TPU薄膜是由TPU粒子經擠出加工成型的,主要有吹塑、流延、壓延或壓光片材成型、擠出涂覆4種加工成型方式,比如擠出流延是TPU粒料經擠出機熔融塑化,從機頭通過狹縫型模口擠出,使熔料緊貼在冷卻輥筒上,然后再經過剝離、位伸、分切、卷取得到成品。
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TPU膜擠出流延示意圖
這個擠出的過程至關重要,本篇就一起來了解下擠出成型的原理、設備組成及工藝流程。
擠出成型又叫擠塑、擠壓、擠出模塑。是借助螺桿和柱塞的擠壓作用,使塑化均勻的塑料強行通過模口而成為具有恒定截面的連續制品。
擠出成型原理
擠出成型動態演示:(時長1分5秒,建議在wifi環境下觀看)
擠出成型介紹:(時長1分34秒,建議在wifi環境下觀看)
擠出成型原理圖
原理:
原料自料斗進入料筒,在螺桿旋轉作用下,通過料筒內壁和螺桿表面摩擦剪切作用向前輸送到加料段,在此松散固體向前輸送同時被壓實;在壓縮段,螺槽深度變淺,進一步壓實,同時在料筒外加熱和螺桿與料筒內壁摩擦剪切作用,料溫升高開始熔融,壓縮段結束;均化段使物料均勻,定溫、定量、定壓擠出熔體,到機頭后成型,經定型得到制品。
設備組成
擠出成型設備由擠出機、機頭和口模、輔機等組成。塑料擠出機的主機是擠塑機,它由擠壓系統、傳動系統和加熱冷卻系統組成。
JSW擠出機(圖片來源于深圳市興榮精密機械有限公司)
擠壓系統包括螺桿、機筒、料斗、機頭、和模具,塑料通過擠壓系統而塑化成均勻的熔體,并在這一過程中所建立壓力下,被螺桿連續的擠出機頭。
(1) 螺桿:是擠塑機的最主要部件,它直接關系到擠塑機的應用范圍和生產率,由高強度耐腐蝕的合金鋼制成。
(2)機筒:是一金屬圓筒,一般用耐熱、耐壓強度較高、堅固耐磨、耐腐蝕的合金鋼或內襯合金鋼的復合鋼管制成。機筒與螺桿配合,實現對塑料的粉碎、軟化、熔融、塑化、排氣和壓實,并向成型系統連續均勻輸送膠料。一般機筒的長度為其直徑的15~30倍,以使塑料得到充分加熱和充分塑化為原則。
(3) 料斗:料斗底部裝有截斷裝置,以便調整和切斷料流,料斗的側面裝有視孔和標定計量裝置。
(4)機頭和模具:機頭由合金鋼內套和碳素鋼外套構成,機頭內裝有成型模具。機頭的作用是將旋轉運動的塑料熔體轉變為平行直線運動,均勻平穩的導入模套中,并賦予塑料以必要的成型壓力。塑料在機筒內塑化壓實,經多孔濾板沿一定的流道通過機頭脖頸流入機頭成型模具,模芯模套適當配合,形成截面不斷減小的環形空隙,使塑料熔體在芯線的周圍形成連續密實的管狀包覆層。為保證機頭內塑料流道合理,消除積存塑料的死角,往往安置有分流套筒,為消除塑料擠出時壓力波動,也有設置均壓環的。機頭上還裝有模具校正和調整的裝置,便于調整和校正模芯和模套的同心度。
擠塑機按照機頭料流方向和螺桿中心線的夾角,將機頭分成斜角機頭(夾角120o)和直角機頭。機頭的外殼是用螺栓固定在機身上,機頭內的模具有模芯坐,并用螺帽固定在機頭進線端口,模芯座的前面裝有模芯,模芯及模芯座的中心有孔,用于通過芯線;在機頭前部裝有均壓環,用于均衡壓力;擠包成型部分由模套座和模套組成,模套的位置可由螺栓通過支撐來調節,以調整模套對模芯的相對位置,便于調節擠包層厚度的均勻性。機頭外部裝有加熱裝置和測溫裝置。
2.傳動系統 傳動系統的作用是驅動螺桿,供給螺桿在擠出過程中所需要的力矩和轉速,通常由電動機、減速器和軸承等組成。
3.加熱冷卻裝置 加熱與冷卻是塑料擠出過程能夠進行的必要條件。 (1) 現在擠塑機通常用的是電加熱,分為電阻加熱和感應加熱,加熱片裝于機身、機脖、機頭各部分。加熱裝置由外部加熱筒內的塑料,使之升溫,以達到工藝操作所需要的溫度。 (2)冷卻裝置是為了保證塑料處于工藝要求的溫度范圍而設置的。具體說是為了排除螺桿旋轉的剪切摩擦產生的多余熱量,以避免溫度過高使塑料分解、焦燒或定型困難。機筒冷卻分為水冷與風冷兩種,一般中小型擠塑機采用風冷比較合適,大型則多采用水冷或兩種形式結合冷卻;螺桿冷卻主要采用中心水冷,目的是增加物料固體輸送率,穩定出膠量,同時提高產品質量;但在料斗處的冷卻,一是為了加強對固體物料的輸送作用,防止因升溫使塑料粒發粘堵塞料口,二是保證傳動部分正常工作。
工藝流程及應用
擠出成型工藝流程圖
適用樹脂:絕大部分熱塑性塑料,如PVC、PS、ABS、PC、PE、PP、PA、PMMA、PET、PBT、TPE、TPU等等。
應用領域:塑料薄膜、網材、帶包覆層的產品、截面一定、長度連續的管材、板材、片材、棒材、打包帶、單絲和異型材等等,還可用于粉末造粒、染色、樹脂摻和等。
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原文始發于微信公眾號(艾邦車衣膜論壇):TPU擠出成型原理和工藝流程