塑料挤出机简介应用.pptx
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塑料挤出机简介应用.pptx
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塑料挤出机,挤塑成型过程,应用:
热塑性塑料,由挤出制成的产品都是连续的型材,如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆等热固性塑料:
仅限于少数几种塑料,且挤出制品的种类也有限。
挤出成型是塑料成型加工的重要成型方法之一。
大部分热塑性塑料和橡胶都能用此法进行加工。
挤出过程:
分为两个阶段:
第一个阶段是使固态塑料塑化(即变成粘性流体)并在加压情况下使其通过特殊形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体;,第二阶段则是用适当的处理方法使挤出的连续体失去塑性状态而变为固体,即得所需制品。
塑化的方式:
挤出工艺可分干法和湿法两种:
干法的塑化是靠加热将塑料变成熔体,而塑化和加压可在同一个设备内进行。
湿法的塑化则是用溶剂将塑料充分软化,因此塑化和加压必须分为两个独立的过程,而且定型处理必须采用比较麻烦的溶剂脱除,同时还得考虑溶剂的回收。
加压方式:
分为连续和间歇两种。
连续式所用设备为螺杆挤出机。
间歇式为柱塞式挤出机。
柱塞式挤出机的主要部件是一个料筒和一个由液压操纵的柱塞。
螺杆数量单螺杆挤出机:
使用最多;双螺杆挤出机:
使用比较多;多螺杆挤出机:
兼有塑炼功能,使用不多。
挤出成型的特点与其它成型方法相比,挤出成型有下述特点:
1、生产过程是连续的,因而其产品都是连续的;-可连续化生产2、生产效率高,一台200挤出机700kg/小时,德国500挤出机20t/小时。
3、应用范围广,能生产管材、棒材、板材、薄膜、单丝、电线、电缆、异型材,以及中空制品等;4、投资少,收效快。
5、结构简单,易操作。
6、挤出成型在挤出机上进行,挤出机是塑料成型加工机械的重要机台之一。
挤出机的组成与分类,为使成型过程得以进行,一台挤出机一般由下列各部分组成:
1.主机2.辅机3.控制系统,1、主机挤压系统:
主要由料筒和螺杆组成。
塑料通过挤压系统而塑化成均匀的熔体,并在这一过程中所建立的压力下,被螺杆连续地定压定量定温地挤出机头。
传动系统:
它的作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。
加热冷却系统:
其功用是通过对料筒(或螺杆)进行加热和冷却,保证成型过程在工艺要求的温度范围内完成。
加料系统,2、辅机机头(口模、芯架等):
它是制品成型的主要部件,熔融塑料通过它获得一定的几何截面和尺寸。
定型装置:
它的作用是将从机头中挤出的塑料的既定形状稳定下来并对其进行精整,从而得到更为精确的截面形状、尺寸和光亮的表面。
通常采用冷却和加压的方法达到这一目的。
冷却装置:
由定型装置出来的塑料在此得到充分的冷却,获得最终的形状和尺寸。
牵引装置:
其作用为均匀地牵引制品。
并对制品的截面尺寸进行控制,使挤出过程稳定地进行。
3、控制系统(检测和控制)挤出机的控制系统:
它由各种电器、仪表和执行机构组成。
根据自动化水平的高低,可控制挤出机的主机、辅机的拖动电机、驱动油泵、油(汽)缸和其它各种执行机构按所需的功率、速度和轨迹运行,以及检测、控制主辅机的温度、压力、流量,最终实现对整个挤出机组的自动控制和对产品质量的控制。
我们一般称由以上各部分组成的挤出装置为挤出机组。
按工作原理分,螺杆式,无螺杆式,单螺杆式,双螺杆式,普通型,高速自热型,按排气状况分,排气式,分段组合式,4、挤出机的分类,按用途分,造粒挤出机,超高分子量挤出机,混炼挤出机,安装位置分,立式挤出机,卧式挤出机,目前用的最广泛的是卧式单螺杆和双螺杆挤出机。
单螺杆挤出机,主要参数螺杆直径:
指螺杆外径,用D表示,单位毫米。
(美国max750mm)螺杆长径比:
用LD表示。
其中L为螺杆的有效长度,即有螺纹部分的长度(工艺上将L定义为由加料口中心线到螺纹末端的长度),D为螺杆直径。
螺杆的转数范围:
用n/min表示。
驱动电机功率:
用N表示,单位千瓦。
德国500-3600kw600-5000kw料筒加热段数:
用B表示。
料筒加热功率:
用E表示,单位千瓦。
挤出机生产率:
用Q表示,单位公斤小时。
机器的中心高:
用H表示,指螺杆中心线到地面的高度。
单位毫米。
机器的外形尺寸:
长、宽、高。
单位毫米。
SJ-55/30的意义就是直径为55的长径比为30的单螺杆挤出机,SJ所代表的意义就是塑料机械(S)挤出机机械(J),而55/30为螺杆直径55,长径比为30即螺杆的有效长度为55*30。
主要应用,管材挤出适用于PP-R管、PE燃气管板材和片材挤出适用于PVC、PET、PS、PP、PC等型材及板材的挤出。
其它各种塑料的挤出如丝、棒等。
挤出造粒。
优点螺杆和整机设计简单制造容易价格低廉,缺点粉料、玻纤、无机填料等较难加入;由于单螺杆排气式挤出机物料在排气区的表面更新作用小,因此排气效果差;单螺杆挤出机不适合某些工艺过程,比如聚合物的着色。
双螺杆挤出机,双螺杆挤出机喂料特性好,适用于粉料加工。
比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能。
主要应用,聚合物反应挤出:
PU、PA、POM、PMMA反应成型为型材、单丝等;TPV的制备等共混、填充改性:
PA/玻纤、橡塑共混(PP/EPDM、PP/POE等)、塑塑共混(合金)废塑料再生利用:
将形状、比重、品种不同的聚合物回收、利用成型加工HPVC管材、异型材等,螺杆分类,
(1)按两根轴线相对位置,有平行和锥形之分;
(2)按两根螺杆啮合程序,有啮合型和非啮合型之分;(3)按两根螺杆的旋转方向,有同向和异向之分,在异向中又有向内、向外之分;(4)按螺杆旋转速度,有高速和低速之分;(5)按螺杆与机筒的结构,有整体和组合之分。
捏合盘,双螺杆挤出机的类型,双螺杆挤出机的工作原理,非啮合型双螺杆的工作原理不能形成封闭或半封闭的型腔,无正位移输送条件,其输送机理与单螺杆相似。
啮合型双螺杆的工作原理能形成封闭或半封闭的型腔,有正位移输送条件,其正位移输送程度与封闭程度有关。
只讨论全啮合式双螺杆挤出机输送机理。
输送机理(全啮合型),异向双螺杆对物料的输送机理特点(形成C形室沿螺杆轴向移动),共轭纵横向全封闭的矩形螺槽,异向旋转,分开看:
两根旋向不同的双螺杆合着看:
啮合区一根螺杆螺棱插入另一根螺槽中,把两个连续的螺旋通道分割成一段段的封闭“C”形室,室数与螺纹圈数相同。
动作:
螺杆转动,“C”形室前移(轴向移动)螺杆转动一圈,“C”形室前移一个导程的距离。
C形室沿螺杆轴向移动的速度为:
VLtn,其中t为螺杆导程,n为螺杆转速,异向全啮合双螺杆挤出机的理论挤出量:
Q2nV,其中V为单个C型小室的体积,实际上,由于存在螺杆与机筒内壁的间隙,漏流使产量不能达到理论产量。
异向全啮合双螺杆啮合处的相对速度,具有良好的自洁性,VrA2n(Rb-Rs)VrA为A点处两螺杆侧间隙间的相对速度Rb为螺杆外半径Rs为螺杆内半径,异向向内:
在加料口物料被拉入螺槽,螺槽空间暴露少,易充满螺槽,且物料受到强烈的挤压,从而对螺杆产生反压力,即螺杆分离力。
异向向外:
在加料口不断腾出空间,使物料不断进入螺槽,即进入“C”形室,然后随着“C”形室向前输送。
旋向的影响,两螺杆间存在间隙,两螺杆产生分离力更大。
两螺杆主要设计成螺纹式:
有正向螺纹、反向螺纹和特种螺纹之安排两螺杆之间的间隙:
间隙越小,剪切速率越大,分散混合效果好,但两螺杆的分离力大。
间隙越大,剪切速率越小,但通过量越大,分布混合效果好。
异向双螺杆挤出机的设计及操作特点,定量加料:
控制物料的塑化情况,熔融与单螺杆相似加设排气口:
相邻的腔室间没有压差,气体向料斗方向排气比较、困难,必须设置排气口。
加强压缩:
因为固体输送段螺槽未充满,所以要加强压缩,有利于传热,加速熔融,更好排气。
压缩方式:
改变螺纹导程、螺棱宽度、螺杆外径、螺杆根径、设置反向螺纹等。
同向双螺杆对物料的输送机理,结构(与异向转动双螺杆相比):
相同点:
在啮合区,螺棱插入螺槽形成“C”形室不同点:
“C”形室不封闭,两个螺杆间有一个连续通道(“C”形室相连)。
通道形成:
在啮合区(开口处),物料沿一根螺杆螺槽的“C”形室进入另一根螺杆螺槽的“C”形室前进,再到啮合区时,又跨回前一根螺杆螺槽的“C”形室。
注意:
啮合型同向双螺杆的纵向必须开放,否则,螺杆会发生干涉而不能啮合。
即螺槽宽度大于螺棱宽度,纵向有通道。
同向双螺杆两螺杆之间没有压迫效应,同向双螺杆两螺杆啮合处的相对速度,Vr2n(RbRs),同向双螺杆之间一般制作成紧密啮合,以提高自洁能力。
特点:
具有更强的自洁性,
(1)输送元件具有一般螺纹结构,主要起输送作用。
等深、等距、槽宽等于棱宽、纵横向皆封闭的输送元件正位移能力强混合作用差用于固体输送和熔体输送,输送特点,I.优点a.输送率高双螺杆:
QP=0双螺杆:
Q=Qd+QL需要定量加料(饥饿加料,不能充满)b.螺杆特性线平缓,对机头适应性强Q随P变化小Q=Qd+Qp+QL+Qc,挤出理论,如下图,我们称AB为螺杆的特性线。
它是一组相互平行的直线族,随螺杆n转速的改变而改变。
螺杆的特性线是挤出机的重要特性之一,它表示螺杆均化段熔体的流率与压力的关系。
随着机头压力的升高,挤出量降低,而降低的快慢决定于螺杆特性线的斜率。
口模特性线挤出机机头是挤出机的重要组成部分,是物料流经并获得一定几何形状、必要尺寸精度和表面光洁度的部件。
对于熔体在机头内的流动规律的研究是非常重要的。
假定熔体为牛顿流体,当其通过机头时,其流率方程为:
Q=KP/式中:
K口模常数,仅与口模尺寸和形状有关。
P物料通过口模时的压力降-物料的粘度,挤出机的综合工作点:
将螺杆特性线和口模特性线在同一个坐标中画出,两组直线相交的点即为挤出机的综合工作点:
在C点处,Q机头=Q螺杆。
综合工作点会因螺杆转速的改变而改变。
综合工作点会因机头口模的改变而改变。
I.优点c.自洁性好单螺杆:
在螺槽后面易滞料(PVC、PVDC易分解)无自洁性双螺杆:
在啮合处有速度差,相互擦离,防止滞料同向:
Vr=V1b+V2s(自洁性更强)异向:
Vr=V1b-V2s,d.物料停留时间短而均匀单螺杆:
有Qd、QP、QL,各处速度不同,物料历程差异大(同进不同出),停留时间分布宽,少部分停留时间长,易分解,难控制。
双螺杆:
稳定输送,QP0,QL也很少,物料历程基本相同,停留时间分布窄,停留时间短。
II.缺点a.挤出量波动螺纹末端:
终啮合点打开:
出料终啮合点啮合:
不出料异向比同向更突出,必须想办法解决挤出量波动的问题b.排气性能差气体被围在螺槽内挤出机要设排气段,并有抽真空系统排气系统。
每转一周,就有一瞬间,无物料挤出。
c.异向双螺杆易产生压延效应在啮合处,物料被拉入间隙,物料受挤压同时对螺杆产生较大反作用力分离力,使螺杆弯曲,对机筒产生磨损,称为“压延效应”。
异向向内双螺杆:
压延效应严重,使用甚少异向向外双螺杆:
n=850rpm,减轻机筒磨损同向转动双螺杆:
不产生压延效应,n=300rpm,
(2)混合混炼元件,开设垂直于螺棱的沟槽,起到回混作用。
沟槽式混合元件,偏心圆形混合比较难以混合的物料。
菱形剪切不强烈,适用于剪敏性的物料,曲边三角形剪切强烈,适用于能承受剪切的物料,不同螺纹头数的螺纹元件(a)单头(b)(e)多头11头;22头;33头,菱形捏合盘装配图,菱形捏合盘装配图,齿形混合元件可以进行分流,增加界面,有利于分布混合比较难以混合的物料。
双螺杆对物料的混炼与塑化总结,双螺杆输送能力强,物料停留时间短必须有强烈的塑化手段和混合方法,以保证物料的熔融和均化。
机筒加热间隙中产生强剪切(间隙比单螺杆多四种间隙)同向螺杆历程长,物料分流、合并,进入不同螺杆C形室。
混合效果好用于共混、填充、造粒加入各种混炼元件,提高塑化、混合作用。
双螺杆的结构参数,1、D不能太小,从25开始2、L/D达到同样的成型效果时,比较小,18223、h3大,4、压缩比实现方法(a)采用不同螺距的三段螺杆(b)采用连续的渐变螺距(c)螺距不变,螺棱厚度改变(d)螺距不变,连续改变螺槽的深度改变螺槽容积(e)锥形双螺杆螺杆内外径连续变化螺槽容积逐渐减小,优点容易加料物料在双螺杆挤出机中停留时间短优异的混合与塑化效果较低的比功率消耗双螺杆挤出机的容积效率非常高,THANKS!
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