第七章挤出成型设备挤出成型亦称挤压成型，它是将物料加热熔融成粘流态，借助螺杆的挤压作用，推动粘流态的物料，使其通过口模而成为截面与口模形状相仿的连续体的一种成型方法，为此而使用的设备称为挤出机。

挤出成型是塑料成型的重要方法之一，此法可成型几乎全部热塑性塑料和部分热固性塑料。

生产的产品有管、棒、丝、薄膜、板、电线电缆的包覆材、异型材、中空制品等。

目前挤出成型产品约占热塑性塑料制品的40～50%。

挤出成型的特点是:生产过程连续化，生产效率高，设备成本低，产品质量均匀。

第一节挤出成型设备的组成及分类一、挤出成型设备的组成一套挤出成型设备通常由主机(挤压系统)、机头、辅机和控制系统组成。

1.主机主机称为挤出机，与化纤机械中螺杆挤压机的结构基本相同，由机筒、螺杆、加料系统、加热冷却系统和机架组成。

2.机头挤出机机头是挤出成型的模具，因安装在挤出机头部而得名。

它是制品成型的主要部件，熔料通过它获得一定的几何截面和尺寸。

3.辅机辅机的作用是将从机头出来已初具形状和尺寸的熔体冷却、并在一定的装置中定型，再通过进一步的冷却，使之从高弹态转变为室温下的玻璃态，而获得符合要求的制品。

4.控制系统控制系统由各种电器、仪表和执行机构组成。

挤出成型设备中的主机和各种辅机通常配置各自独立的控制系统，在组成一套机组加工制品时，各自单独调节，直至各机台之间达到最协调的配合。

作为主机的挤出机配有独立的控制屏，主要控制螺杆转速、料温、压力等。

一般称一套挤出成型设备为挤出机组，图为管材挤出机组。

二、挤出机的分类挤出机类型很多，分类方法也不一致。

按螺杆数量可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机;按可否排气可分为排气式挤出机和非排气式挤出机;按杆的有无可分为螺杆挤出机和无螺杆挤出机。

在上述各种挤出机中，非排气式单螺杆挤出机和双螺杆挤出机在工作原理、基本结构及主要零部件等方面分别与化学纤维纺丝设备中的单螺杆挤压机和双螺杆挤压机基本相同，仅在具体参数的选取和少数零部件结构上有一些差异。

第二节挤出机头一、机头的作用与分类1.机头的作用机头是挤出机的主要成型部件。

它包括机头体、分流器、分流器支架、芯棒、口模、调节螺丝等。

其主要作用是:(1)使物料由机筒螺杆间的螺旋运动变为直线运动。

(2)形成必要的成型压力，保证制品密实。

(3)使物料进一步塑化均化。

(4)成型制品。

2.机头的分类机头种类繁多，有多种分类方法。

(1)按用途可分为:吹膜机头、挤管机头、挤板机头，挤异型材机头、造粒机头、吹塑中空制品机头、抽丝机头、电缆机头、织网机头、多色制品机头及螺旋耐压管挤出机头等。

(2)按制品挤出方向可分为:直通式机头和直角式机头。

前者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向一致；后者机头内料流方向与挤出机螺杆轴向成一定角度，通常为90度,也有成45度。

和30度的。

(3)按机头内压的大小可分为:•低压机头(料流压力小于4MPa )•中压机头(料流压力为4～10MPa)•高压机头(料流压力在10MPa以上)二、吹塑薄膜机头吹塑薄膜机头即吹膜机头。

生产厚度为0.005～0.100mm的薄膜可用挤出法、压延法和拉伸法等成型。

尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、含增塑剂的聚氯乙烯、醋酸纤维素等热塑性塑料薄膜，更多用此法生产。

吹膜机头种类很多，主要有从侧面进料的芯棒式机头、从中心进料的“十字形”机头和螺旋芯棒式机头、莲花瓣式机头、旋转机头和共挤出机头等，而目前我国使用最多的是从侧面进料的芯棒式机头，螺旋芯棒式机头也已获得应用和推广。

1.侧进料芯棒式机头来自挤出机的熔融物料经过设置在挤出机机筒与机头连接处的多孔板后，经机颈到达芯棒轴。

在芯棒轴的阻挡下，熔融物料被分为两股沿芯棒分流线流动，在芯棒尖处又重新汇合；汇合后的料流沿机头环形缝隙挤出成管坯:芯棒内通入压缩空气，将管坯吹胀。

2.螺旋芯棒式机头这种机头属于中心进料式机头，这种机头的芯棒轴上开设有一条或多条螺纹流道。

来自挤出机的物料从机头口心进入，之后按螺纹流道的数目而分成等多股料流。

由于各螺纹流道。

最后，料流从环形间隙中挤出而形成膜管。

三、管材机头1. 直通式管机头这种机头最显著的特征是有某种形式的分流器支架支撑着分流器。

熔料从挤出机挤出后，经多孔板、过滤网、分流器支架分成若干股料流，然后再汇合，最后进入芯棒和口模形成环形通道，经一定长度的定型套连续地挤出管材。

这种机头的结构简单，制造容易，但物料经过分流器支架时形成的分流痕迹不易消除;另外，机头较长，结构笨重。

直通式管机头一般适用于成型硬、软聚氯乙烯。

聚乙烯，聚酰胺，聚碳酸醋等塑料管材。

2.直角式机头直角式机头的结构特点是内部不设分流器支架，熔体在机头中包围芯棒流动成型，因此只产生一条分流痕迹口直角机头。

最突出的优点是:1.挤出机机筒容易接近芯棒上端。

芯棒容易被加热;2.与它配合的冷却装置可以同时对管材的内外径进行冷却定型，所以定型精度较高;3.另外，流动沮力较小，料流较稳定，出料较均匀，生产率高，成型质量好。

3．旁侧式机头这种机头综合了直通式机头和直角式机头的优点。

在这种机头中，物料经过二次改变方向消除直角机头一次变向所产生的不均衡现象。

它还具有挤出方向与挤出机螺杆轴向一致、占地面积比直角式机头小的优点。

但是这种机头结构更复杂，挤出成型时料流阻力较大。

四、板材、片材挤出机头板材和片材可用挤出、压延、浇注、流涎等方法生产。

挤出法设备简单，生产成本低，可连续生产，生产出的板材或片材耐冲击强度高。

挤出法应用较广泛。

一般挤出成型可生产板厚为0.25～20mm,宽度为1～1.5 5m(最宽可达4m)的板材或片材。

通常将厚度为0.25～1mm的称为片材，厚度大于1mm的叫板材。

板、片成型机头常见的有以下四种:1.鱼尾机头这种机头型腔呈鱼尾状，熔体从机头中部进入后，呈鱼尾状散开挤出。

由于进料处的压力、速度比两端大，且两端热量损失大，造成中部与两端的压力差、温度差及熔体粘度差，导致出料时中间多、两端少.即制品厚度不匀鱼尾机头结构简单、制造容易，物料易流动。

适用于加工高粘度、热稳定性差的塑料，如PVC,POM；也适用于低粘度塑料，如聚烯烃等。

但这种结构不适宜加工宽幅制品，一般用于加工宽500mm,厚1～3mm的板材。

2．支管机头支管机头内有一截面直径为20～30mm的圆柱形支管槽，熔体从机头的中间或一端进入具有贮存、稳压和分配作用的支管后，以较均匀和稳定的压力、流速通过狭缝，从口模挤出。

支管机头有三种结构形式:•即一端供料直支管机头•中间供料直支管机头•中间供料弯支管机头。

3.衣架机头由鱼尾型机头和支管型机头综合发展而来，汲取两者优点。

它既有一个支管，又有一个扇形腔。

支管直径没有支管型机头大，这样可缩短物料在机头内的停留时间，而鱼尾扩张角却极大，有利于生产厚度均匀的宽幅制品，所以这种机头被广泛采用。

目前，用这种机头可生产宽达500mm的宽幅板(片)材。

4.螺杆型机头这种机头是在直支管机头的支管槽里插入一根分配螺杆，通过这根分配螺杆的转动迫使熔体沿机头幅宽方向均匀地挤出。

分配螺杆由自己的传动装置单独传动，通过无级调速装置进行调速，其直径比主机螺杆直径小一些。

第三节挤出成型辅机一、辅机的分类与组成1辅机的分类挤出机具有通用性，挤出成型辅机却是专用的，用一台挤出机配以不同的机头和辅机就能生产出不同的制品。

根据生产的制品种类辅机可以分为:挤管辅机、挤板辅机、挤膜辅机、吹塑薄膜辅机、吹塑中空制品辅机、涂层辅机、电线电缆包层辅机、拉丝辅机、薄膜双轴拉伸辅机、造粒辅机。

2.辅机的组成辅机种类很多，组成复杂，但各种辅机一般都由以下五个基本环节组成:•定型•冷却•牵引•切割•卷取(或堆放)二、吹塑薄膜辅机吹塑薄膜生产过程为:熔体从机头环形缝隙挤出，成圆筒状膜管，从机头通入压缩空气将膜管横向吹胀，然后进入牵伸辊，得到纵向牵伸，并经冷却风环吹出的空气冷却定型.充分冷却后的膜管被人字板压叠成双折薄膜，通过牵引辊以恒定的线速度进入卷取装置，卷取到一定量时，进行切割，成为膜卷。

吹塑薄膜辅机包括冷却定型装置、牵引装置和卷取切割装置三部分。

1.冷却定型装置不论上吹、平吹还是下吹制造薄膜，刚从环隙机头出来的薄膜膜管还处于塑性流动温度，必须立即冷却定型。

按照冷却部位，冷却定型装置大致可以分为膜管外表面冷却和膜管内表面冷却两种。

国外则普遍采用内外同时冷却系统，进行高效能、高质量的挤出吹塑生产。

按照冷却介质分，冷却定型装置可分为风冷和水冷两种。

我国目前最常见的是采用普通风环的外部冷却装置。

2．牵引装置牵引装置由人字板(架)、夹紧牵引辊及其传动装置、导向辊和机架四部分组成。

(1)人字板(架):人字板(架)有稳定膜管、逐渐将圆筒形的膜管折叠成双层平面状薄膜以及进一步冷却膜管等三个作用。

人字板(架)的种类有导辊式(由多对导辊组成人字架)、硬木夹板式和抛光的不锈钢夹板式。

（2）牵引辊:牵引辊的作用在于牵引拉伸膜管，使挤出物料的速度与牵引的速度有一定的比值，即产生牵伸比，从而达到薄膜所应有的纵向强度(横向强度依靠吹胀获得)。

调节牵引速度还可以控制薄膜的厚度，并使膜管成为折叠的平面状。

通过牵引辊的夹紧可防止膜管漏气，以保证恒定的吹胀比，所以有时也称为夹紧牵引辊。

牵引辊为一对细长的辊筒(直径通常为150mm，长度根据吹塑的膜管尺寸决定)，一只辊是镀铬的钢辊，为主动辊，用无级变速器调速;另一只辊外包橡胶，为从动辊，靠弹簧压紧在下辊上，用来夹紧薄膜。

(3)导向辊:导向辊安装在牵引装置的机架上，其作用在于薄膜卷取前展平薄膜、调整折膜位置、稳定卷取速度、保证膜卷边部整齐以及防止薄膜皱折。

导向辊大多是铝制辊筒或镀铬钢辊，直径为50mm左右。

导向辊的数量和排置方式视具体生产而定。

(4)机架:人字板(架)、牵引装置及其传动装置、导向辊等都安装在机架上，组成一台整体牵引机。

机架用角钢或槽钢焊接而成，上吹、平吹和下吹三种吹塑方式所配用的牵引机(包括机架)的结构形式不同。

3.卷取切割双折的薄膜经过多道导向辊以后，送向卷取机成卷。

对卷取装置的要求是松紧均匀，边缘整齐。

所以卷取装置必须具有卷取速度的自动调节能力，随着卷简直径的增大而自动减慢卷取辊转速，使得薄膜的张紧度和线速度保持不变。

薄膜的切割分横切和切边口横切有锯齿刀式和闸刀式等几种，最简单的方式是人工用剪刀裁剪。

三、挤管辅机物料从芯棒和口模间的环形缝隙挤出，进人定径套冷却定型，然后在冷却水槽中进一步冷却，充分冷却后的管子由牵引装置匀速拉出，最后由切割装置按规定的长度切断。

软管的生产过程与硬管有所不同，一般不设定径套，而靠压入压缩空气来维持一定的形状，也可以自然冷却或喷淋冷却，采用运输带或靠自重来达到牵引的日的，由收卷盘卷绕成一定量时切断。

硬管生产辅机包括定径套、冷却水槽、牵引装置、切割装置和收取装置五个部分。