高分子材料成型（七）

第七章 挤出成型

1. 概述
   
   • 用途广、比重大、变化多
   • 描述：螺杆挤压通过口模，断面恒定、连续型材
   • 材料：橡胶、纤维、塑料
   • 功能：混炼、上色、造粒、改性、吹胀、拉伸
2. 工艺特点
   
   • 连续成型
   • 外观简单
   • 质量均匀（各向异性小）
   • 适应性强（材料、功能）
3. 过程
4. 设备
   
   • 螺杆
   • 柱塞

第一节 单螺杆挤出机的基本结构和作用原理

挤出机的组成：传动系统、挤出系统、加热冷却系统、控制系统、附属装置
挤出系统：加料、料筒、螺杆、机头、口模

1. 料斗
   
   • 加热
2. 料筒
   
   • 分段
   • 加热冷却
3. 螺杆
   
   • 螺杆结构
     
     • 三段：加料、压缩、熔融（均化）
   • 几个参数
     
     • 螺杆直径 D
     • 螺杆长径比 L/D_s
     • 螺杆压缩比 A
       第一和最后螺槽容积之比
     • 螺槽深度 H
     • 螺旋角 θ
     • 螺杆与料筒间隙 δ
   • 螺杆的作用
     
     • 输送物料 加料段
     • 传热塑化 压缩段
     • 混合均化物料 均化段
   • 螺杆形式
     
     • 普通/高效
     • 螺纹数目
     • 螺杆头部外形
   • 螺杆选用
     
     • 材料
     • 长径比
     • 压缩比
4. 机头和口模
   
   • 作用
   • 改变流动形式
   • 成型压力
   • 塑化
   • 制品形状
   • 组成
   • 机头分类
   • 加工制品、工艺不同
5. 传动系统
6. 附属设备

第二节 成型原理

热塑性塑料的变化
- 静态变化
- 动态变化

1. 挤出过程和螺杆功能
   
   • 加料段： 固体输送 小形变
   • 压缩段：熔融区 大形变，熔融流动次要地位
   • 均化段：熔体输送 流动主要地位
2. 挤出理论
   
   • 固体输送理论
   • 塑料固结
   • 运动模式
     
     • 旋转 螺杆摩擦力
     • 轴向水平运动 料筒表面
     • 改进方法
   • 融化理论
     
     • 相迁移
     • 熔化过程
     • 相迁移面
     • 熔化长度
     • 模型建立
   • 熔体输送理论
     
     • 拖曳流动
     • 均化段螺槽内的流动类型
     • 正流 Q_D
     • 逆流 Q_P
     • 横流 Q_T
     • 漏流 Q_L
     • 流量计算Q=QD−(QP+QL)
   • 螺杆和机头（口模）特性曲线
     
     • 螺杆曲线 qv=An−BΔpη
     • 口模曲线 qv=K⋅Δpη
   • 影响生产率的因素
     
     • 机头压力
       
       • Δp=0 挤出率最大，自由挤出
       • 最大压降
     • 螺杆转速
       
       • n 与 q_v 成正比，在结构尺寸不变时
     • 螺杆几何尺寸
       
       • 直径D：二次方关系
       • 螺槽深H：与口模阻力有关，压敏性，逆流的效应
       • 均化段长度L_3: L_3 越大，q_v 越大，Δq越小
     • 物料温度
       
       • 粘度变化：
         
         • 有关：原因
         • 无关：原因
     • 机头口模阻力
       
       • 阻力与面积和长度有关
       • 阻力越小，压力变化越重要

第三节 挤出工艺

1. 工艺流程图
   
   • 原料准备与预处理
   • 挤出成型
   • 定型冷却
     
     • 定型设备与方法
   • 制品卷取
     
     • 牵引速度
   • 后处理
     
     • 温度
2. 典型工艺
   
   • 管材挤出
     
     • 分流器
     • 管芯
     • 定径装置
   • 薄膜挤出吹塑
     
     • 机头口模
     • 吹胀比
   • 板材挤出
     
     • 厚度范围

reading report：Fundamentals of plasticating extrusion_ I_ A theoretical model for melting