pvc結皮發(fā)泡板成型裝備的擠出機系統(tǒng)設計【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)設計文獻綜述</b></p><p>　　機械設計制造及其自動化</p><p>　　PVC結皮發(fā)泡板成型裝備的擠出機系統(tǒng)設計</p><p><b>　　一、概述</b></p><p>　　PVC發(fā)泡板材是國外70年代開發(fā)的一種新型的仿木塑料建筑材料。由于其獨特

2、的生產工藝技術 ,制品不僅具有塑料制品的優(yōu)異性能,而且還具有天然木材相近的性能。PVC低發(fā)泡板材具有傳熱系數(shù)低,吸聲性能優(yōu)良、易于用常規(guī)的機械和木材加工方法加工 ,優(yōu)良的阻燃性能,耐化學品性能好,耐老化而可使用20年以上 ,不需油漆保護等優(yōu)點,是天然木材的優(yōu)秀替代材料。</p><p>　　隨著國內外對PVC發(fā)泡板材需求的日益增加，對各種擠出機的設計也在不斷更新改進。目前在塑料或橡膠加工中應用的擠出機有平行同向雙

3、螺桿擠出機、平行異向雙螺桿擠出機和錐形異向雙螺桿擠出機。由于錐形雙螺桿的結構特點特別適合于PVC粉料的加工，因此，錐形雙螺桿得到了快速的發(fā)展，先后出現(xiàn)了普通型、雙錐形(超錐型)和高效雙錐型等結構形式，產量得到很大提高，超過了200kg/ h。而事實上錐雙和平雙各有特點，一般在產量較小(100kg/ h)時，錐雙具有明顯優(yōu)勢；而產量較大(100kg/ h～300kg/ h)時，錐雙和平雙都適用；當產量超過300kg/ h時，常常采用平雙而

4、不采用錐雙。因而對擠出機的選擇必須依據(jù)產量及其它因素的影響。</p><p>　　雙螺桿擠出機在剪切敏感的物料和加工溫度方面顯示出了獨特的優(yōu)點，其廣泛的用于塑料管材、異型材、板材等制品的擠出成型，已經(jīng)是干混粉料機擠出成型的主要機型了。在二十世紀三十年代商用雙螺桿擠出機才出現(xiàn)。由于起步比較晚，剛開始人們對如何設計雙螺桿擠出機的螺桿還有對其工作原理缺乏認識，而且雙螺桿擠出機不論其理論和結構又相當?shù)膹碗s，雙螺桿擠出機的

5、制造和設計出現(xiàn)的很多問題急待解決。早期的雙螺桿擠出機功能不夠完善，沒有良好的機械可靠性，又由于推力軸承的使用壽命問題與傳動系統(tǒng)設計精確度的影響，使得生產成本太高，因此并沒用普遍應用。在經(jīng)過了半個多世紀的不斷完善和改進，尤其在六十年代后期，雙螺桿擠出機在結構性能上得到了很大的發(fā)展。由于應用于雙螺桿擠出機的專用推力軸承得到了開發(fā)，使雙螺桿擠出機在聚合物加工領域真正的得到了快速發(fā)展。1960年，奧地利Anger兄弟公司使用了Kestemann

6、公司的異向雙螺桿擠出機在硬聚氯乙烯擠出實驗上獲得了巨大的成功。1967年，世界上第一臺錐形雙螺桿擠出機問世。歐洲在硬質PVC微發(fā)泡板材成型的裝備方面主要以錐形雙螺桿和異向旋轉平行擠出生產線為主，從此異向旋轉嚙合型雙螺桿擠出機憑</p><p>　　1967年前后，為了解決平行雙螺桿擠出機傳動系統(tǒng)中止推軸承的布置和壽命問題以及分配齒輪軸，同時也滿足用戶對高擠出產量的要求，奧地利ANGER兄弟公司制造出了世界第一臺錐

7、形雙螺桿擠出機。</p><p>　　錐形雙螺桿擠出機是在完全嚙合式平行異向旋轉雙螺桿擠出機的基礎上發(fā)展起來的一種機型，繼承了平行異向雙螺桿擠出機共同的優(yōu)點：自潔性好；封閉的螺槽腔，使物料強制輸送；物料停留時間分布窄；適于加工粉料。由于螺桿特殊的錐形結構使它不但擁有平行雙螺桿優(yōu)點，還具有以下獨特的優(yōu)點：加料段直徑大，螺槽的容積大；加料量大；螺桿上的螺槽容積逐漸減小，物料被壓縮，使物料能夠平緩地被塑化；加料段螺槽表

8、面積大（平均直徑和平行雙螺桿直徑相同時，表面積大出一倍多），傳熱面積大，使熱量向物料傳送；螺桿的尾部直徑大，螺桿強度相應較高；擠出段螺桿的直徑小，螺桿軸向力就小，只有同功率平行雙螺桿的一半，這就提高了止推軸承的使用壽命；擠出段螺桿直徑小，使塑料熔體承受的使用壽命高；分配齒輪中心距大，齒輪直徑大（如錐形直徑45機的分配齒徑于平行直徑110機的分配齒輪直徑相同），承載能力強，使用壽命長；擠出段螺桿直徑小，降低了塑料熔體承受的剪切速率，減小了

9、熱損傷的危險，用于加工熱穩(wěn)定性差的物料；在相同的擠出產量下，機器的總長比平行雙螺桿擠出機要短很多；拆卸螺桿方便，不需要移動其他設備。因此，錐形雙螺桿擠出機普遍用于UPVC干混粉料直接</p><p>　　二、已有文獻綜述及評價</p><p>　　PVC發(fā)泡板的發(fā)展趨勢[3]（王獻新，1996）里提到PVC發(fā)泡板材作為一種新型材料，市場及應用領域正在不斷擴大，隨著生產技術的進一步更，勢必成

10、為替代木制品的一種最佳材料。目前，國內產品質量較高的低發(fā)泡PVC板材供不應求，許多領域還使用部分進口產品，但由于該產品面世時間較短，目前還遠未被各界用戶所認識，需要進一步開拓市場 。該文強調PVC發(fā)泡板在國民經(jīng)濟中的重要地位和將來的發(fā)展方向，還提出目前急需解決的各種問題并說明PSH板可以解決當前的價格問題，總之國內外市場仍需大力擴展。</p><p>　　PVC發(fā)泡板材市場需求分析[4]（羅紅梅，張慧琳，1998

11、）中提到我國于90年代引進PVC發(fā)泡板材的生產技術和設備，使我國該板材有了長足進展。近幾年，我國陸續(xù)建成了一批具有一定規(guī)模的PVC發(fā)泡板材工廠，絕大部分是引進90年代最新生產技術。文中就PVC發(fā)泡板在各個領域的需求做了著重介紹，說明PVC發(fā)泡板在我國市場的巨大潛能，發(fā)展前景看好。最后提出PCV發(fā)泡板材是很好的以塑代林材料 ,是一種新型的化學建村 ,國外發(fā)展很快 。PVC發(fā)泡板材生產技術含量高，我國應在引進技術的基礎上，供應高質量PVC樹

12、脂，創(chuàng)新PVC發(fā)泡板材的生產技術，制訂產品標準和施工標準，研究加工方法，開發(fā)新產品和應用領域，加速我國PVC發(fā)泡板材的發(fā)展。</p><p>　　擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機性能對應性研究[7]（楊忠久，王 耀，2005）本文通過對PVC物料特性與擠出機的對應性、擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機性能對應性的研究,論述了不同剪切性能擠出機工藝溫度與擠出速度的控制要點與方法。研究表明物料特性決定了擠出機的選擇，而選用錐形雙螺

13、桿擠出機最能符合他們的對應關系。文中論述低剪切擠出機和高剪切擠出機都要解決加熱區(qū)物料由剪切產生內熱與外加熱偏低，高剪切擠出機還要解決溫度偏高，防止物料在排氣段粘壁；不但要解決恒溫區(qū)物料剪切熱偏高，還要解決恒溫區(qū)溫度偏低，防止物料未均衡熔融，熔體塑化不良。最后總結擠出機的剪切性能是由螺桿錐度、螺紋頭數(shù)、螺趾、螺棱寬度、螺槽深度、螺旋角等因素所決定的，而擠出機剪切性能強弱應依據(jù)型材規(guī)格大小進行配置，以充分發(fā)揮擠出機擠出效率。</p&g

14、t;<p>　　平行雙螺桿擠出機用于PVC 型材擠出[8]（吳冰，陳勇，1999）介紹了我國首次引進并成功地使用了德國Battenfeld公司的平行雙螺桿擠出機。該機與國內模具配套更無先例，外國專家無法提供合適的工藝參數(shù)，文獻中也無詳細報道。文中提出了材料選擇、配方設計、工藝參數(shù)調整、模具配套這幾個問題并提出了解決方案。</p><p>　　國內外雙螺桿擠出機發(fā)展動態(tài)與分析[5]（鮑祖韜.1997）

15、中介紹了國外錐形雙螺桿擠出機的發(fā)展與特點，第一臺錐形雙螺桿擠出機由1967年奧地利公司制造。螺桿結構先后有普通型、雙錐型、高效雙錐型三種結構形式。目前國外錐形雙螺桿擠出機螺桿直徑（小端）為25一92,長徑比（螺桿長度與平均直徑之比）一般在12一15之間。錐型和平行異向雙螺桿擠出機在產量上，加工上，生產材料上有不同的選擇。文中還介紹了國內發(fā)展動態(tài)，國內錐形雙螺桿擠出機起步于八十年代，主要是在引進、消化基礎上發(fā)展起來的。上海申威達集團年制造

16、出國內第一臺SJZ一45型錐形雙螺桿擠出機。90年以后，UPVC塑料異型材及塑料門窗市場首先在山東沿海地區(qū)崛起，之后各地紛紛建異型材廠和擴大生產規(guī)模。文中提到我國技術水平相對歐洲比較落后，這也是因為我國擠出機起步晚，所以擠出機制造業(yè)必須抓緊技術改造，提高技術水平和產品質量。</p><p>　　雙螺桿擠出機的進展及其應用[9]（張平亮，2005）介紹了日本新型雙螺桿擠出機的最新研制和開發(fā)的機型，評述新型雙螺桿擠出

17、機的特點，特別是新近開發(fā)的SCR雙螺桿擠出機、BI VOLAV雙螺桿擠出機、HTM雙螺桿擠出機、TEX雙螺桿擠出機、高剪切型雙螺桿擠出機、格子形葉的雙螺桿擠出機、新AP型雙螺桿擠出機的結構、性能及其應用，提出今后雙螺桿擠出機發(fā)展前景及方向。</p><p>　　國外塑料異型材擠出設備及技術進展[6]（劉榮梅，2000）中敘述了近年來國外為了保證質量的前提下提高產量在異型材擠出整套設備方面的最新進展，介紹了新研制的

18、高速擠出機的特點及異型材擠出技術進展。擠出主機擠出量的提高，帶來了一系列相關的問題，首先是擠出傳動系統(tǒng)和螺桿傳動的扭矩需要增加，這就給擠出機帶來了額外的磨損；其次，在產量提高的同時，如何保證產品的質量不受影響，也是需要解決的問題之一。文中就這些問題介紹了國外擠出機制造商采取了相應的措施，此書可作為我國擠出設備制造行業(yè)發(fā)展的參考。</p><p>　　我國塑料擠出成型機及輔機的發(fā)展現(xiàn)狀與技術水平分析[10]（江波，

19、2002）本文即對我國塑機行業(yè)中的常規(guī)單螺桿擠出機，特種擠出機、異向旋轉雙螺桿擠出機及管材、板材成型設備的現(xiàn)狀、技術水平及發(fā)展趨勢進行了分析，并最終對我國塑料擠出成型設備的研發(fā)方向提出了幾點建議。對擠出設備的建議是對新型擠出混煉技術與裝備的開發(fā)，大口徑管材擠出的異向平行雙螺桿擠出機組、鋼塑復合管材擠出機組和Φ500mm 以上大型雙壁波紋管擠出成型機組以及特種塑料管材專用擠出機組的開發(fā)研究。</p><p>　　三

20、、本課題研究內容和設計思路</p><p>　　在查閱了以上這些擠出機設備相關的資料，如國內外雙螺桿擠出機發(fā)展動態(tài)與分析、國外塑料異型材擠出設備及技術進展、擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機性能對應性研究和雙螺桿擠出機的進展及其應用等。本文研究的主要內容有:開展對硬質PVC結皮發(fā)泡技術的基本理論學習及研究；并進行硬質PVC結皮發(fā)泡板生產設備的總體方案設計和主要零部件設計，并對擠出機傳動系統(tǒng)進行設計分析，部分擠出主機核心部

21、件如機筒、螺桿、動力傳動系統(tǒng)設計，CAD畫出二維圖。</p><p>　　PVC擠出機成型機在我國發(fā)展還不成熟，絕大多數(shù)的雙螺桿擠出機組都是根據(jù) 80 年代初期由國外進口的機型, 測繪仿制的產品。所以，本文著重對機床的各主要零部件及整體結構的設計。希望通過該課題的研究，提高自己的工程設計及計算機繪圖和數(shù)據(jù)處理能力，提高分析問題和解決問題的能力，為將來從事工程設計打下良好的基礎。</p><p&

22、gt;<b>　　四、結論</b></p><p>　　PVC發(fā)泡板帶來了廣闊的市場空間，引領各個行業(yè)的發(fā)展，必將代替木制品而成為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要指標。擠出機設備的創(chuàng)新和改進已經(jīng)是發(fā)展PVC發(fā)泡板的主題，它引導著產品的產量和質量，他是我們打開國內外市場的重點研究項目。我們必須在引進國外先進技術的基礎上作出自己的創(chuàng)新，不斷解決由產量和質量提高所帶來的問題，徹底擺脫對國外設備的依賴。</

23、p><p>　　異向旋轉雙螺桿擠出機在國內外得到了突飛猛進的發(fā)展。 現(xiàn)在國外異向雙螺桿擠出機的研究重點為擴大其應用范圍， 提高其技術性能指標，提高整個機組的配套性和應用先進的測控系統(tǒng)。我國生產的異向旋轉雙螺桿擠出機多為錐形雙螺桿擠出機，平行異向雙螺桿擠出機很少，并且多為中、小型機。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，大型塑料管材、型材、板材在石化、建筑、農業(yè)、國防等領域的應用日漸廣泛，大型平行異向雙螺桿擠出機的開發(fā)研制必將受到越來越

24、多的重視。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 羅紅梅，PVC發(fā)泡板材市場需求分析，廣東化工，1997.10。</p><p>　　[2] 劉榮梅, 國外塑料異型材擠出設備及技術進展，中石化北京化工研究院塑料加工部北京.100013，2000.4。</p><p>　　[3] 王獻新

25、，PVC發(fā)泡板的發(fā)展趨勢，《新型建筑材料 》，1996年第十期。</p><p>　　[4] 王麗.高性能同向旋轉雙螺桿擠出機的開發(fā)及其脫揮理論的研究.北京化工大學,1999.</p><p>　　[5] 鮑祖韜，國內外雙螺桿擠出機發(fā)展動態(tài)與分析，科技天地《遼寧建材》1997。</p><p>　　[6] 劉榮梅，國外塑料異型材擠出設備及技術進展，塑料科技，北京10

26、0013，2000.8。</p><p>　　[7] 楊忠久，王 耀，擠出工藝與錐形雙螺桿擠出機性能對應性研究，化學建材，2005年第五期。</p><p>　　[8] 吳冰，陳勇，平行雙螺桿擠出機用于PVC 型材擠出，化學建材，1999.11。</p><p>　　[9] 張平亮，雙螺桿擠出機的進展及其應用，工程塑料應用，2005年第五期。</p>

27、<p>　　[10] 江波，我國塑料擠出成型機及輔機的發(fā)展現(xiàn)狀與技術水平分析，北京100029，2002.</p><p>　　[11] 齊昌塑料機械廠的PVC雙螺桿擠出機。http://china.eb80.com/saleshow_1440798/</p><p>　　[12] 王力,劉小平,王平,陳奇栓.雙螺桿擠出機傳動系統(tǒng)的研究與進展.北京化工大學學報,2007.<

28、/p><p>　　[13] 宋俊全.錐形雙螺桿三維實體造型的開發(fā)研究.北京化工大學,2003.</p><p>　　[14] S. A. Razavi Alavi, M. Torabi Angaji, and Z. Gholami.Twin-Screw Extruder and Effective</p><p>　　Parameters on the HDPE Ext

29、rusion Process.World Academy of Science, Engineering and Technology,2009.</p><p>　　[15] Farel introduces high performance laboratory twin-screw extruder Plastics[J].Additives and Compouding. 2001.1.11﹒</p