目錄
1 擠出成型過程及設備簡介
擠出成型生產的基本過程
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生的熱量傳給料簡內的物料，溫度上升，達到熔融溫度。機器運轉，料筒內的螺桿轉動，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、穩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。
其他的擠出成型產品，隨物料特性，制品大小和產量要求，擠出機的結構、類型和規格可以是不同的;機頭結構、形狀、尺寸按具體制品而設計制造;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，以上的各工藝環節是基本相同的。
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:一臺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。對于一般熱塑性塑料，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制品的種類而定，下列幾部分組成。
①機頭（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。
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，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。
③冷卻裝置。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。
④牽引裝置。它用來均勻地引出制品，使擠出過程穩定地進行。牽引速度的快慢，在一定程度上，能調節制品的截面尺寸，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制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制品整齊地堆放，或將軟制品卷繞成卷。
3.控制系統
擠出機的控制系統主要由電器儀表和執行機構組成，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，并保證主、輔機協調運行;控制主、輔機的濕度、壓力、流量和制品的質量;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，視制品形狀、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制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時，受到由外部加熱裝置提供的熱量以及由于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，許多擠出機將螺桿制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，機頭各段分別設定并控制的。
4.定型裝置、冷卻裝置的溫度。
擠出不同的產品，采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，溫度關系冷卻適度、生產效率、制品內應力，若為結晶型聚合物，還關系到與制品的結晶度、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。牽引速度還決定制品截面尺寸，冷卻效果。牽引作用產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。
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制品。
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，由于螺桿旋轉，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;又由于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;再由于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，而且在垂直于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、熔融和混合的復雜過程，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，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。
參考資料
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