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[挤出机] 高手讲述挤出成型的前世今生,通俗易懂!

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签到天数: 533 天

[LV.9]元老会员II

发表于 2016-9-8 19:06:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
挤出成型是指借助螺杆和机筒间的相互作用将物料向前推送而连续通过机头成型的一种加工方法。找寻挤出技术的产生年代,可追溯到比较久远的通心粉、香肠以及其它食品的制作,真的是“民以食为天”啦!
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挤出成型原理图(引自杰姆斯·伽略特 著 常初芳 译. 设计与技术. 北京:科学出版社,2004.)



最早应用于聚合物加工的挤出机诞生于1845年,Richard Brooman和Henry Bewley研制成功了世界上第一台柱塞式挤出机,用于电线包覆成型。到了1876年,第一台能连续生产的单螺杆挤出机由美国的William Kiel和John Prior开发成功。而最早批量生产和销售螺杆式挤出机的是德国的机械制造商Paul Troester。从1892到1912年,他生产销售了500多台螺杆式挤出机,并在1935年研制出用于热塑性塑料生产的挤出机,增大螺杆长径比,改进加热方式、加料装置和传动装置以满足热塑性塑料塑化和生产的要求,将塑料挤出机推进到“现代单螺杆挤出机阶段”,采用直接电加热加空气冷却,自动控温装置,螺杆长径比为10且表面渗氮处理,内衬式机筒和无级变速的传动装置等等。同年,Roberrto Colombo和Carlo Pasquetti也宣告成功研制出用于塑料加工的双螺杆挤出机。

相比于其它的聚合物成型方法,挤出成型拥有生产连续化、生产效率高以及应用范围广等许多突出的优点。伴随着二十世纪石油化工高速发展,塑料、橡胶、化纤三大合成材料迅猛发展,到七十年代,世界合成高分子材料在总体积上就超过了金属材料。有统计称近60%的塑料制品是经过挤出法加工而成的,产品覆盖农业、建筑业、石油化工、机械制造、医疗器械、汽车、电子、航空航天等工业部门。

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图 JSW挤出机

作为高分子材料最主要的加工方法,挤出成型将聚合物加工成为形形色色的有使用价值的制品:早年的包覆电线,硬PVC管,PE吹塑薄膜和涂覆薄膜,PP、PS和ABS片材与板材,如今的PVC型材,铝塑复合和PPR管,双向拉伸聚丙烯薄膜以及功能多样的多层共挤复合膜等等。挤出成型工艺和成型设备得到全面推进,形成了各种结构与功能的挤出机及生产线:混炼型螺杆,排气式挤出机,双螺杆、多螺杆挤出机,反应式挤出机,组合式挤出机,行星螺杆挤出机,特种挤出生产线辅机,以及以高效节能、操作简便、控制精确和清洁生产为目标而不断改进的新型设备等等。

历经一个半世纪的发展,挤出成型可加工的聚合物种类、制品的结构和形式不断扩大,新的挤出成型加工方法和理论快速发展的时期已经过去,可以说现阶段是处于一个相比于过去水平高而发展平缓的时期,但仍不乏创新,新产品、新材料以及新技术不断出现,挤出成型技术和装备正朝着高速、高效、多功能、精密化和智能化的方向发展。

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Reifenhaeuser的2020 Rethinking概念挤出机



高速化:高速化的目的就是在保证质量的前提下提高单机产量,从而获得最大的投资回报率。为提高螺杆转速,需要解决一系列的问题:物料在螺杆内停留时间短引起的混炼塑化不均,因而长径比有不断增长的趋势剪切过高造成的物料急剧升温和降解,不断设计出新型螺纹元件以降低局部剪切挤出稳定性问题,齿轮泵的应用是一个很好的解决方案螺杆和机筒的磨损,需要高耐磨或超高耐磨新材料和新热处理工艺配套高性能辅机、精密控制系统和减速传动箱据相关资料表明,单螺杆最大长径比高达60,螺杆转速达到3000r/min,直径30的挤出机产量可达300kg/h;平行双螺杆挤出机的螺杆长径比最高达100,螺杆转速达到1800r/min,Coperion公司的ZSK133的挤出机产量最高可达11000kg/h。

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JSW挤出机(图片来源于深圳市兴荣精密机械有限公司)




高效化:其目的是提高设备的效能,最大程度地降低产品的制造成本,可通过降低能耗、提高自动化程度、采用新型传动装置和应用新型成型工艺等实现。改进挤出机螺杆机筒冷却、机头冷却和辅机冷却系统的设计以节能和提高效率用红外加热、电磁感应加热、高温气体或导热油等新型加热系统,优化加热系统,实现加热效率提升与节能低温挤出,或应用保温罩,减少加热需求在门窗和管材生产线上采用一模多腔技术以提高生产效率应用水冷电机或直驱电机,在共挤工艺中采用无齿轮挤出机以节省空间采用联线生产(挤出配混与注射联线,挤出配混与后续反应加工联线,片材挤出与热成型联线),PET无干燥直接加工,减少中间冷却和加热过程,提高能效Leistritz公司ZSE 50 XX挤出机,其扭矩系数已经达到20Nm/cm3,这意味着更高的能量效率,挤出机承载能力极大提高。

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来源:挤出俱乐部


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[LV.7]忠实粉丝III

发表于 2016-9-13 17:29:33 | 显示全部楼层
关注论坛微信
提升转速带来局部过热,不知如何使用特殊元件
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该用户从未签到

发表于 2017-2-4 07:00:19 来自会员微信服务号:cnpolymer | 显示全部楼层
来源:挤出俱乐部
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[LV.9]元老会员II

发表于 2017-2-4 08:45:21 | 显示全部楼层
谢谢分享,学习了。
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该用户从未签到

发表于 2017-2-12 15:38:47 来自会员微信服务号:cnpolymer | 显示全部楼层
挤塑复合上应用的挤出机跟注塑成模的挤出机有何差异
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[LV.2]偶尔看看I

发表于 2017-4-18 16:36:06 | 显示全部楼层
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