第六章塑料的成型原理

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1、 第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型塑料工业:树脂-成型加工前的聚合物原料塑料经过配制及成型加工后的产品一次成型：大多数成型属于该类，是通过加 热使塑料处于粘流状态粘流状态的条件下，经过流动 、成型、冷却（或交联固化），制成各种形 状的制品；二次成型：是将一次成型的制品，如：片、 管、板材等加热使其处于类橡胶状态类橡胶状态，通过 外力的作用使其发生形变，成型比较简单的 制品，再经过冷却定型。塑 料 的 成 型Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成

2、 型压 延 成 型教学目的和要求1、掌握塑料的成型的基本方法和原理2、成型制品的结构和性能的关系重点和难点掌握口模成型、注射成型、压延成型和二次 成型的原理Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型第一节 口模成型 口模成型属于一次成型，是指物料在挤出机 中通过输送、塑化、加压，使物料以流动状态连 续通过口模成型的方法，所以又称为挤出成型。口模成型主要是利用了聚合物的可挤压性质。即聚合物（流体）通过挤压作用（主要受剪切力 ）发生形变时获得形状和保持形状的能力。材料的挤压性质与材料的流动性和设备结构有关 。（书P5

3、）Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型根据机头口模形状不同，可以生产管材、薄膜 、板材、片材、棒材、异型材、单丝、打包带、电 线电缆包覆物，也包括纤维的纺丝。挤出成型的特点：生产过程是连续的，产品也是连续的；生产效 率高、应用范围广泛。采用的主要设备是挤出机Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型一、挤出机Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成

4、 型因为只有通过螺杆的转动对塑料产生挤压， 塑料才能产生移动、增压、获取摩擦热，并得到混 合和塑化。 螺杆的结构和参数直接关系到挤出机的应用和生产不同结构、不同参数的螺杆适合的塑料品种不同 ，生产的塑料制品也不同。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型螺 杆Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型加料段（输送段）：自物料加料口向前延伸的一段，一般螺杆是等距 等深，主要是为了输送物料，使物料受压、受热、前 移。物料在移动过程中保

5、持固体状态。压缩段（迁移段）：螺杆等距不等深，压实物料，使物料由固体转化 为熔体，并排除物料中的挥发份。均化段（计量段）：螺杆等距等深，熔融均化物料，并定量定压把熔 体送入机头，使它在口模中成型。常规螺杆通常分为三段Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型作用：是将旋转运动的物料流体变成平行直线流动， 并将熔体均匀平稳的导入口模，口模是具有一定截 面形状的通道，塑料熔体在口模中流动并取得所需 的形状，然后再经过定型、冷却等工序成为制品。机头（挤出模具）还有一个主要的部分为成型部件：机头。Date第六章 塑料的成

6、型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型管材机头Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型挤 出 过 程主要介绍塑料挤出成型的 挤出原理和成型原理熔融塑化螺杆挤出口模成型冷却定型挤出成型Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型二、挤出原理物料在单螺杆

7、挤出机中的流动，要经历很复杂 的变化，其间温度和压力要发生变化，流动方式有拖 曳流动，又有压力流动。为了简化问题我们可以按照塑料在螺杆中的状态 变化相应的划分三个区域：主要了解和掌握物料输送、熔 融和挤出原理 关于理论公式推导和讨论在加 工工艺的挤出理论中详细介绍Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型固体输送区：物料从加料斗加入直到开始熔融的一 段区域，物料全部为固体。熔融区：从开始熔融到全部熔融结束。两相共存。熔体输送区：从全部熔融结束到螺杆头部。全部为 熔体。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口

8、 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型这三个区域与螺杆的三段尽可能相符（理想状态 ），但是实际上随工艺条件、物料的性质三个区域要 发生变化。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型挤出过程中，塑料靠本身的自重从料斗进入螺 槽，与螺杆的螺纹斜棱接触后，由于螺杆的转动使 斜棱面对塑料产生一个推力，将塑料向前推进。固体输送在这个过程中料筒与螺杆间的热量，使塑料受热 、并且存在一定压力使得塑料粒子一个个连续整齐排 列形成一个整体，塞满了螺槽，形成了所谓的“弹性固 体”。并且弹性固

9、体与螺杆以及机筒存在摩擦，不会产 生滑动现象，类似螺钉上螺母那样被推动而作轴向移 动。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型其模型和运动情况以及受力分析在聚合物加 工工艺中详细讲述固体输送理论。 Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型塑料在挤出机中的熔化过程是一个比较复杂的 过程，在这个区域中两相共存，从固体到熔体的转 变过程是在螺杆的压缩段完成的。熔化过程Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点

10、模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型塑料在加料段已经吸收了一定的热量，进入压缩 段，与料筒内表面接触的固体粒子由于热传导热和摩 擦热的作用已经熔化，形成一层薄膜，称为熔膜。这些不断熔融的物料在螺杆的转动下，被螺纹刮 落，不断向螺纹推进面汇集，形成漩涡状的流动区， 称为熔池，而在螺杆的非推进面则是未熔融的固体粒 子，称为固体床。随着塑料向机头方向输送，熔融过程逐渐进行， 到了均化段螺槽全部充满了熔体，完成了熔融过程。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型聚合物熔体在挤出机中的流动，这样的流动

11、行为要 受到压力(应力流动)和运动着的螺杆的影响(拖曳流动)。熔体输送Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型假设螺杆不动，机筒作相对运动由于粘性拖曳，聚合物熔体在螺杆槽的三个壁面 （静止）和机筒内壁（运动）组成的通道中运动，即 拖曳流动。其流速在机筒内壁处为最大(与机筒速度相同)，在 螺槽底部为零。这个流动称为正流（Qd），这是沿螺槽向机头方向 的流动，是聚合物流动的主要形式，挤出熔体就是由 这样的流动产生的。聚合物在螺杆中的流动Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和

12、注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型同时由于机头的反压，会形成压力流动，实际是 压力下的一种逆向流动： 一个是逆流（Qp），方向 与正流相反，是由于机头、口模等对塑料的反压引起 的压力流动，速度分布为抛物线；另一个是漏流（ QL）在螺杆与机筒的间隙，方向沿螺杆轴线方向。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型另外还有一种横流流动：在螺槽和机筒组成的 矩形流道中的一种环流，对挤出量影响不大，但是对 物料的热交换、混合、塑化有影响。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑

13、和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型以上四种形式的流动使得聚合物熔体沿着螺杆和 机筒组成的通道作螺旋形的轨迹向前流动 。 Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型挤出机的生产能力由均化段的流率决定的：关于挤出机生产能力的方程以及讨论在 聚合物加工工艺中讲述Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型

14、从挤出机中挤出的聚合物熔体还要经过口模的 成型，才能获得所要求的挤出机物形状。由于挤出产品的多样性，因此口模的形状也是多 种多样的。1、片(板)材和平膜成型2、管材和管状膜成型3、型材成型三、成型原理Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型片(板)材和平膜产品的特点是薄，且宽成型时，聚合物熔体是从一个很宽但是开度 很小的近似于矩形的通道中挤出来而连续成型， 这种机头通常称为扁平机头。片(板)材和平膜成型按照结构可以分为：单支管式、衣架式、多 流道式、分配螺杆式。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模

15、 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型挤出机出口是圆形的，而口模是矩形的，所以进 入口模两随意选择位置的两个流体质点将经历不同的 流程，其结果会造成通过模口的流率沿口模宽度方向 不同位置的不均匀性。因而从挤出机到口模流动通道的设计和选择就非常重要Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型从机械结构看，最常见的薄片口模类型是中心进料“T”形口模 和“衣架”形口模。这两种口模中，熔融的物料都从断面为圆形的集流腔中心流 入，集流腔通过一个窄缝通道（物料沿其整个长度流动）把熔体 分配到

16、过渡流道，合理的口模设计应该在规定条件下使聚合物熔 体通过不变的模口，以恒定的流率和温度挤出来。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型集流腔为具有弯曲轴线、曲率半径变化的管状流道 ，窄缝开度H是不变的，假定集流腔入口压力不变和流 动是等温的，得到幂率流体的特定设计方程，通过方程 来确定口模的尺寸。幂率流体的特定设计方程，同给定产品的宽度，流 变参数等有关。此外还有其他的口模设计方程 。 Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型从口模出来时，薄片挤出物胀大的程度挤出物胀大的程度由聚合 物、熔体温度、口模长度与开度之比和口模壁面处的 剪切应力决定。当剪切应力超过一定值时会出现不稳定流动现象 。Date第六章 塑料的成型原理教学目的和要求口 模 成 型重点和难点模 塑 和 注 塑思考与练习二 次 成 型压 延 成 型 另外，