片材挤出机  塑料片材挤出机

塑料物料从料斗进入到挤出机，在螺杆的转动带动下将其向前进行输送，物料在向前运动的过程中，接受料筒的加热、螺杆带来的剪切以及压缩作用使得物料熔融，因而实现了在高弹态、玻璃态和粘流态的三态间的变化。
 

　　在进行加压的情况，使得处于粘流态的物料通过具有一定的形状的口模，然后根据口模而成为横截面和口模样子相仿的连续体。继而冷却定型形成玻璃态，由此得到所需加工的制件。
 

挤出机构成

　　在挤出机中，一般情况下，zui基本和zui通用的是单螺杆挤出机，其结构大致如图。主要包括：传动、加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等五个部分。

　　(一)传动部分

　　传动部分通常由电动机，减速箱和轴承等组成。在挤出的过程中，螺杆转速必须稳定，不能随着螺杆负荷的变化而变化，这样才能保持所得制品的质量均匀*。但是在不同的场合下又要要求螺杆可以变速，以达到一台设备可以挤出不同塑料或不同制品的要求。因此，本部分一般采用交流整流子电动机、直流电动机等装置，以达到无级变速，一般螺杆转速为10~100转/分。

　　　　同样螺杆直径的挤出机，高速高效的挤出机比常规的挤出机所消耗的能量多，电机功率加大一倍，减速机的机座号相应加大是必须的。但高的螺杆速度，意味着低的减速比。同样大小的减速机，低减速比的与大减速比的相比，齿轮模数增大，减速机承受负荷的能力也增大。因此减速机的体积重量的增大，不是与电机功率的增大成线性比例的。如果用挤出量做分母，除以减速机重量，高速高效的挤出机得数小，普通挤出机得数大。以单位产量计，高速高效挤出机的电机功率小及减速机重量小，意味着高速高效挤出机的单位产量机器制造成本比普通挤出机低。

　　传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。而在结构基本相同的前提下，减速机的制造成本大致与其外形尺寸及重量成正比。因为减速机的外形和重量大，意味着制造时消耗的材料多，另所使用的轴承也比较大，使制造成本增加。

(二)加料装置

　　供料一般大多采用粒料，但也可以采用带状料或者粉料。装料设备通常都使用锥形加料斗，其容积要求至少能提供一个小时的用量。料斗底部有截断装置，以便调整和切断料流，在料斗的侧面装有视孔和标定计量的装置。有些料斗还可能带有防止原料从空气中吸收水分的减压装置或者加热装置，或者有些料筒还自带搅拌器，能为其自动上料或加料。

　　1、料斗

　　料斗一般做成对称形式。在料斗的侧面开有视窗，以观察料位及上料情况，料斗的底部有开合门，以停止和调节加料量。料斗上方加盖子，防止灰尘、湿气及杂质落入。在选择料斗材料时，用轻便、耐腐蚀和易加工材料，一般多用铝板和不锈钢板。料斗的容积要视挤出机的规格大小和上料方式而定。一般为挤出机1～1.5h的挤出量。

　　2、上料

　　上料方式有人工上料和自动上料两种。自动上料主要有弹簧上料、鼓风上料、真空上料、运输带传送上料等形式。一般情况下，小型挤出机用人工上料，大型挤出机用自动上料。

　　3、加料方式分类

　　① 重力加料：

　　原理——物料依靠自身的重量进入料筒，包括人工上料、弹簧上料、鼓风上料。

　　特点——结构简单，成本低。但容易造成进料不均匀，从而影响制件的质量。它只适用于小规格的挤出机。

　　② 强制加料：

　　原理——在料斗中装上能对物料施加外压力的装置，强制物料进入挤出机料筒中。

　　特点——能克服“架桥”现象，使加料均匀。不会有不均的，加料螺旋由挤出机螺杆通过传动链驱动，使其转速与螺杆转速相适应。能在加料口堵塞时启动过载保护装置，从而避免了加料装置的损坏。

　　(三)料筒

　　一般为一个金属料桶，为合金钢或者内衬为合金钢的复合钢管制成。其基本特点为耐温耐压强度较高，坚固耐磨耐腐蚀。一般料筒的长度为其直径的15~30倍，其长度以使物料得到充分加热和塑化均匀为原则。料筒应该有其足够的厚度与刚度。内部应该光滑，但是有些料筒刻有各种沟槽，以增大与塑料的摩擦力。在料筒外部附有电阻、电感以及其他方式加热的电热器、温度自控装置及冷却系统。

　　为了提高固体输送量，还有一种方法。就是冷却加料段料筒，目的是使被输送的物料的温度保持在软化点或熔点以下，避免熔膜出现，以保持物料的固体摩擦性质。

　　采用上述方法后，输送效率由0.3提高到0.6，而且挤出量对机头压力变化的敏感性较小。

　　(四)螺杆

　　螺杆是挤出机的心脏，是挤出机的关键部件，螺杆的性能好坏，决定了一台挤出机的生产率、塑化质量、填加物的分散性、熔体温度、动力消耗等。是挤出机zui重要的部件，它可以直接影响到挤出机的应用范围和生产效率。通过螺杆的转动对塑料产生极压的作用，塑料在料筒中才可以发生移动、增压以及从摩擦中获取部分热量，塑料在料筒的中的移动过程中获得混合和塑化，黏流态的熔体在被挤压而流经口模时，获得所需的形状而成型。与料筒一样，螺杆也是用高强度、耐热和耐腐蚀的合金制备而成。

　　由于塑料的种类很多，它们的性质也各不相同。因此在实际操作中，为了适应不同的塑料加工需要，所需的螺杆种类不同，结构也有各有差别。以便能zui大效率的对塑料产生zui大化运输、挤压、混合和塑化作用。图为几种较常见的螺杆。

　　表示螺杆特征的基本参数包括以下几点：直径、长径比、压缩比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺杆和料筒的间隙等。

　　zui常见的螺杆直径D大约为45~150毫米。螺杆直径增大，挤出机的加工能力也相应提高，挤出机的生产率与螺杆直径D的平方呈正比。螺杆工作部分有效长度与直径之比(简称长径比，表示为L/D)通常为18~25。L/D大，能改善物料温度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能减少漏流和逆流。提高挤出机的生产能力，L/D大的螺杆适应性较强，能用于多种塑料的挤出;但L/D过大时，会使塑科受热时间增长而降解，同时因螺杆自重增加，自由端挠曲下垂，容易引起料简与螺杆间擦伤，并使制造加工困难;增大了挤出机的功率消耗。过短的螺杆，容易引起混炼的塑化不良。

　　料筒内径与螺杆直径差的一半称间隙δ，它能影响挤出机的生产能力，随δ的增大，生产率降低.通常控制δ在o.1一o.6毫米左右为宜。 δ 小，物料受到的剪切作用较大，有利于塑化，但δ过小，强烈的剪切作用容易引起物料出现热机械降解，同时易使螺杆被抱住或与料筒壁摩擦，而且， δ太小时，物料的漏琉和逆流几乎没有，在一定程度上影响熔体的混合。

　螺旋角Φ是螺纹与螺杆横断面的夹角，随Φ增大，挤出机的生产能力提高，但对塑料产生的剪切作用和挤压力减小，通常螺旋角介于10°到30°之间，沿螺杆长度的变化方向而改变，常采用等距螺杆，取螺距等于直径，Φ的值约为17°41′

　螺旋角Φ是螺纹与螺杆横断面的夹角，随Φ增大，挤出机的生产能力提高，但对塑料产生的剪切作用和挤压力减小，通常螺旋角介于10°到30°之间，沿螺杆长度的变化方向而改变，常采用等距螺杆，取螺距等于直径，Φ的值约为17°41′

　压缩比越大，塑料收到的挤压比也就越大。螺槽浅时，能对塑料产生较高的剪切速率，有利于料筒壁和物料间的传热，物料混合和塑化效率越高，反而生产率会降低;反之，螺槽深时。情况刚好相反。因此，热敏性材料(如聚氯乙烯)宜用深螺槽螺杆;而熔体粘度低和热稳定性较高的塑料(如聚酰胺)，宜用浅螺槽螺杆。

　1、螺杆的分段

　　物料沿螺杆前移时，经历着温度、压力、粘度等的变化，这种变化在螺杆全长范围内是不相同的，根据物料的变化特征可将螺杆分为加(送)料段、压缩段和均化段。

　　①、塑料及塑料三态

　　塑料有热固性和热塑性二大类，热固性塑料成型固化后，不能再加热熔融成型。而热塑性塑料成型后的制品可再加热熔融成型其它制品。

　　热塑性塑料随着温度的改变，产生玻璃态、高弹态和粘流态三态变化，随温度重复变动，三态产生重复变化。

　　2、普通螺杆的结构

　　常规全螺纹三段螺杆按其螺纹升程和螺槽深度的变化，可分为三种形式：

　(1)等距变深螺杆

　①等距变深螺杆从螺槽深度变化的快慢可分为两种形式：

　② 等距突变螺杆：即加料段和均化段的螺槽深度不变，在熔融段处的螺槽深度突然变浅的螺杆

　等距渐变螺杆：从加料段开始至均化段的zui后一个螺槽的深度是逐渐变浅的螺杆。在较长的熔融段上，螺槽深度是逐渐变浅的。

　(2)变深变距螺杆

变深变距螺杆是指螺槽深度和螺纹升角从加料段开始至均化末端都是逐渐变化的，即螺纹升程从宽逐渐变窄，螺槽深度由深逐渐变浅的螺杆。该螺杆具有前面两种螺杆的特点，但机械加工较困难，目前较少采用。

　(3)等深变距螺杆

　　等深变距螺杆是指螺槽深度不变，螺距从加料段*个螺槽开始至均化段末端是从宽渐变窄的。

　　等深变距螺杆的特点是由于螺槽等深，在加料口位置上的螺杆截面积较大，有足够的强度，有利于增加转速，从而可提高生产率。但螺杆加工较困难，熔料倒流量较大，均化作用差，较少采用

　　3、螺杆材料

　　螺杆是挤出机的关键部件，作为螺杆的材料必须具备耐高温、耐磨损、耐腐蚀、高强度等特性，同时还应具有切削性能好、热处理后残余应力小、热变形小等特点。

　　对于挤出机螺杆的材料，具体有如下几点要求：

　　①　力学性能高。要有足够的强度，以适应高温、高压的工作条件，提高螺杆的使用寿命。

　　②耐腐蚀和抗磨性能好。

③　机械加工性能好。要有较好的切削加工性能和热处理性能。

　　④ 取材容易。

　　4、新型螺杆

　　常规全螺棱三段式螺杆存在的问题：

　　①熔融段同时有固体床和熔池同居一个螺槽中，熔池不断增宽，固体床逐渐变窄，从而减少了固体床于机筒壁的接触面积，减少了机筒壁直接传给固体床的热量，降低了熔融效率，致使挤出量不高；

　　②压力波动、温度波动和产量波动大；

　　③不能很好适应一些特殊塑料的加工进行混炼、着色等工艺。

　　对此类问题常用的处理方法：

　　加大长径比；提高螺杆转速;加大均化段的螺槽深度；

　　为了克服常规螺杆存在的缺点，人们创造了一些新型螺杆，主要包括：

　　①分离型螺杆

　　在压缩段增设一条副螺纹，克服了常规螺杆中固体床和熔体共存一个螺槽中所产生的缺点，将熔融物料和未熔物料尽早分离，从而促进了未熔物料的熔融。

　　这种螺杆塑化效率高，塑化质量好。由于没有固体床解体，产量波动、压力波动和温度波动都比较小，并具有排气性能好、能耗低等优点，应用较广。

　　②销钉螺杆

　物料流经过销钉时，销钉将固体料或未*熔融的料分成许多细小料流，这些料流在两排销钉间较宽位置又汇合，经过多次汇合分离，物料塑化质量得以提高。

③屏障型螺杆

　　在普通螺杆的某一部位设置屏障段，使未熔的固体不能通过，并促使固体熔融的一种螺杆。

　　这种螺杆通过剪切作用和涡流的混合作用，将机械能转变为热能并进行热交换，使物料熔融均化，并且径向温差小，产量、质量都比常规螺杆好。

　销钉设置在熔融区，排列形状有人字形、环形等，销钉形状有圆柱形、菱形、方形等。

　　由于销钉将熔料多次分割分流，增加了对物料的混炼、均化和添加剂的分散性。另外，由于固体碎片在熔融的过程中不断从熔体中吸收热量，有可能降低熔料温度，故可获得低温挤出。

　　④组合螺杆

　　由带加料段的螺杆本体和各种不同职能的螺杆元件如输送元件、混炼元件和剪切元件等组成。改变这些元件的种类、数量、和组合顺序，可以得到各种特性的螺杆，以适应不同物料和不同制件的加工要求，并找出*工作条件。

　　这种螺杆适应性强，易获得*工作条件，在一定程度上解决了*与的矛盾，因此得到越来越广泛的应用。但设计复杂，组合元件之间拆装较麻烦，在直径较小的螺杆上实现有困难。

　　(五)机头和口模

　　机头中的多孔板能使机头和料筒对中定位，并能支承过滤网(过滤熔体中不熔杂质)和对熔体产生反压等。机头中还有校正和调整装置(定位螺钉)，能调正和校正模芯与口模的同心度、尺寸和外形。在生产管子或吹塑薄膜时，通过机颈和模芯可引入压缩空气。按照料流方向与螺杆中心线有无夹角，可以将机头分为直角机头(又称T型机头)、角式机头(直角或其它角度)。直角机头主要用于挤管、片和其它型材，角式机头多用于挤薄膜、线缆包复物及吹塑制品等。机头和口模通常为一整体，习惯上统称机头;但也有机头和口模各自分开的情况。机头的作用是将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行直线运动，使塑料进一步塑化均匀，并使熔体均匀而平稳的导入口模，还赋予必要的成型压力，使塑料易于成型和所得制品密实。口模为具有一定截面形状的通道，塑料熔体在口模中流动时取得所需形状，并被口模外的定型装置和冷却系统冷却硬化而成型。机头与口模的组成部件包括过滤网、多孔扳、分流器(有时它与模芯结合成一个部件)、模芯、口模和机颈等部件。

校直装置

　　塑料挤出废品类型中zui常见的一种是偏心，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏

　　挤出机心的重要原因之一。在护套挤出中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此，各种挤塑机组中的校直装置是*。校直装置的主要型式有：滚筒式(分为水平式和垂直式);滑轮式(分为单滑轮和滑轮组);绞轮式，兼起拖动、校直、稳定张力等多种作用;压轮式(分为水平式和垂直式)等。
 

辅助设备

　　塑料挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同，如还有切断器、吹干器、印字装置等。
 

　　                      预热装置

　　缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。对于绝缘层，尤其是薄层绝缘，不能允许气孔的存在，线芯在挤包前通过高温预热可以*清除表面的水份、油污。对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干缆芯，防止由于潮气(或绕包垫层的湿气)的作用使护套中出现气孔的可能。预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。在挤塑料过程中，预热可消除冷线进入高温机头，在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差，避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动，从而稳定挤出量，保证挤出质量。挤塑机组中均采用电加芯预热装置，要求有足够的容量并保证升温迅速，使线芯预热和缆芯烘干效率高。预热温度受放线速度的制约，一般与机头温度相仿即可。
 

　　                     冷却装置

　　成型的塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却定型，否则会在重力的作用下发

　　挤出机生变形。冷却的方式通常采用水冷却，并根据水温不同，分为急冷和缓冷。急冷就是冷水直接冷却，急冷对塑料挤包层定型有利，但对结晶高聚物而言，因骤热冷却，易在挤包层组织内部残留内应力，导致使用过程中产生龟裂，一般PVC塑胶层采用急冷。缓冷则是为了减少制品的内应力，在冷却水槽中分段放置不同温度的水，使制品逐渐降温定型，对PE、PP的挤出就采用缓冷进行，即经过热水、温水、冷水三段冷却。