挤出成型（extrusion
molding）在塑料加工中又称为挤塑成型，是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。挤出成型主要用于生产具有一定横截面的连续型材，如薄膜、片、板、硬管、软管、波纹管、异型材、丝、电缆、包装带、棒、网和复合膜等；也可周期性重复生产中空塑件型坯，如瓶、桶等中空容器。
利用螺杆泵送液体的思想可以追溯到古希腊的伟大科学家阿基米德，他将其应用与城市的防御体系中。据记载，最早的工业挤出机是由Joseph
Bramah 于1975年发明的。他由一个手动的柱塞和机头组件所构成，用于连续生产铅管。历史上，第一个阿基米德螺杆挤出机的专利由英国人
Matthew Gray 和美国人 John Royle
获得。从19世纪中叶到现在，挤出加工曾用于古塔波胶、橡胶、硝酸纤维素和酪蛋白的加工。大约在1925年，人们挤出了各种聚氯乙烯，这成为现代挤塑加工技术开始的标志。
挤出成型工艺是聚合物加工领域中生产品种最多、变化最多、生产率高、适应性强、用途广泛、产量所占比重最大的成型加工方法。挤出成型是使高聚物的熔体（或粘性流体）在挤出机螺杆的挤压作用下通过一定形状的口模成型，制品为具有恒定断面形状的连续型材。
挤出成型工艺适合于所有的高分子材料。几乎能成型所有的热塑性塑料，也可用于热固性塑料，但仅限于酚醛等少数几种热固性塑料。塑料挤出的制品有管材、板材、棒材、片材、薄膜、单
丝、线缆包覆层、各种异型材以及塑料与其它材料的复合物等。目前约５０％的热塑性塑料制品是通过挤出成型的。此外挤出工艺也常用于塑料的着色、混炼、塑化、造粒及塑料的共混改性等，以挤出成型为基础，配合吹胀、拉伸等技术，又发展为挤出一吹塑成型和挤出拉幅成型制造中空吹塑和双轴拉伸薄膜等制品。可见挤出成型是聚合物成型中最重要的方法。
挤出工艺是塑料件加工中非常重要的技术工艺，并应用范围很广，是众多塑料制品生产厂必须具备的加工技术工艺。挤出成型工艺的主要特点如下：
挤出成型可实现连续化、自动化生产。生产操作简单，工艺控制容易，生产效率高，产品质量稳定。
可以根据产品的不同要求，改变产品的断面形状。该工艺可以生产管材、棒材、片材、板材、薄膜、电缆、单丝、中空制品和异型材等产品。
生产的连续操作，特别适合生产较长尺寸的塑料制品成型。其生产率的提高比其他成型方法快。
应用范围广。只要改变螺杆和辅机，就能适用于多种塑料盒多种工艺过程。例如：可以加工大多数热敏性塑料及部分热固性塑料，也能用挤出法进行共混改性、塑化、造粒、脱水和着色等。
设备成本低，投资少，见效快，占地面积小，生产环境清洁。
可以进行综合性生产。挤出机与压延机配合，可以压延薄膜，挤出机与压机配合，可以生产各种压制制件。
挤出成型设备的原理及种类
挤出设备有螺杆挤出机和柱塞式挤出机两大类，前者为连续式挤出，后者为间歇式挤出，主要用于高粘度的物料成型，如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯。螺杆挤出机可分为单螺杆挤出机和多螺杆挤出机。单螺杆挤出机是生产上最基本的挤出机。多螺杆挤出机中双螺杆挤出机近年来发展最快，其应用日渐广泛。目前，在ＰＶＣ塑料门窗型材的加工中，双螺杆挤出机已成为主要生产设备，单螺杆挤出机将被逐步淘汰。但在其它聚合物的挤出加工中，单螺杆挤出机仍占主导地位。二者有各自的特点：
单螺杆挤出机
单螺杆挤出机是由传动系统、挤出系统、加热和冷却系统、控制系统等几部分组成（另外还有一些辅助设备）。其中挤出系统是挤出成型的关键部位，对挤出的成型质量和产量起重要作用。挤出系统主要包括加料装置、料筒、螺杆、机头和口模等几个部分。
１、加料装置
挤出成型的供料一般采用粒状料。加料装置是保证向挤出机料筒连续供料的装置，形状如漏斗，有圆锥形和方锥形，亦称料斗。其底部与料筒连接处是加料孔，该处有截断装置，可以调整和截断料流。在加料孔的周围有冷却夹套，用以防止料筒高温向料斗传热，避免料斗内塑料升温发粘，引起加料不均和料流受阻情况发生。料斗的侧面有玻璃视孔及标定计量装置。有些料斗还有防止塑料从空气中吸收水分的预热干燥真空减压装置，以及带有能克服粉状塑料产生“架桥”现象的搅拌器和能够定时定量自动加料的装置。
２、料筒
料筒又叫机筒，是一个受热受压的金属圆筒。物料的塑化和压缩都是在料筒中进行的。挤出成型时的工作温度一般在１８０～２９０℃，料筒内压可达６０ＭＰａ。在料筒的外面设有加热和冷却装置。加热一般分三至四段，常用电阻或电感加热器，也有采用远红外线加热的。冷却的目的是防止塑料的过热或停车时须对塑料快速冷却以免塑料的降解。冷却一般用风冷或水冷。料筒须承受高压，要求具有足够的强度和刚度，内壁光滑。料筒一般用耐磨、耐腐塑料摩擦使塑料过热，同时让螺杆表面温度略低于料筒，防止物料粘附其上，利于物料的输送。
螺杆用止推轴承悬支在料筒的中央，与料筒中心线吻合，不应有明显的偏差。螺杆与料筒的间隙很小，使塑料受到强大的剪切作用而塑化并推动向前。
螺杆由电动机通过减速机构传动，转速一般为１０～１２０r/min，要求是无级变速。
3、螺杆
螺杆的几何结构参数
螺杆的几何结构参数有直径、长径比、压缩比、螺槽深度、螺旋角、螺杆与料筒的间隙等其中长径比（Ｌ／Ｄｓ）对螺杆的工作特性有重大的影响。一般挤出机长径比为１５～２５，但近年来发展的挤出机有达４０的，甚至更大。Ｌ／Ｄｓ大，能改善塑料的温度分布，能使混合更均匀，还可减少挤出时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力。Ｌ／Ｄｓ过小，对塑料的混合和塑化都不利。因此，对于硬塑料、粉状塑料要求塑化时间长，应选较大的。
Ｌ／Ｄｓ大的螺杆适应性强，可用于多种塑料的挤出。但Ｌ／Ｄｓ太大，热敏性塑料会因受热时间太长而出现分解，同时增加螺杆的自重，使制造和安装都困难，也会增大挤出机的功率消耗。目前，Ｌ／Ｄｓ以２５居多。
螺杆的压缩比ε
螺杆的压缩比ε是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。ε越大，塑料受到挤压的作用也就越大，排除物料中空气的能力就大。但ε太大，螺杆本身的机械强度下降。一般压缩比ε在２～５之间。压缩比ε的大小取决于挤出塑料的种类和形态，如粉状塑料的相对密度小，夹带空气多，其压缩比应大于粒状塑料。另外挤出薄壁状制品时，压缩比ε应比挤出厚壁制品的大。
螺槽深度Ｈ
螺槽深度影响塑料的塑化及挤出效率，Ｈ较小时，对塑料可产生较高的剪切速率，有利于传热和塑化，但挤出生产率降低。因此，热敏性塑料宜用。Ｈ大的深槽螺杆宜用熔体粘度低和热稳定性较高的塑料。在实际生产中，根据工艺需要，螺槽深度往往是变化的，根据螺杆各段的功能不同，螺槽的深度不同，最通用的是渐变螺杆，如：加料段的螺槽深度Ｈｌ是个定值，一般Ｈ１＞０．１Ｄｓ；压缩段的螺槽深Ｈ２是渐变的，是一个变化值；均化段的螺槽深
Ｈ３是个定值，按经验 Ｈ３＝０．０２～０．０６
Ｄｓ。螺旋角θ是螺纹与螺杆横截面之间的夹角，随着θ的增大，挤出机的生产能力提高，但螺杆对塑料的挤压剪切作用减少。出于机械加工的方便，取Ｄｓ＝Ｌｓ，则θ为１７．２６。为最常用的螺杆。
螺杆与料筒的间隙δ
螺杆与料筒的间隙δ，其大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。δ值大，热传导差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生产效率也不会高。但δ小时，热传导和剪切率都相应提高。但δ过于小，就易引起物料降解。
单螺杆挤出机挤出过程和螺杆各段的功能：
由高分子物理学知道，高聚物存在三种物理状态，即玻璃态、高弹态和粘流态，在一定条件下，这三种物理状态会发生互变。固态塑料由料斗进人料筒后，随着螺杆的旋转向机头方向前进，在此过程中，塑料的物理状态在不断发生着变化。根据塑料在挤出机中的三种物理状态的变化过程及对螺杆各部位的工作要求，通常将挤出机的螺杆分成加料段（固体输送区）、压缩段（熔融区）和均化段（熔体输送区）三段。对于常规渐变螺纹的螺杆来说，塑料在挤出机中的挤出过程可以通过螺杆各段的基本职能及塑料在挤出机中的物理状态变化过程来描述。
加料段
塑料自料斗进入挤出机的料筒内，在螺杆的旋转作用下，由于料筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前运动。在该段，螺杆的职能主要是将塑料压实提供向前输送的动力，物料仍以固体状态存在，虽然由于强烈的摩擦热作用，在接近末端时与料筒内壁相接触的塑料已接近或达到粘流温度，固体粒子表面开始发粘，但熔融仍未开始。这一区域称为迟滞区，是指固体输送区结束到最初开始出现熔融的一为粘流态。
压缩段
压缩段指螺杆中部的一部分，塑料在这段中受热前移并压实和塑化，使包围在塑料内的空气压回到加料口处排出，这一段的螺槽由深变浅。
当塑料从加料段进入熔融段后，随着塑料的继续向前输送，并由于螺杆的螺槽逐渐变浅，以及过滤板和机头的阻碍作用，塑料逐渐形成压力，并进一步被压实。
与此同时，物料受到来自机筒的外部加热和螺杆与机筒的强烈搅拌、混合和剪切等作用，塑料温度不断升高。熔融塑料量不断增加，而未熔化的固态塑料则不断减少，至熔融段末端，塑料全部或大部分熔融而转变为黏流态。
均化段
从熔融段进人均化段的物料是已全部熔融的粘流体。向前输送的粘流体在机头口模阻力下，一部分回流被进一步混合塑化，一部分被定量定压地从机头口模挤出。
从以上单螺杆挤出机的工作原理不难看出，塑料在挤出机中塑化，向前挤压流动，其主要动力来源于加料段的固体输送，塑化的均匀程度很大程度是由于均化段的结构和机头模具的阻力所造成的回流。
4、塑料挤出模具
2米直径的HDPE管线挤出模具
挤塑模具是挤出生产的核心部分，挤塑模具技术状态直接关系到挤出生产的稳定性、挤出制品的质量，挤出生产效率以及模具本身的使用寿命。因此，挤塑模具的设计就显得非常重要。在机头设计时，应注意一下几个要点：
1、机头内腔要成流线型
为使物料能沿机头流道均匀地挤出，避免物料因停滞而发生过热分解，决不能在机头中出现急剧地缩小，更不能有死角和停滞区，应尽量使流道光滑，建议表面粗糙度Ra值在0.4μm。
2、足够的压缩比
要根据塑料制品及塑料品种的不同，设计出能产生足够的压缩比机头、以消除因分流支架造成的结合缝，使制品密实。
3、正确的断面形状
由于塑料的性能
、压力、密度、收缩率等因素，机头的口模成型断面形状与制品真实断面形状是有差别的，设计时要考虑这一因素，使机头口模有合理的断面形状。
4、节奏紧凑、便于拆装
在满足力学性能的条件下，要设计出节奏进走、连接处严密、传热均匀、拆装方便、且不漏料的机头。
5、选材合理
机头要选用耐腐蚀、耐摩擦、抗拉强度好、硬度较高的钢材。有的还要根据情况镀铬。
双螺杆挤出机
随着聚合物加工业的发展，对高分子材料成型和混合工艺提出了越来越多和越来越高的要求，单螺杆挤出机在某些方面就不能满足这些要求。例如：用单螺杆挤出机进行填充改性和加玻璃纤维增强改性等，混合分散效果就不理想。另外，单螺杆挤出机尤其不适合粉状物料的加工。为了适应聚合物加工中混合工艺的要求，特别是硬聚氯乙烯粉料的加工，双螺杆挤出机自２０世纪３０年代后期在意大利开发出来以后，经过半个多世纪的不断改进和完善，得到了很大的发展。在国外，目前双螺杆挤出机已广泛应用于聚合物加工领域，已占全部挤出机总数的４０％。硬聚氯乙烯粒料、管材、异型材、板材几乎都是采用双螺杆挤出机加工成型的。作为连续混合机，双螺杆挤出机已广泛用来进行聚合物共混、填充和增强改性，也有用来进行反应挤出。近２０年来，高分子材料共混和反应挤出技术的发展进一步促进了双螺杆挤出机数量和类型的增加。
双螺杆挤出机由传动装置、加料装置、料筒和螺杆等几个部分组成，各部件的作用与单螺杆挤出机相似。与单螺杆挤出机区别之处在于双螺杆挤出机中有两根平行的螺杆置于同一的料筒中。
双螺杆挤出机有许多种不同的形式，主要差别在于螺杆结构的不同。双螺杆挤出机的螺杆结构要比单螺杆挤出机复杂得多，这是因为双螺杆挤出机的螺杆还有诸如旋转方向、啮合程度等等问题。
常用于PVC型材挤出的双螺杆挤出机通常是紧密啮合且异向旋转的螺杆，少数也有使用同向旋转式双螺杆挤出的，但一般只能在低速下操作，约在１０r/min范围内。而高速啮合同向旋转式双螺杆挤出机用于混炼、排气造粒或作为连续化学反应器使用，这类挤出机最大螺杆速度范围在３００～６００r/min。非啮合型挤出机与啮合型挤出机的输送机理大不相同，比较接近于单螺杆挤出机的输送机理，二者有本质上的差别。
双螺杆挤出机的工作原理
双螺杆挤出机的结构尽管与单螺杆挤出机很相似，但工作原理差异却很大。在双螺杆挤出机中，物料由加料装置（一般为定量加料）加入，经螺杆作用到达机头口模。在这一过程中，物料的运动情况因螺杆的啮合方式、旋转方向不同而不同。
双螺杆挤出机的主要参数
１、螺杆公称直径。螺杆公称直径是指螺杆外径，单位为mm。对于变直径（或锥形）螺杆而言，螺杆直径是一个变值，一般用最小直径和最大直径表示如：65/130。双螺杆的直径越大，表征机器的加工能力越大。
２、螺杆的长径比。螺杆的长径比是指螺杆的有效长度与外径之比。一般整体式双螺杆挤出机的长径比是在7-18之间。对于组合式双螺杆挤出机，长径比是可变的。从发展看，长径比有逐步加大的趋势。
３、螺杆的转向。螺杆的转向有同向和异向之分。一般同向旋转的双螺杆挤出机多用于混料，异向旋转的挤出机多用于挤出制品。
４、螺杆的转速范围。螺杆的转速范围是指螺杆的最低转速到最高转速
（允许值）间的范围。同向旋转的双螺杆挤出机可以高速旋转，异向旋转的挤出机一般转速仅在0-40 r/min。
５、驱动功率。驱动功率是指驱动螺杆的电动机功率，单位为Kw。
６、产量。产量指每小时物料的挤出量，单位为Kg/h。
双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的差别
在单螺杆挤出机中，物料传送是拖曳型的。固体输送段中为摩擦拖曳，熔体输送段中为粘性拖曳。固体物料的摩擦性能和熔融物料的粘性决定了输送行为。如有些物料摩擦性能不良，如果不解决喂料问题，则较难将物料喂入单螺杆挤出机。所以颗粒状的原料适合单螺杆挤出机进料。
而在双螺杆挤出机中，特别是啮合型双螺杆挤出机，物料的传送在某种程度上是正向位移传送，正向位移的程度取决于一根螺杆的螺棱与另一根螺杆的相对螺槽的接近程度。紧密啮合异向旋转挤出机的螺杆几何形状能得到高度的正向位移输送特性。形成了强制进料，粉末状的物料有利于挤压进料。
辅助设备
塑料挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同，如还有切断器、吹干器、印字装置等。
校直装置
塑料挤出废品类型中最常见的一种是偏心，而线芯各种型式的弯曲则是产生绝缘偏心的重要原因之一。在护套挤出中，护套表面的刮伤也往往是由缆芯的弯曲造成的。因此，各种挤塑机组中的校直装置是必不可少。校直装置的主要型式有：滚筒式（分为水平式和垂直式）；滑轮式（分为单滑轮和滑轮组）；绞轮式，兼起拖动、校直、稳定张力等多种作用；压轮式（分为水平式和垂直式）等。
预热装置
缆芯预热对于绝缘挤出和护套挤出都是必要的。对于绝缘层，尤其是薄层绝缘，不能允许气孔的存在，线芯在挤包前通过高温预热可以彻底清除表面的水份、油污。对于护套挤出来讲，其主要作用在于烘干缆芯，防止由于潮气（或绕包垫层的湿气）的作用使护套中出现气孔的可能。预热还可防止挤出中塑料因骤冷而残留内压力的作用。在挤塑料过程中，预热可消除冷线进入高温机头，在模口处与塑胶接触时形成的悬殊温差，避免塑胶温度的波动而导致挤出压力的波动，从而稳定挤出量，保证挤出质量。挤塑机组中均采用电加热线芯预热装置，要求有足够的容量并保证升温迅速，使线芯预热和缆芯烘干效率高。预热温度受放线速度的制约，一般与机头温度相仿即可。
冷却装置
成型的塑料挤包层在离开机头后，应立即进行冷却定型，否则会在重力的作用下发生变形。冷却的方式通常采用水冷却，并根据水温不同，分为急冷和缓冷。急冷就是冷水直接冷却，急冷对塑料挤包层定型有利，但对结晶高聚物而言，因骤热冷却，易在挤包层组织内部残留内应力，导致使用过程中产生龟裂，一般PVC塑胶层采用急冷。缓冷则是为了减少制品的内应力，在冷却水槽中分段放置不同温度的水，使制品逐渐降温定型，对PE、PP的挤出就采用缓冷进行，即经过热水、温水、冷水三段冷却。
控制系统
塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。
挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。
挤塑机主机的温度控制
电线电缆绝缘和护套的塑料挤出是根据热塑性塑料变形特性，使之处于粘流态进行的。除了要求螺杆和机筒外部加热，传到塑料使之融化挤出，还要考虑螺杆挤出塑料时其本身的发热，因此要求主机的温度应从整体来考虑，既要考虑加热器加热的开与关，又要考虑螺杆的挤出热量外溢的因素予以冷却，要有有效的冷却设施。并要求正确合理的确定测量元件热电偶的位置和安装方法，能从控温仪表读数准确反映主机各段的实际温度。以及要求温控仪表的精度与系统配合好，使整个主机温度控制系统的波动稳定度达到各种塑料的挤出温度的要求。
挤塑机的压力控制
为了反映机头的挤出情况，需要检测挤出时的机头压力，由于国产挤塑机没有机头压力传感器，一般是对螺杆挤出后推力的测量替代机头压力的测量，螺杆负荷表（电流表或电压表）能正确反映挤出压力的大小。挤出压力的波动，也是引起挤出质量不稳的重要因素之一，挤出压力的波动与挤出温度、冷却装置的使用，连续运转时间的长短等因素密切相关。当发生异常现象时，能排除的迅速排除，必须重新组织生产的则应果断停机，不但可以避免废品的增多，更能预防事故的发生。通过检测的压力表读数，就可以知道塑料在挤出时的压力状态，一般取后推力极限值报警控制。
螺杆转速的控制
螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速及实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。
外径的控制
如上所述为了保证制品线缆外径的尺寸，除要求控制线芯（缆芯）的尺寸公差外，在挤出温度、螺杆转速、牵引装置线速度等方面应有所控制保证，而外径的测量控制则综合反映上述控制的精度和水平。在挤塑机组设备中，特别是高速挤塑生产线上，应配用在线外径检测仪，随时对线缆外径进行检测，并且将超差信号反馈以调整牵引或螺杆的转速，纠正外径超差。
收卷要求的张力控制
为了保证不同线速下的收线，从空盘到满盘工作的恒张力要求，希望收排线装置有贮线张力调整机构，或在电气上考虑恒线速度系统和恒张力系统的收卷等等。
整机的电气自动化控制
这是实现高速挤出生产线应具备的工艺控制要求，主要是：开机温度联锁；工作压力保护与联锁；挤出、牵引两大部件传动的比例同步控制；收线与牵引的同步控制；外径在线检测与反馈控制；根据各种不同需要组成部件的单机与整机跟踪的控制。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(责任编辑：admin)----[注:本网站(中国环氧树脂应用网http://www.epoxy-c.com联系人:金先生13915284081)发布的有关产品价格行情信息，仅供参考。实时价格以现实流通中为准。受众若发现信息有误，可向本网建议及时修改或删除。受众在浏览本网站某些产品信息之后，使用该产品时请向专业人士及生产商和经销商咨询，本网站不对该产品的任何使用后果负责。本站所有文章、图片、说明均由网友提供或本站原创，部分转贴自互连网,转贴内容的版权属于原作者。如果本站中有内容侵犯了您的版权，请您通知我们的管理员,管理员及时取得您的授权或马上删除!]
