挤出成型是一种将粉状或粒状物料通过挤出机的机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实,并在高温、高压条件下熔融塑化的工艺。该过程分为两个阶段:首先使固态塑料塑化成黏流态,并通过特定口模形成连续体;然后通过冷却使其固化成所需制品。主要原料包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等热塑性塑料,以及酚醛树脂、环氧树脂等热固性塑料。挤出成型具有连续化生产、生产效率高、一机多用、设备简单、投资少、操作容易等优点,是塑料制品重要的成型方法之一,具有广泛的应用前景。
挤出成型又称挤出模塑成型,是指把粉状或粒状物料由料斗加入挤出机的机筒内,物料在螺杆或柱塞的挤压、推动作用下,通过机筒内壁和螺杆表面的摩擦作用向前输送和压实,通过机筒外部的加热装置和摩擦预热,在高温、高压条件下熔融塑化。然后,连续转动的螺杆再把熔融物料推入机头模具,从机头模具挤出的熔融物料经冷却定型成为所需要的塑料制品。可将挤出过程分为两个阶段:第一个阶是使固态塑料塑化,即使其变成黏流态并在加压的情况下使其通过特殊形状的口模而成为截面与口模形状相同的连续体;第二个阶段是采用适当的冷却方法使挤出的连续体失去塑性而变成固态,即所需制品。通常挤出成型的生产工艺过程为:塑料原料熔融塑化→挤出成型→冷却定型→冷却→牵引→切割→检验→包装→入库。
用于挤出成型加工的主要原料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等绝大多数热塑性塑料,酚醛树脂、环氧树脂等热固性塑料。挤出虽然也用于热固性塑料的成型,但仅限于少数的几种。挤出过程中,根据对塑料加压方式的不同,可以将挤出工艺分为连续和间歇两种方式。前一种所用设备为螺杆式挤出机,后一种所用设备为柱塞式挤出机。柱塞式挤出机的主要部件是料筒和柱塞。操作时,料筒中已经塑化好的物料在柱塞的压力下挤出口模外,柱塞退回以便下一次操作。此方法的最大优点是能给予塑料较大的压力,而缺点是不连续性,而且物料需要预先塑化好,因此使用较少,只有在挤出聚四氟乙烯塑料和硬聚氯乙烯大型管材方面使用。本章主要介绍的为连续挤出成型。
与其他成型方法相比,挤出成型具有如下许多突出的优点。
(1)连续化生产 挤出成型可以根据需要生产任意长的管材、板材、棒材、异型材、薄膜、电缆及单丝等,而且产品质量均匀、稳定、密实。
(2)生产效率高 挤出机的单机产量较高,如一台直径65mm 的挤出机组,生产聚氯乙烯薄膜,年产量可达450t以上。特别是近几年对螺杆结构的改进,使生产效率进一步提高。
(3)可一机多用 根据产品的不同要求,改变产品的断面形状。一台挤出机,只要根据物料性能特点、制品尺寸要求更换螺杆、机头、口模,就能加工多种多样的塑料制品。如上面提到的管材、棒材、片材、板材、薄膜、电缆、单丝、中空制品以及异型材等。挤出机还能够进行混炼、塑化、造粒。挤出机与压延机配合,可以喂料生产压延薄膜,与液压机配合可生产模压制品。
(4)设备简单,投资少,操作容易 与注射成型、压延成型相比,挤出设备比较简单,造价低、制造较容易,挤出成型生产线设备费用较低,安装调试较方便。设备占地面积较小,对厂房及配套设备要求也相对简单,投产快。生产操作较简单,工艺控制容易,易于实现自动化生产。
综上所述,挤出成型是塑料制品重要的成型方法之一,伴随着塑料工业的迅速发展,还将具有更广泛的应用前景。