棒材挤出成型生产设备优化方案

2025-09-29 历史故事版权反馈

【摘要】：棒材挤出成型生产线HDPE实心硬棒挤出成型生产线如图7-6所示，它由挤出机、机头、隔热垫圈、冷却定型套、冷却水槽、牵引机、切断装置、制品堆放架等组成。不同塑料挤出成型棒材的收缩率见表7-2。根据试验数据，直径40～120mm的聚酰胺1010连续挤出棒材的收缩率为2.5%～3.0%。①棒材的冷却定型模与挤出机头紧密相连，连接处要加隔热垫圈。但应注意温度高于250℃时易变形损坏。不能夹得过紧，否则阻力过大棒材挤不出口模，会造成胀死在定型模腔内。

（1）棒材挤出成型生产线HDPE实心硬棒挤出成型生产线如图7-6所示，它由挤出机、机头、隔热垫圈、冷却定型套、冷却水槽、牵引机、切断装置、制品堆放架等组成。

图7-6 HDPE实心硬棒挤出成型生产线

1—挤出机 2—成型模具 3—定型冷却装置 4—水槽 5—牵引机 6—切割机

（2）挤出机（主机）挤出机的大小主要根据棒材直径或截面积的大小选择，最好是挤出机直径小于棒材直径。用得较多的是ϕ45mm、ϕ65mm挤出机。如ϕ45mm螺杆挤出机可以挤出直径为30～120mm的棒材。螺杆的结构要根据原料的不同来选取，如挤塑PA1010、PA66、POM时，要选用等距突变型螺杆结构，压缩比取3～4；挤塑ABS、PC、PPO、PSU时，要选用等距渐变型螺杆结构，压缩比取2.5～3.5，螺杆长径比为20～30。不同塑料挤出棒材用螺杆结构及参数见表7-1。在机头和螺杆出口处可设置多孔板（过滤板），并加80～150目的过滤网，若生产玻璃纤维增强塑棒时可不放置过滤板和过滤网。

表7-1 不同塑料挤出棒材用螺杆结构及参数

（3）棒材成型机头机头结构如图7-1～图7-5所示。组装后形成的熔料流道空腔表面要光滑呈流线型，无死角滞流现象。流道分压缩角段、平直段、出料口的扩张角段三部分。

（4）棒材冷却定型套

1）冷却定型套尺寸。如图7-1、7-5所示，冷却定型套由夹套和定型套两部分组成，在夹套内通循环冷却水，夹套内冷却水呈螺旋形。定型套内径尺寸要比制品外径略大些，具体数值视原料的收缩率决定。不同塑料挤出成型棒材的收缩率见表7-2。

表7-2 不同塑料挤出成型棒材的收缩率

定型套的内径尺寸要与机头平直段出口的扩张角大端一致，机头与冷却定型套连接处应用隔热垫圈隔开，如图7-1与图7-5所示。

为了保证塑料在通过水冷定型套后表面凝固定型，定型套的长度与直径要有一定的关系，通常棒材的直径越大定型套长度越短。聚酰胺1010尼龙棒材的定型套直径见表7-3。

表7-3 聚酰胺1010尼龙棒材的定型套直径（单位：mm）

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此外，定型套的孔径要稍大于塑料棒材所需的直径，以补偿塑料棒材自熔融状态冷却至室温时的体积收缩。根据试验数据，直径40～120mm的聚酰胺1010连续挤出棒材的收缩率为2.5%～3.0%。

2）棒材冷却定型模与管材定型模的区别。

①棒材的冷却定型模与挤出机头紧密相连，连接处要加隔热垫圈。

②棒材冷却定型模的夹层不设置抽真空装置，全部通冷水冷却。

③棒材冷却定型模的内腔直径要稍大于棒材实际直径，大多少依收缩率而定。

④棒材冷却定型模应该长些，其长度要保证使棒材截面中心完全固化，并能承受中心熔融料未完全固化产生的内应力，以防止膨胀变形及开裂、溢料。

⑤严格控制棒材冷却定型模的进口与出口直径，出口直径要比进口直径大0.5～1.0mm。不允许进口直径大于出口直径，如果这样棒材挤就不出来。

⑥为了有良好的传热效果，棒材定型模最好用铜材加工，而且定型模的内腔壁要非常光滑。

3）绝热隔板的材料。在机头与冷却定型模之间安放绝热隔板（又叫隔热垫圈），主要是使机头与冷却定型模形成冷热分开面。否则机头和定型模直接连接，温度会在冷热模间直接传导，导致机头降温，熔融料挤不出口模；而冷却定型模又会升温导致棒材无法冷却定型，产生溢料。绝热隔板应采用含氟塑料，如聚四氟乙烯（PTFE）等。PTFE耐高温、热导率小、不粘棒材，不影响棒材表面质量，缺点是硬度低，有蠕变现象，但可用调整夹持螺钉压力的办法弥补。但应注意温度高于250℃时易变形损坏。PTFE隔热垫圈与冷却定型套配合公差如图7-7所示。胶圈外径配合公差应为±0.10mm，胶圈内孔直径配合公差应控制在-0.10mm。有了隔热垫圈就可保证机头处的高温坯料顺利挤出，同时还可保证冷却定型模的低温，使棒材充分冷却。隔热板也可用石棉水泥板制作。

4）定型套内壁表面粗糙度和斜度。内壁表面粗糙度原则上是越小越好，最好抛光镀铬，以最大限度减少棒材与定型套内壁的摩擦阻力。同时还要稍有斜度，让出口直径大于进口直径，其斜度一般取75∶1。冷却定型套材料最好用铜材（黄铜）制造，散热效果好。

（5）制动装置棒材生产的制动装置就是管材生产的牵引装置。由于此时牵引装置的牵引速度小于挤出速度，所以不起牵引作用，而是起阻止作用，实际就是制动装置。棒材挤出在低速下进行，速度只有0.01～0.5m/min。制动装置选用履带式牵引机，履带厚度为20～30mm，履带的张开度和夹紧力要能满足棒材直径和质量要求。对一模多根棒材，为防止打滑，可用橡胶辊上下平紧压，并用弹簧螺纹夹紧方式夹紧棒材。不能夹得过紧，否则阻力过大棒材挤不出口模，会造成胀死在定型模腔内。也不能夹得大松，阻力太小，又会使棒材内部产生空隙，熔料无补料压力就不密实，所以要调到适到好处。制动装置还要有无级变速的传动系统。

图7-7 PTFE隔热垫圈与冷却定型套配合公差

（6）支承托轮让棒材继续冷却，并托起棒材，防止棒材因自重下垂而弯曲。

（7）切断装置切断棒材用的切断装置是由切断机来完成的。与切管机相同，切断机上装有圆锯片，但它的转速很慢。因速度太快会因摩擦产生热量使棒料熔化而粘锯片，特别是尼龙类塑料。其结构与管材切割机相同。

棒材挤出成型生产设备优化方案

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