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塑料挤出成型设备及其发展趋势 摘要：简要介绍了我国塑料挤出成型设备、成型技术、特点及其发展趋势。 关键词：挤出机 挤出成型 塑料 1 引言 在我国塑料加工业中，几乎1／3～1／2的塑料制品是通过挤出成型来完成的。作为塑机的第二大类产品，挤出成型机组的产量和销售额约占塑料机械的20％ ～25％，其生产厂家分布在机械、轻工、化工、石化、建材、军工等行业，在地域上多集中在塑料加工业发达地区，如江浙、辽宁、山东、广东等沿海地区。全国124家主要塑机企业工业总产值为38．7亿元，沿海地区就占了70％ 以上。全国生产挤出机的厂家超过百家，多数为民营或乡镇企业，约占塑机行业厂家的60％，挤出机的品种占塑料机械品种的30％，这个比例还有逐年上升的趋势。全国每年能够生产300台(套)以上挤出机组的厂家仅有三四家，大部分企业只能生产低档次的老产品，难以达到经济规模，尤其在控制水平、效率、精度、可靠性和成套性等方面与发达国家相比差距较大。由于专业水平和产品技术含量低，决定了产品的附加值低，从而使企业的整体效益不高，在国际竞争中处于劣势。[1-5] 挤出技术的发展越来越具有如下特色：一方面要求挤出系统高效率，另方面又要求挤出系统具有灵活性、广泛适应性。应用广泛的高效挤出系统应兼颐这两个方面。市场对个性化产品的需求越来越多，而且交货时间短。这一发展趋势影响到各种生产工艺过程：与此同时，技术更新越来越快，对个性化产品的精度要求越来越高，产品周期越来越短。其结果是，模具更换加快，产品品种更换加快，对工艺技术的可靠性要求更高，残次品率要求进一步降低，在保证产品高质量的同时，生产装置要求更具灵活性。 挤出加工是热塑性塑料和弹性体的常用的加工形式，挤出加工可生产异型材、片材、板材、薄膜，电缆护层。挤出机除用于挤出成型外，还用于共混、混炼、排气、压缩及热塑性混合料的造粒。挤出工艺过程设计和参数设计应遵循下述原则：熔体通过量应无脉动，应符合要求；单位产量高；降解或交联造成的物料变化应尽可能小；熔体温度最佳；加工范围尽量扩宽，生产灵活性大；机械磨损低。 2 挤出成型设备 2.1 单螺杆挤出机 单螺杆挤出机驱动方式越来越多地从直流电机转向无刷三相流电机，因为此种电机可以免维护：最近，另一发展变化值得注意，几乎所有大电机厂商都已经或准备制造所谓的高扭矩电机(空心轴电机)。高扭矩电机的特点在于低转速下扭矩高。该项技术可以不用变速齿轮机构，不用维护机件。市场上其它令人注意的传动方式还有所谓的多电机传动方式，它是用多台对称安置的电机驱动一个中部输出传动齿轮机构，整个结构很紧凑。在单螺杆挤出领域内，人们并不认为高转速螺杆挤出机就代表技术发展新水平，而在双螺杆挤出领域内，高转速设备却得到了广泛认可。高速设备一般是指螺杆圆周速度大于l米／秒的挤出机。这一标准是1979~提出的，但今天仍然有效。早在60年代初期，人们就对高速设备应用进行了可行性研究。当时的研究结果暴露出了一些问题，就暂时放弃了高速设备。当时采用的螺杆直径较小、设计得很短，而且当时对加工工艺的认识也没有今天深刻、全面。从经济角度来看，提高螺杆转速是很有吸引力的一种方案。和挤出机大型化的方案比较，提高转速的方案可节省投资，尤其是节省挤出机机筒和变速齿轮机构的投资。 2.2 双螺杆挤出机 按螺杆旋转方向分类，双螺杆挤出机分为同向旋转和异向旋转双螺杆挤出机两大类。挤出加工都采用啮合型挤出机，即一根螺杆的螺纹接触到另一根螺杆螺根表面。这些年来，异向旋转双螺杆挤出机的性能有很大改进和提高，在相同螺杆中心距的条件下，挤出量增加一倍。原因有：用更加强有力的齿轮机构增大扭矩；增加螺杆和机筒的加工部分的长度；提高单位挤出量；改进现有的螺杆几何构型及尺寸；在保持螺杆中心距不变的前提下，增大螺杆直径。除了一般的常规用途以外，双螺杆挤出机还有一些特殊用途，例如：用于助剂和塑料的反应挤出；用于微粒HDPE和疏松HDPE的挤出，以及PP粉料挤出。过去，双螺杆大多设计成外部加热／冷却。而今天，双螺杆普遍采用内部温度控制的方式：内部温度控制有显著优越性，尤其是长径比L／D比值大的情况下更是如此。内部温控系统是一个封闭系统。只要螺杆转动，水循环回路就工作。水将螺杆端部危害性热量吸收，然后又将此热量传递给低温进料段。螺杆内部冷却的好处是，设计简单，无需独立的加热／冷却机构，可靠性高，不受机械故障干扰。事实上，采用内部加热／冷却，热量不光是通过机筒、而且也通过螺杆传递给螺杆开始部分，这就确保了入模头的熔体的温度分布非常均匀：高、而且稳定；开发特别短的塑化设备(长6D，螺杆直径80mm)；实现固体和熔体的有效分离。这里有两种不同方案，其一是将熔体送入空芯螺杆，其二是通过塑化段的套筒进行分离。 2.3 特种挤出机 在特种挤出机的研究领域，经我国广大科技工作者努