基本介紹
- 中文名：擠出成型
- 外文名：extrusion molding
- 別稱：擠壓模塑或擠塑成型
- 特點：低成本、適應面寬等
- 套用：塑膠加工等
- 學科：機械工程
簡述,設備,相關參數,特點,發展趨勢,
簡述
擠出成型是一種高效、連續、低成本、適應面寬的成型加工方法，是高分子材料加工中出現較早的一門技術，經過100多年的發展，擠出成型是聚合物加工領域中生產品種最多、變化最多、生產率高、適應性強、用途廣泛、產量所占比重最大的成型加工方法。擠出成型是塑膠材料加工最主要的形式之一，它適合於除某些熱固性塑膠外的大多數塑膠材料，約50%的熱塑性塑膠製品是通過擠出成型完成的，同時，也大量用於化學纖維和熱塑性彈性體及橡膠製品的成型；擠壓成型方法能生產管材、棒材、板材片材、異型材、電線電纜護層、單絲等各種形態的連續型產品，還可以用來混合、塑化、造粒、著色和高分子材料的共混改性等。並且，以擠出成型為基礎，配合吹脹、拉伸等方法的擠出——吹塑成型技術和擠出——拉幅成型技術是製造薄膜和中空製品等的重要方法。
擠出成型( Extrusion Molding)又稱擠壓模塑或擠塑成型，主要是指藉助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的高分子材料在壓力的推動下，強行通過機頭模具而成型為具有恆定截面連續型材的一種成型方法。擠壓成型過程主要包括加料、熔融塑化、擠壓成型、定型和冷卻等過程。
擠出過程可分為兩個階段：第一階段是使固態塑膠塑化（即變成黏性流體）並在加壓下使其通過特殊形狀的口模而成為截面與口模形狀相仿的連續體；第二階段是用適當的方法使擠出的連續體失去塑性狀態而變成為固體即得所需製品。
按照塑膠塑化的方式不同，擠出工藝可分為乾法和濕法兩種。乾法的塑化是靠加熱將塑膠變成熔體，塑化和加壓可在同一個設備內進行，其定型處理僅為簡單的冷卻j濕法的塑化是用溶劑將塑膠充分軟化，因此塑化和加壓須分為兩個獨立的過程，而且定型處理必須採用較麻煩的溶劑脫除，同時還得考慮溶劑的回收。濕法擠出雖在塑化均勻和避免塑膠過度受熱方面存有優點，但基於上述缺點，它的適用範圍僅限於硝酸纖維素和少數醋酸纖維素塑膠的擠出。
設備
1、主機
擠出系統：由螺桿與料筒組成，是擠出機關鍵部分。其作用是塑化物料，定量、定壓、定溫擠出熔體
傳動系統：驅動螺桿，提供所需的扭矩和轉矩
加熱和冷卻系統：保證塑膠和擠出系統在成型過程中溫度達工藝要求
2、輔機
由機頭、定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、卷取裝置、切割組成
3、控制系統
由電器、儀表和執行機構組成
作用：控制主、輔機電動機、以滿足所需轉速和功率；控制主輔機溫度、壓力、流量，保證製品質量；實現擠出機組的自動控制，保證主、輔機協調運行。
相關參數
1、溫度
擠出成型溫度有料筒溫度、塑膠溫度、螺桿溫度，一般我們測料筒溫度。溫度由加熱冷卻系統控制，由於螺桿結構、加熱冷卻系統不穩定、螺桿轉速變化等原因使擠出物料溫度在徑向和軸向都存在波動，從而影響製品質量，製品各點強度不一樣，產生殘餘應力，表面灰暗無光澤。為保證製品質量，溫度應穩定。
2、壓力
由於螺桿和料筒結構，機頭、過濾網、過濾板的阻力，使塑膠內部存在壓力。壓力變化如圖，壓力同樣存在波動。
3、擠出速率
單位時間內由擠出機口模擠出的塑膠質量或長度。影響擠出速率因素：機頭阻力、螺桿與料筒結構、螺桿轉速、加熱、冷卻系統、塑膠特性。但當產品已定，擠出速率僅與螺桿轉速有關。擠出速率也存在波動，影響製品幾何形狀和尺寸。
溫度、壓力、擠出速率都存在波動現象，為了保證製品質量，應正確設計螺桿、控制好加熱冷卻系統和螺桿轉速穩定性，以減少參數波動。
特點
與聚合物其他的成型方法相比，擠出成型有許多突出的優點。
(1)生產連續化 可以根據需要生產任意長度的管材、板材、棒材、異型材、薄膜、電纜及單絲等。
(2)生產效率高 擠出機的單機產量較高，如一台直徑65mm的擠出機組，生產聚氯乙烯薄膜，年產量可達450t以上。
(3)套用範圍廣 這種加工方法在橡膠、塑膠、纖維的加工中都廣為採用，尤其是塑膠製品，幾乎是絕大多數熱塑性塑膠和一些熱固性塑膠都可以用此法加工。除直接成型製品外．還可用擠出法進行混合、塑化、造粒、著色、坯料成型等，如擠出機與壓延機配合，可生產壓延薄膜；與壓機配合，可生產各種壓製成型件；與吹塑機配合，可生產中空製品。在橡膠製品生產工藝中，將擠出法用於製造胎面、內胎、膠管以及各種複雜斷面形狀製品及空心、實心、包膠等半成品，還可作濾膠、生膠的連續混煉、塑煉及造粒等用途。在石油化工廠中，生產樹脂過程中，可用擠出機擠壓脫除樹脂中的水分，用擠出機完成各種牌號樹脂中助劑、改性劑的混合，完成樹脂的成粒工藝。
(4)一機多用 一台擠出機，能夠加工多種物料和多種製品。只要根據物料性能特點和產品的形狀、尺寸更換不同的螺桿和機頭，就可以生產不同的產品。
(5)設備簡單，投資少 與注塑、壓延相比，擠出設備比較簡單，製造較容易，設備費用較低，安裝調試較方便。設備占地面積較小，對廠房及配套設施要求相對簡單。
以上的優點決定了擠出成型在聚合物加工中的重要地位。完全使用或在工藝中含有擠出過程的塑膠製品的生產，約占熱塑性塑膠製品總量的一半。用這種方法成型的產品在農業、建築業、石油化工、機械製造、醫療器械、汽車、電子、航空航天等工業部門都有套用。
發展趨勢
近年來，隨著現代擠出機技術的出現和發展，擠出成型理論和技術不斷得到深化和拓展，研究開發新產品、新工藝的手段不斷加強，各種結構與功能的擠出設備不斷產生，如多螺桿擠出機、反應式擠出機和組合式擠出機等；可擠出加工的材料種類、製品結構和製品形式也越來越多；同時，隨著計算機技術在擠IU成型加工中套用的日益廣泛，出現了反應擠出、輔助擠出、擠出發泡、共擠出、高速擠出、精密擠出和近熔點擠出等擠出成型新技。
