[科普中国]-挤出成型

挤出成型在塑料加工中又称为挤塑，在非橡胶挤出机加工中利用液压机压力于模具本身的挤出称压出。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。

简述挤出成型是一种高效、连续、低成本、适应面宽的成型加工方法，是高分子材料加工中出现较早的一门技术，经过100多年的发展，挤出成型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。挤出成型是塑料材料加工最主要的形式之一，它适合于除某些热固性塑料外的大多数塑料材料，约50%的热塑性塑料制品是通过挤出成型完成的，同时，也大量用于化学纤维和热塑性弹性体及橡胶制品的成型；挤压成型方法能生产管材、棒材、板材片材、异型材、电线电缆护层、单丝等各种形态的连续型产品，还可以用来混合、塑化、造粒、着色和高分子材料的共混改性等。并且，以挤出成型为基础，配合吹胀、拉伸等方法的挤出——吹塑成型技术和挤出——拉幅成型技术是制造薄膜和中空制品等的重要方法。

挤出成型( Extrusion Molding)又称挤压模塑或挤塑成型，主要是指借助螺杆或柱塞的挤乐作用，使受热熔化的高分子材料在压力的推动下，强行通过机头模具而成型为具有恒定截面连续型材的一种成型方法。挤压成型过程主要包括加料、熔融塑化、挤压成型、定型和冷却等过程。1

挤出过程可分为两个阶段：第一阶段是使固态塑料塑化（即变成黏性流体）并在加压下使其通过特殊形状的口模而成为截面与口模形状相仿的连续体；第二阶段是用适当的方法使挤出的连续体失去塑性状态而变成为固体即得所需制品。

按照塑料塑化的方式不同，挤出工艺可分为干法和湿法两种。干法的塑化是靠加热将塑料变成熔体，塑化和加压可在同一个设备内进行，其定型处理仅为简单的冷却j湿法的塑化是用溶剂将塑料充分软化，因此塑化和加压须分为两个独立的过程，而且定型处理必须采用较麻烦的溶剂脱除，同时还得考虑溶剂的回收。湿法挤出虽在塑化均匀和避免塑料过度受热方面存有优点，但基于上述缺点，它的适用范围仅限于硝酸纤维素和少数醋酸纤维素塑料的挤出。2

设备1、主机

挤出系统：由螺杆与料筒组成，是挤出机关键部分。其作用是塑化物料，定量、定压、定温挤出熔体

传动系统：驱动螺杆，提供所需的扭矩和转矩

加热和冷却系统：保证塑料和挤出系统在成型过程中温度达工艺要求

2、辅机

由机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、卷取装置、切割组成

3、控制系统

由电器、仪表和执行机构组成

作用：控制主、辅机电动机、以满足所需转速和功率；控制主辅机温度、压力、流量，保证制品质量；实现挤出机组的自动控制，保证主、辅机协调运行。

相关参数1、温度

挤出成型温度有料筒温度、塑料温度、螺杆温度，一般我们测料筒温度。温度由加热冷却系统控制，由于螺杆结构、加热冷却系统不稳定、螺杆转速变化等原因使挤出物料温度在径向和轴向都存在波动，从而影响制品质量，制品各点强度不一样，产生残余应力，表面灰暗无光泽。为保证制品质量，温度应稳定。

2、压力

由于螺杆和料筒结构，机头、过滤网、过滤板的阻力，使塑料内部存在压力。压力变化如图，压力同样存在波动。

3、挤出速率

单位时间内由挤出机口模挤出的塑料质量或长度。影响挤出速率因素：机头阻力、螺杆与料筒结构、螺杆转速、加热、冷却系统、塑料特性。但当产品已定，挤出速率仅与螺杆转速有关。挤出速率也存在波动，影响制品几何形状和尺寸。

温度、压力、挤出速率都存在波动现象，为了保证制品质量，应正确设计螺杆、控制好加热冷却系统和螺杆转速稳定性，以减少参数波动。

特点与聚合物其他的成型方法相比，挤出成型有许多突出的优点。

(1)生产连续化 可以根据需要生产任意长度的管材、板材、棒材、异型材、薄膜、电缆及单丝等。

(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。

(3)应用范围广 这种加工方法在橡胶、塑料、纤维的加工中都广为采用，尤其是塑料制品，几乎是绝大多数热塑性塑料和一些热固性塑料都可以用此法加工。除直接成型制品外．还可用挤出法进行混合、塑化、造粒、着色、坯料成型等，如挤出机与压延机配合，可生产压延薄膜；与压机配合，可生产各种压制成型件；与吹塑机配合，可生产中空制品。在橡胶制品生产工艺中，将挤出法用于制造胎面、内胎、胶管以及各种复杂断面形状制品及空心、实心、包胶等半成品，还可作滤胶、生胶的连续混炼、塑炼及造粒等用途。在石油化工厂中，生产树脂过程中，可用挤出机挤压脱除树脂中的水分，用挤出机完成各种牌号树脂中助剂、改性剂的混合，完成树脂的成粒工艺。

(4)一机多用 一台挤出机，能够加工多种物料和多种制品。只要根据物料性能特点和产品的形状、尺寸更换不同的螺杆和机头，就可以生产不同的产品。

(5)设备简单，投资少 与注塑、压延相比，挤出设备比较简单，制造较容易，设备费用较低，安装调试较方便。设备占地面积较小，对厂房及配套设施要求相对简单。

以上的优点决定了挤出成型在聚合物加工中的重要地位。完全使用或在工艺中含有挤出过程的塑料制品的生产，约占热塑性塑料制品总量的一半。用这种方法成型的产品在农业、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都有应用。

发展趋势近年来，随着现代挤出机技术的出现和发展，挤出成型理论和技术不断得到深化和拓展，研究开发新产品、新工艺的手段不断加强，各种结构与功能的挤出设备不断产生，如多螺杆挤出机、反应式挤出机和组合式挤出机等；可挤出加工的材料种类、制品结构和制品形式也越来越多；同时，随着计算机技术在挤IU成型加工中应用的日益广泛，出现了反应挤出、辅助挤出、挤出发泡、共挤出、高速挤出、精密挤出和近熔点挤出等挤出成型新技。1

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学