片材擠出機(jī)  塑料片材擠出機(jī)

塑料物料從料斗進(jìn)入到擠出機(jī)，在螺桿的轉(zhuǎn)動帶動下將其向前進(jìn)行輸送，物料在向前運(yùn)動的過程中，接受料筒的加熱、螺桿帶來的剪切以及壓縮作用使得物料熔融，因而實(shí)現(xiàn)了在高彈態(tài)、玻璃態(tài)和粘流態(tài)的三態(tài)間的變化。

　　在進(jìn)行加壓的情況，使得處于粘流態(tài)的物料通過具有一定的形狀的口模，然后根據(jù)口模而成為橫截面和口模樣子相仿的連續(xù)體。繼而冷卻定型形成玻璃態(tài)，由此得到所需加工的制件。

擠出機(jī)構(gòu)成

　　在擠出機(jī)中，一般情況下，最基本和最通用的是單螺桿擠出機(jī)，其結(jié)構(gòu)大致如圖。主要包括：傳動、加料裝置、料筒、螺桿、機(jī)頭和口模等五個(gè)部分。

　　(一)傳動部分

　　傳動部分通常由電動機(jī)，減速箱和軸承等組成。在擠出的過程中，螺桿轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定，不能隨著螺桿負(fù)荷的變化而變化，這樣才能保持所得制品的質(zhì)量均勻一致。但是在不同的場合下又要要求螺桿可以變速，以達(dá)到一臺設(shè)備可以擠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電動機(jī)、直流電動機(jī)等裝置，以達(dá)到無級變速，一般螺桿轉(zhuǎn)速為10~100轉(zhuǎn)/分。

　　　　同樣螺桿直徑的擠出機(jī)，高速高效的擠出機(jī)比常規(guī)的擠出機(jī)所消耗的能量多，電機(jī)功率加大一倍，減速機(jī)的機(jī)座號相應(yīng)加大是必須的。但高的螺桿速度，意味著低的減速比。同樣大小的減速機(jī)，低減速比的與大減速比的相比，齒輪模數(shù)增大，減速機(jī)承受負(fù)荷的能力也增大。因此減速機(jī)的體積重量的增大，不是與電機(jī)功率的增大成線性比例的。如果用擠出量做分母，除以減速機(jī)重量，高速高效的擠出機(jī)得數(shù)小，普通擠出機(jī)得數(shù)大。以單位產(chǎn)量計(jì)，高速高效擠出機(jī)的電機(jī)功率小及減速機(jī)重量小，意味著高速高效擠出機(jī)的單位產(chǎn)量機(jī)器制造成本比普通擠出機(jī)低。

　　傳動系統(tǒng)的作用是驅(qū)動螺桿，供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉(zhuǎn)速，通常由電動機(jī)、減速器和軸承等組成。而在結(jié)構(gòu)基本相同的前提下，減速機(jī)的制造成本大致與其外形尺寸及重量成正比。因?yàn)闇p速機(jī)的外形和重量大，意味著制造時(shí)消耗的材料多，另所使用的軸承也比較大，使制造成本增加。

(二)加料裝置

　　供料一般大多采用粒料，但也可以采用帶狀料或者粉料。裝料設(shè)備通常都使用錐形加料斗，其容積要求至少能提供一個(gè)小時(shí)的用量。料斗底部有截?cái)嘌b置，以便調(diào)整和切斷料流，在料斗的側(cè)面裝有視孔和標(biāo)定計(jì)量的裝置。有些料斗還可能帶有防止原料從空氣中吸收水分的減壓裝置或者加熱裝置，或者有些料筒還自帶攪拌器，能為其自動上料或加料。

　　1、料斗

　　料斗一般做成對稱形式。在料斗的側(cè)面開有視窗，以觀察料位及上料情況，料斗的底部有開合門，以停止和調(diào)節(jié)加料量。料斗上方加蓋子，防止灰塵、濕氣及雜質(zhì)落入。在選擇料斗材料時(shí)，最好用輕便、耐腐蝕和易加工材料，一般多用鋁板和不銹鋼板。料斗的容積要視擠出機(jī)的規(guī)格大小和上料方式而定。一般為擠出機(jī)1～1.5h的擠出量。

　　2、上料

　　上料方式有人工上料和自動上料兩種。自動上料主要有彈簧上料、鼓風(fēng)上料、真空上料、運(yùn)輸帶傳送上料等形式。一般情況下，小型擠出機(jī)用人工上料，大型擠出機(jī)用自動上料。

　　3、加料方式分類

　　① 重力加料：

　　原理——物料依靠自身的重量進(jìn)入料筒，包括人工上料、彈簧上料、鼓風(fēng)上料。

　　特點(diǎn)——結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但容易造成進(jìn)料不均勻，從而影響制件的質(zhì)量。它只適用于小規(guī)格的擠出機(jī)。

　　② 強(qiáng)制加料：

　　原理——在料斗中裝上能對物料施加外壓力的裝置，強(qiáng)制物料進(jìn)入擠出機(jī)料筒中。

　　特點(diǎn)——能克服“架橋”現(xiàn)象，使加料均勻。不會有不均的，加料螺旋由擠出機(jī)螺桿通過傳動鏈驅(qū)動，使其轉(zhuǎn)速與螺桿轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。能在加料口堵塞時(shí)啟動過載保護(hù)裝置，從而避免了加料裝置的損壞。

　　(三)料筒

　　一般為一個(gè)金屬料桶，為合金鋼或者內(nèi)襯為合金鋼的復(fù)合鋼管制成。其基本特點(diǎn)為耐溫耐壓強(qiáng)度較高，堅(jiān)固耐磨耐腐蝕。一般料筒的長度為其直徑的15~30倍，其長度以使物料得到充分加熱和塑化均勻?yàn)樵瓌t。料筒應(yīng)該有其足夠的厚度與剛度。內(nèi)部應(yīng)該光滑，但是有些料筒刻有各種溝槽，以增大與塑料的摩擦力。在料筒外部附有電阻、電感以及其他方式加熱的電熱器、溫度自控裝置及冷卻系統(tǒng)。

　　為了提高固體輸送量，還有一種方法。就是冷卻加料段料筒，目的是使被輸送的物料的溫度保持在軟化點(diǎn)或熔點(diǎn)以下，避免熔膜出現(xiàn)，以保持物料的固體摩擦性質(zhì)。

　　采用上述方法后，輸送效率由0.3提高到0.6，而且擠出量對機(jī)頭壓力變化的敏感性較小。

　　(四)螺桿

　　螺桿是擠出機(jī)的心臟，是擠出機(jī)的關(guān)鍵部件，螺桿的性能好壞，決定了一臺擠出機(jī)的生產(chǎn)率、塑化質(zhì)量、填加物的分散性、熔體溫度、動力消耗等。是擠出機(jī)最重要的部件，它可以直接影響到擠出機(jī)的應(yīng)用范圍和生產(chǎn)效率。通過螺桿的轉(zhuǎn)動對塑料產(chǎn)生極壓的作用，塑料在料筒中才可以發(fā)生移動、增壓以及從摩擦中獲取部分熱量，塑料在料筒的中的移動過程中獲得混合和塑化，黏流態(tài)的熔體在被擠壓而流經(jīng)口模時(shí)，獲得所需的形狀而成型。與料筒一樣，螺桿也是用高強(qiáng)度、耐熱和耐腐蝕的合金制備而成。

　　由于塑料的種類很多，它們的性質(zhì)也各不相同。因此在實(shí)際操作中，為了適應(yīng)不同的塑料加工需要，所需的螺桿種類不同，結(jié)構(gòu)也有各有差別。以便能最大效率的對塑料產(chǎn)生最大化運(yùn)輸、擠壓、混合和塑化作用。圖為幾種較常見的螺桿。

　　表示螺桿特征的基本參數(shù)包括以下幾點(diǎn)：直徑、長徑比、壓縮比、螺距、螺槽深度、螺旋角、螺桿和料筒的間隙等。

　　最常見的螺桿直徑D大約為45~150毫米。螺桿直徑增大，擠出機(jī)的加工能力也相應(yīng)提高，擠出機(jī)的生產(chǎn)率與螺桿直徑D的平方呈正比。螺桿工作部分有效長度與直徑之比(簡稱長徑比，表示為L/D)通常為18~25。L/D大，能改善物料溫度分布，有利于塑料的混合和塑化，并能減少漏流和逆流。提高擠出機(jī)的生產(chǎn)能力，L/D大的螺桿適應(yīng)性較強(qiáng)，能用于多種塑料的擠出;但L/D過大時(shí)，會使塑科受熱時(shí)間增長而降解，同時(shí)因螺桿自重增加，自由端撓曲下垂，容易引起料簡與螺桿間擦傷，并使制造加工困難;增大了擠出機(jī)的功率消耗。過短的螺桿，容易引起混煉的塑化不良。

　　料筒內(nèi)徑與螺桿直徑差的一半稱間隙δ，它能影響擠出機(jī)的生產(chǎn)能力，隨δ的增大，生產(chǎn)率降低.通?？刂?span>δ在o.1一o.6毫米左右為宜。 δ 小，物料受到的剪切作用較大，有利于塑化，但δ過小，強(qiáng)烈的剪切作用容易引起物料出現(xiàn)熱機(jī)械降解，同時(shí)易使螺桿被抱住或與料筒壁摩擦，而且， δ太小時(shí)，物料的漏琉和逆流幾乎沒有，在一定程度上影響熔體的混合。

　螺旋角Φ是螺紋與螺桿橫斷面的夾角，隨Φ增大，擠出機(jī)的生產(chǎn)能力提高，但對塑料產(chǎn)生的剪切作用和擠壓力減小，通常螺旋角介于10°到30°之間，沿螺桿長度的變化方向而改變，常采用等距螺桿，取螺距等于直徑，Φ的值約為17°41′

　螺旋角Φ是螺紋與螺桿橫斷面的夾角，隨Φ增大，擠出機(jī)的生產(chǎn)能力提高，但對塑料產(chǎn)生的剪切作用和擠壓力減小，通常螺旋角介于10°到30°之間，沿螺桿長度的變化方向而改變，常采用等距螺桿，取螺距等于直徑，Φ的值約為17°41′

　壓縮比越大，塑料收到的擠壓比也就越大。螺槽淺時(shí)，能對塑料產(chǎn)生較高的剪切速率，有利于料筒壁和物料間的傳熱，物料混合和塑化效率越高，反而生產(chǎn)率會降低;反之，螺槽深時(shí)。情況剛好相反。因此，熱敏性材料(如聚氯乙烯)宜用深螺槽螺桿;而熔體粘度低和熱穩(wěn)定性較高的塑料(如聚酰胺)，宜用淺螺槽螺桿。

　1、螺桿的分段

　　物料沿螺桿前移時(shí)，經(jīng)歷著溫度、壓力、粘度等的變化，這種變化在螺桿全長范圍內(nèi)是不相同的，根據(jù)物料的變化特征可將螺桿分為加(送)料段、壓縮段和均化段。

　　①、塑料及塑料三態(tài)

　　塑料有熱固性和熱塑性二大類，熱固性塑料成型固化后，不能再加熱熔融成型。而熱塑性塑料成型后的制品可再加熱熔融成型其它制品。

　　熱塑性塑料隨著溫度的改變，產(chǎn)生玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)三態(tài)變化，隨溫度重復(fù)變動，三態(tài)產(chǎn)生重復(fù)變化。

　　2、普通螺桿的結(jié)構(gòu)

　　常規(guī)全螺紋三段螺桿按其螺紋升程和螺槽深度的變化，可分為三種形式：

　(1)等距變深螺桿

　①等距變深螺桿從螺槽深度變化的快慢可分為兩種形式：

　② 等距突變螺桿：即加料段和均化段的螺槽深度不變，在熔融段處的螺槽深度突然變淺的螺桿

　等距漸變螺桿：從加料段開始至均化段的最后一個(gè)螺槽的深度是逐漸變淺的螺桿。在較長的熔融段上，螺槽深度是逐漸變淺的。

　(2)變深變距螺桿

變深變距螺桿是指螺槽深度和螺紋升角從加料段開始至均化末端都是逐漸變化的，即螺紋升程從寬逐漸變窄，螺槽深度由深逐漸變淺的螺桿。該螺桿具有前面兩種螺桿的特點(diǎn)，但機(jī)械加工較困難，目前較少采用。

　(3)等深變距螺桿

　　等深變距螺桿是指螺槽深度不變，螺距從加料段第一個(gè)螺槽開始至均化段末端是從寬漸變窄的。

　　等深變距螺桿的特點(diǎn)是由于螺槽等深，在加料口位置上的螺桿截面積較大，有足夠的強(qiáng)度，有利于增加轉(zhuǎn)速，從而可提高生產(chǎn)率。但螺桿加工較困難，熔料倒流量較大，均化作用差，較少采用

　　3、螺桿材料

　　螺桿是擠出機(jī)的關(guān)鍵部件，作為螺桿的材料必須具備耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、高強(qiáng)度等特性，同時(shí)還應(yīng)具有切削性能好、熱處理后殘余應(yīng)力小、熱變形小等特點(diǎn)。

　　對于擠出機(jī)螺桿的材料，具體有如下幾點(diǎn)要求：

　　①　力學(xué)性能高。要有足夠的強(qiáng)度，以適應(yīng)高溫、高壓的工作條件，提高螺桿的使用壽命。

　　②耐腐蝕和抗磨性能好。

③　機(jī)械加工性能好。要有較好的切削加工性能和熱處理性能。

　　④ 取材容易。

　　4、新型螺桿

　　常規(guī)全螺棱三段式螺桿存在的問題：

　　①熔融段同時(shí)有固體床和熔池同居一個(gè)螺槽中，熔池不斷增寬，固體床逐漸變窄，從而減少了固體床于機(jī)筒壁的接觸面積，減少了機(jī)筒壁直接傳給固體床的熱量，降低了熔融效率，致使擠出量不高；

　　②壓力波動、溫度波動和產(chǎn)量波動大；

　　③不能很好適應(yīng)一些特殊塑料的加工進(jìn)行混煉、著色等工藝。

　　對此類問題常用的處理方法：

　　加大長徑比；提高螺桿轉(zhuǎn)速;加大均化段的螺槽深度；

　　為了克服常規(guī)螺桿存在的缺點(diǎn)，人們創(chuàng)造了一些新型螺桿，主要包括：

　　①分離型螺桿

　　在壓縮段增設(shè)一條副螺紋，克服了常規(guī)螺桿中固體床和熔體共存一個(gè)螺槽中所產(chǎn)生的缺點(diǎn)，將熔融物料和未熔物料盡早分離，從而促進(jìn)了未熔物料的熔融。

　　這種螺桿塑化效率高，塑化質(zhì)量好。由于沒有固體床解體，產(chǎn)量波動、壓力波動和溫度波動都比較小，并具有排氣性能好、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較廣。

　　②銷釘螺桿

　物料流經(jīng)過銷釘時(shí)，銷釘將固體料或未徹底熔融的料分成許多細(xì)小料流，這些料流在兩排銷釘間較寬位置又匯合，經(jīng)過多次匯合分離，物料塑化質(zhì)量得以提高。

③屏障型螺桿

　　在普通螺桿的某一部位設(shè)置屏障段，使未熔的固體不能通過，并促使固體熔融的一種螺桿。

　　這種螺桿通過剪切作用和渦流的混合作用，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⑦M(jìn)行熱交換，使物料熔融均化，并且徑向溫差小，產(chǎn)量、質(zhì)量都比常規(guī)螺桿好。

　銷釘設(shè)置在熔融區(qū)，排列形狀有人字形、環(huán)形等，銷釘形狀有圓柱形、菱形、方形等。

　　由于銷釘將熔料多次分割分流，增加了對物料的混煉、均化和添加劑的分散性。另外，由于固體碎片在熔融的過程中不斷從熔體中吸收熱量，有可能降低熔料溫度，故可獲得低溫?cái)D出。

　　④組合螺桿

　　由帶加料段的螺桿本體和各種不同職能的螺桿元件如輸送元件、混煉元件和剪切元件等組成。改變這些元件的種類、數(shù)量、和組合順序，可以得到各種特性的螺桿，以適應(yīng)不同物料和不同制件的加工要求，并找出最佳工作條件。

　　這種螺桿適應(yīng)性強(qiáng)，易獲得最佳工作條件，在一定程度上解決了萬能與專用的矛盾，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。但設(shè)計(jì)復(fù)雜，組合元件之間拆裝較麻煩，在直徑較小的螺桿上實(shí)現(xiàn)有困難。

　　(五)機(jī)頭和口模

　　機(jī)頭中的多孔板能使機(jī)頭和料筒對中定位，并能支承過濾網(wǎng)(過濾熔體中不熔雜質(zhì))和對熔體產(chǎn)生反壓等。機(jī)頭中還有校正和調(diào)整裝置(定位螺釘)，能調(diào)正和校正模芯與口模的同心度、尺寸和外形。在生產(chǎn)管子或吹塑薄膜時(shí)，通過機(jī)頸和模芯可引入壓縮空氣。按照料流方向與螺桿中心線有無夾角，可以將機(jī)頭分為直角機(jī)頭(又稱T型機(jī)頭)、角式機(jī)頭(直角或其它角度)。直角機(jī)頭主要用于擠管、片和其它型材，角式機(jī)頭多用于擠薄膜、線纜包復(fù)物及吹塑制品等。機(jī)頭和口模通常為一整體，習(xí)慣上統(tǒng)稱機(jī)頭;但也有機(jī)頭和口模各自分開的情況。機(jī)頭的作用是將處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的塑料熔體轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫兄本€運(yùn)動，使塑料進(jìn)一步塑化均勻，并使熔體均勻而平穩(wěn)的導(dǎo)入口模，還賦予必要的成型壓力，使塑料易于成型和所得制品密實(shí)?？谀榫哂幸欢ń孛嫘螤畹耐ǖ?，塑料熔體在口模中流動時(shí)取得所需形狀，并被口模外的定型裝置和冷卻系統(tǒng)冷卻硬化而成型。機(jī)頭與口模的組成部件包括過濾網(wǎng)、多孔扳、分流器(有時(shí)它與模芯結(jié)合成一個(gè)部件)、模芯、口模和機(jī)頸等部件。

校直裝置

　　塑料擠出廢品類型中最常見的一種是偏心，而線芯各種型式的彎曲則是產(chǎn)生絕緣偏

　　擠出機(jī)心的重要原因之一。在護(hù)套擠出中，護(hù)套表面的刮傷也往往是由纜芯的彎曲造成的。因此，各種擠塑機(jī)組中的校直裝置是必不可少。校直裝置的主要型式有：滾筒式(分為水平式和垂直式);滑輪式(分為單滑輪和滑輪組);絞輪式，兼起拖動、校直、穩(wěn)定張力等多種作用;壓輪式(分為水平式和垂直式)等。

輔助設(shè)備

　　塑料擠出機(jī)組的輔機(jī)主要包括放線裝置、校直裝置、預(yù)熱裝置、冷卻裝置、牽引裝置、計(jì)米器、火花試驗(yàn)機(jī)、收線裝置。擠出機(jī)組的用途不同其選配用的輔助設(shè)備也不盡相同，如還有切斷器、吹干器、印字裝置等。

　　                      預(yù)熱裝置

　　纜芯預(yù)熱對于絕緣擠出和護(hù)套擠出都是必要的。對于絕緣層，尤其是薄層絕緣，不能允許氣孔的存在，線芯在擠包前通過高溫預(yù)熱可以徹底清除表面的水份、油污。對于護(hù)套擠出來講，其主要作用在于烘干纜芯，防止由于潮氣(或繞包墊層的濕氣)的作用使護(hù)套中出現(xiàn)氣孔的可能。預(yù)熱還可防止擠出中塑料因驟冷而殘留內(nèi)壓力的作用。在擠塑料過程中，預(yù)熱可消除冷線進(jìn)入高溫機(jī)頭，在?？谔幣c塑膠接觸時(shí)形成的懸殊溫差，避免塑膠溫度的波動而導(dǎo)致擠出壓力的波動，從而穩(wěn)定擠出量，保證擠出質(zhì)量。擠塑機(jī)組中均采用電加熱線芯預(yù)熱裝置，要求有足夠的容量并保證升溫迅速，使線芯預(yù)熱和纜芯烘干效率高。預(yù)熱溫度受放線速度的制約，一般與機(jī)頭溫度相仿即可。

　　                     冷卻裝置

　　成型的塑料擠包層在離開機(jī)頭后，應(yīng)立即進(jìn)行冷卻定型，否則會在重力的作用下發(fā)

　　擠出機(jī)生變形。冷卻的方式通常采用水冷卻，并根據(jù)水溫不同，分為急冷和緩冷。急冷就是冷水直接冷卻，急冷對塑料擠包層定型有利，但對結(jié)晶高聚物而言，因驟熱冷卻，易在擠包層組織內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致使用過程中產(chǎn)生龜裂，一般PVC塑膠層采用急冷。緩冷則是為了減少制品的內(nèi)應(yīng)力，在冷卻水槽中分段放置不同溫度的水，使制品逐漸降溫定型，對PE、PP的擠出就采用緩冷進(jìn)行，即經(jīng)過熱水、溫水、冷水三段冷卻。