表1各种加工方法对应的剪切速率范围各种加工方法对应的剪切速率范围加工方法加工方法剪切速率剪切速率/s-1加工方法加工方法剪切速率剪切速率/s-1压制压制100-101压延压延5X101-5X102开炼开炼5X101-5X102纺丝纺丝102-105密炼密炼5X102-103注射注射103-105挤出挤出101-103 高分子流体在加工中主要表现为高分子流体在加工中主要表现为“剪切变稀剪切变稀”效应。该效应对高分子材料加工效应。该效应对高分子材料加工具有重要意义。由于实际加工过程都在一定剪切速率范围内进行（见表具有重要意义。由于实际加工过程都在一定剪切速率范围内进行（见表1），因），因此掌握材料粘此掌握材料粘-切依赖性的切依赖性的“全貌全貌”对指导改进高分子材料加工工艺十分必要。对指导改进高分子材料加工工艺十分必要。衣架衣架式模式模头结构构多多层共共挤模模头板、片、膜的区分板、片、膜的区分三三辊压延机延机三辊压延机是板材生产线最为主要的部分,通过压延我们可以使得熔融态的树脂形成我们想要的固态并具有一定的规格以及想要的表面外观不同形不同形态的的辊架架结构构压延成型原理延成型原理压延操作条件延操作条件双螺杆双螺杆挤出机出机的的结构构双螺杆挤出机的结构1、双螺杆挤出机主要由传动系统、加料系统、塑化系统、加热与冷却系统、控制系统等组成。2、挤出系统主要由料筒、螺杆、多孔板和过滤网组成。双螺杆双螺杆挤出的特点出的特点单螺杆和双螺杆螺杆和双螺杆输出出过程差异程差异管材管材挤出成型示意出成型示意 2014-03-07 JIN WENTAO