高分子成型加工原理
第六章 塑料的一次成型
★ <一次成型 >：塑料原材 → 粘流态 → 流动 →
成型 → 定型 （ 冷却 <热塑 >,交联固化 <热固 >） → 后
处理
★ <二次成型 >：一次成型产品 （ 片, 管等 ） → 高弹
态 →→ 成型 →→ 定型, 后处理
★ 一次成型工艺,① 挤出 （ extrusion） ； ② 注
射 （ injection） ； ③ 模压 （ molding） ； ④ 压延 （
calendering） ； ⑤ 铸塑 （ casting） ； ⑥ 传递模 （
transfer molding ） ； ⑦ 模压烧结 （ molded
sintering） ； ⑧ 泡沫塑料 （ foam plastic）
Δ
外力
Δ
6.1 挤出成型（挤塑、挤压、模塑）
★ 定义：借助螺杆或柱塞的 挤压作用, 使受热融化的
塑料在压力推动下, 强行通过口模而成为具有恒定
截面的连续型材的一种成型方法 。
★ 种类,连续 — 螺杆挤出；
间歇 — 柱塞挤出 。
★ 适用范围,原材料：热塑性, 热固性 （ 较少 ）
产品：管材, 片材, 线缆包覆等 。
6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备
★ 挤出过程,挤压 →→ 熔化 →→ 强行通过口模
→ 得到一定形状的制品 。
（ 1） 工艺及设备
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→ 挤出 成型
→→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
* 主要设备,挤出 机 定径套 牵引 机 切割机
冷却系统 卷取装置等
Δ 挤压
（ 2） 挤出 机
* 基本结构：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机
头与口模。
A,螺杆：
→→ 经过滤网到机头
加料段 （ 75%固态 ）, 压缩段 （ 固 /液共存区 ）, 均化
段
* 选择螺杆应注意几个特征参数：直径 （ D）, 长径比
（ L/D）, 压缩比, 螺距, 螺槽深度, 螺旋角, 螺
杆与料筒的间隙等 。
① 直径（ D）：
D↑,加工能力 ↑ 。
挤出机生产率
∝ D2,D通常为
45~150mm；
但 L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自
重而弯曲，功耗增大； L过小则塑化不良。 L/D通常为
18~25；
② 长径比（ L<工作
部分有效长度 >/D）：
L/D↑,改善物料温
度分布，有利于混
合及塑化，生产能
力 ↑ ；
④ 螺旋角（ φ,螺纹与螺杆横断面的夹角）：
φ↑, 生产能力 ↑, 对塑料的剪切作用和挤压
力 ↓ 。 通常 φ= 10~30o,若用等距螺杆, 螺距 =直
径, 则 φ= 17o41’；
⑤ 螺槽深度（ h）,h↓,剪切速率 ↑,传热效率 ↑
，混合及塑化效率 ↑,生产率 ↓ 。故热敏性塑
料（如 PVC）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳
定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后
一个螺槽的容积比）：压缩比 ↑,塑料受到
的挤压作用 ↑ ；
B,机头与口模：
滤网, 多孔板, 分流器, 模芯, 口模和机颈等 。
★ 作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行
直线运动, 使塑料进一步塑化均匀, 并导入口模 。 口模
给予塑料熔体所需的形状 。
★ 组成：
6.1.2 挤出成型原理
（ 1） 固体输送 （ 主要发生在加料段 ）
* 依靠力,压力流动
拖曳流动
* W,H,Darnell 等认为，料
筒与螺杆间的固体离子连续整
齐地排列着，并塞满了螺槽，
形成“弹性固体”。
受力情况,Fs — 螺杆对
固体塞的摩擦力，推力；
Fb — 料筒对固体塞的摩擦
力，阻力。 Fbz — Fb 在 Z轴方向上的分力。
流动的基本条件,Fbz>Fs
Q=V·va
Q— 单位时间内固体物料的流动体积； va— 物料前进
速度； V— 螺槽截面积 。
当 Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺
杆带动物料转动而不移动。
其中：
N— 螺杆转数, Φ — 展开后的螺线角, Φ+θ= 90o，
l— 螺杆转动一周物料移动距离的轴向投影 。
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故，
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∴, 故 N↑, D↑, h↑, Q↑
（ 2）熔化过程
① 整个熔化过程：
② 一个螺槽中固体物料的熔化过程：
固体物料充满螺槽 →→→→ 形成熔膜 →→
→→→→→→→→→→ 螺纹刮下熔体进入熔池
→→ 因熔池中的熔体挤压而使固体床形变, 径向
加厚, 固体进入熔膜以补充熔体流入熔池 →→
不断往复逐渐熔化 。
（ δ — 螺杆与料筒间隙）
热传导
当熔膜厚度 >δ
（ 3）均化段 — 熔体输送：
设,Q1— 送料速率； Q2— 压缩段熔化速率； Q3— 均化
段挤出速率 。
当 Q1 ≥Q 2 ≥Q 3,均化段为控制区, 操作平稳；若
Q1<Q2<Q3,供料不足 。
★ 流态,① 正流 （ QD） ； ② 逆流 （ 机头, 口模的反
压引起的反压流动, QP） ； ③ 横流 （ 环流, QT） ； ④
漏流 （ QL）
A,若熔体为牛顿型：
Q— 挤出及生产率（ cm3/sec）； D— 螺杆直径（ cm）； N— 螺杆转速（ round/sec）； h— 均化段螺槽深度
（ cm）； ф — 旋转角（ o）； e— 螺纹斜棱宽度（ cm）； ΔP — 均化段料流压力降（ kg/cm2）； δ — 螺杆与
料筒间隙（ cm）； η — 塑料熔体粘度（ kg·sec/ cm2）； L— 均化段长度（ cm）。
Q= QD-（ QP +QL） 其中，
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，
* 一般 QL值不大，实际计算时常略去。
若令,
，
用机头压力 P代替 ΔP, 则有：
Q= AN-B(P/η) → 螺杆特征曲线 。 对某一特定螺杆
,A,B为常数 。
B,若熔体为非牛顿型：
则
式中,K— 流动常数,m — 常数。
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（ 4）螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之
间的关系
① 螺杆特征曲线
牛顿型熔体 Q=AN-ΔP(B/η)
非牛顿型熔体 Q=AN-B’K(ΔP) m
→→ Q~ΔP 在一定的 N下绘出曲线 。
② 机头特征曲线
牛顿型熔体 Q= K(ΔP /η)
非牛顿型熔体 Q=K’K(ΔP) m
对圆管
→→ 对不同的 D有不同的 Q~ΔP 曲线 。
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如图：
∴ N↑, Q↑ ； D↑, Q↑ 。
6.1.3 挤出成型工艺与过程（自学）
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→ 挤出 成型
→→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
针对课本 P124/式 6-5讨论 θ角,φ角与 Q的关
系。看是否能得出课本上的结论，并解释理
由。
作 业：
6.2 注射成型
6.2.1 注射成型的含义：
注射成型就是将塑料 (一般为粒料 )在注射成型机
的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆
加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前
端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经
过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。 这种成
型方法是 — 种间歇操作过程。
6.2.2 注塑机的基本结构及工作原理
（ 1） 注塑机的基本结构
注射系统,塑化, 注射 。 （ 包括：加料装置
,料筒, 螺杆 （ 分流梭和柱
塞 ）, 喷嘴 ）
锁模系统,注射时, 保证模具闭合；取制品
时, 保证模具打开 。
模 具,给制品一定的形状和尺寸 。 （ 包
括：主流道, 分流道, 浇口
,型腔, 排气孔 （ 槽 ）, 导
向零件, 脱模装置, 抽芯机
构, 加热或冷却系统 ）
卧式柱塞式注塑机
分流梭
喷嘴
卧式螺杆式注塑机
锁
模
系
统
模 具
★ 注意,① 分流梭 —— 在螺杆注射机中是没有的；
② 螺杆：注塑螺杆与挤出螺杆的区别。
③ 螺杆和柱塞的双重功能,i）推挤 —
— 活塞； ii）挤压塑化。
（ 2）工作原理
塑化 —— 充模 ——
保压 —— 冷却 ——
脱模
6.2.3 影响注塑的因素
* 注塑核心：塑化的好不好？ 又无均匀充满模具的型腔？
有否充分冷却？
* 相应的影响因素：
a,料温,料
筒末端温度：
Tf（ Tm） ~Td
之间；
b,注射压力：
c,注射周期和注射速度：
快速注射与慢速注射
e,模具温度：
d,保压时间：
6.3 压制成型
层压成型：以片状材料作填料, 通过压制成型得到
层压材料的成型方法 。
模压成型：又称压缩模塑；即将粉状, 粒状, 碎屑
状或纤维状的塑料放入加热的阴模模槽
中, 合上阳模后加热使其熔化, 并在压
力作用下使物料充满模腔, 形成与模腔
形状一样的模制品, 再经加热 (使其进
一步发生交联反应而固化 )或冷却 〔 对
热塑性塑料应冷却使其硬化 〕, 脱模后
即得制品 。
（主要用于热固性材料及大型制件）
压机结构
（ 1）模压成型工艺：
加料 → 合模 → 加热熔化 → 加压充模 → 固
化 → 退模 → 后处理
* 物态：固态 → 熔化态 → 固态
（ 2） 模压成型的工艺特性和影响因素：
* 特点：加压预成型 → 熔化 → 加压充模 → 固
化成型
* 影响因素：
① 温度 —— T↑, 交联反应速度 ↑, 固化时间 ↓
,模压周期 ↓ 。
▲ 温度过高的缺点,a.固化太快易充模不足；
b.易引起物料分解变色； c.外层固化较内
层快，内层挥发份难以排除。
模压成型工艺
（ 3）层压成型工艺
② 模压压力 —— P↑, 物料流动性 ↑, 制品密度 ↑,
收缩率 ↓, 性能 ↑ 。
▲ 但压力过大, 则模具寿命 ↓, 设备功耗 ↑ 。
③ 模压时间 —— 模压时间短, 则物料固化不完全 (
欠熟 ),制品物理机械性能差, 外观无光泽, 脱模后
易变形；模压时间过长, 则会使塑料, 过熟,, 成型
周期 ↑, 生产率 ↓, 功耗 ↑, 制品收缩率 ↑, 性能 ↓
。
* 工艺过程：填料浸胶 → 浸胶材料干燥 → 压制成型
6.4 压延成型
（主要用于热塑性非晶态塑料）
（ 1）压延成型的含义,将已经塑化的接近粘流温度
的热塑性塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间
隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚
度、宽度与表面光洁度的薄片状制品。
（ 2）压延设备,压延机（主要结构：机体、辊筒
（有加热冷却功能）、辊筒轴承、辊距调整装置、
档料装置、切边装置、传动系统、安全装置和加热
冷却装置等。）
压延机辊筒排列
（ 3）压延工艺过程：
（ 供料阶段 ） （ 压延阶段 ）
捏合 → 塑化 → 供料 → 压延 → 牵引 →
刻花 → 冷却定型 → 输送 → 切割, 卷取
① 人造革的生产
人造革就是以布 (或纸 )为基材, 在其上
复以聚氯乙烯糊的一种复合材料 。
刮涂法：将聚氯乙烯糊涂于布 (或纸 )上 。 不
属于压延技术 。
压延法：
压延法：通过辊压方式将熔态聚氯乙烯复合
于布 (或纸 )上。
擦胶法：上, 中, 下三辊转速比
= 1:(1.3~1.5):1
贴胶法：上、中、下三辊转速比 =1,1,1
擦胶法原理图
② 软质聚氯乙烯薄膜的生产
混合 → 预塑化 → 塑化 → 压延 → 冷却 → 卷取
6.5 其它成型方法
（ 1）铸塑成型
* 分类：静态铸塑, 嵌铸, 离心铸塑, 流
涎成膜, 搪塑和滚塑等 。
* 工艺流程：配制浇铸液 → 过滤及除泡 → 浇
铸 → 聚合 → 后处理和后加工
* 优缺点,优点,设备较简单，成型时不需加压
，对制品的尺寸限制较少，制品的内应力
低，质量良好； 缺点,成型周期较长，制
品的尺寸准确性较差等。
① 静态铸塑（浇铸）：
用液状单体, 部分聚合或缩聚的浆状
物, 以及聚合物与单体的溶液等, 将其与催化剂
(有时为引发剂 )促进剂或固化剂一起倒在模腔中,
使其完成聚合或缩聚反应, 从而得到与模具型腔
相似的制品 。
* 工艺流程：原料配制与处理 → 浇铸入模 →
硬化或固化 → 制品后处理
* 常用原料：聚甲基丙烯酸甲酯, 聚苯乙烯, 碱
催化聚己内酰胺, 有机硅树脂, 酚醛树脂, 环氧
树脂, 不饱和聚酯, 聚胺酯等 。
* 典型产品：有机玻璃 。
② 嵌铸,
又称封入成型 。 即在浇铸的模型内
放入一预先经过处理的样品 （ 或零件 ）, 然后
将准备好的浇铸原料倾入摸中, 在一定的条件
下硬化 （ 或固化 ） 后, 样品 （ 或零件 ） 便包嵌
在塑料中 。
* 常用原料：透明性好的丙烯酸酯类塑料及有
机硅, 不饱和聚酯, 环氧树脂等 。
③ 离心浇铸：
将塑料原料浇铸入高速旋转的模具或容
器中, 在离心力的作用下, 使其充满回转体型的模
具或容器, 再使其硬化定型而得的制品 。
* 与普通浇铸成型的区别：模具要求转动 。 优点：
宜于生产薄壁或厚壁的大型制品, 精度更高, 后加
工量少；缺点：设备较复杂 。
* 常用原料：热稳定性较好的热塑性塑料如聚酰胺
,聚烯烃等 。
* 典型产品：圆柱形或近似圆柱形的制品, 如大型
管材, 轴套, 垫圈, 滑轮, 转子, 齿轮等 。
④ 流涎成膜：
将热塑性塑料与溶剂等配成一定粘度的
胶液, 然后以一定速度流布在连续回转的基材
（ 一般为无接缝的不锈钢带 ） 上, 通过加热排除
溶剂成膜的成型方法 。
* 产品：流涎薄膜 。 薄膜的宽度取决于钢带的宽
度, 长度可以是连续的, 厚度取决于胶液的浓度
和钢带的运动速度等 。
* 优缺点,优点,薄膜厚度小（可达 5— 10微米）
且厚薄均匀、不易带入机械杂质、透明度高，内
应力小，光学性能好； 缺点,生产速度慢，需耗
用大量溶剂，设备昂贵、成本较高。
（ 2）模压烧结成型
* 主要用于聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等树脂的
成型 。 （ 原料特点：粘流温度过高, 甚至超过分解温
度 。 ）
① 定义,模压烧结法是将粉末状的聚四氟乙烯等原
料冷模压成密实的各种形状的预成型品 （ 锭料 ）, 然
后将预成型品加热到高于其结晶熔点以上的温度, 使
树脂颗粒互相熔结, 形成一密实的连续整体, 最后冷
至室温即得产品 。
② 工艺流程,选择树脂 → 捣碎过筛 → 加料预成
型 → 烧结 → 冷却 → 成品检验和后处理
（ 3）传递模塑
① 定义,又称传递成型或注压成型 。 是将热固性
塑料置一加料室内加热熔化后, 借助于压力使塑料
熔体通过铸口进入模腔成型的一种作业 。
② 分类,活板式 （ 最常用 ）, 罐式, 柱塞式 。
③ 工艺流程,固体原材料熔化 → 加压流动 （ 注
模 ） → 固化成型
④ 优缺点,优点,可生产外形复杂，薄壁或壁厚
变化很大、带有精细嵌件等的制品，并能提高制品
的精度，缩短成型周期。且成型温度较低； 缺点：
成型压力较高，模具结构较复杂，成型浪费较大；
且工艺条件严格，操作技术要求高。
（ 4）泡沫塑料的成型
* 泡沫塑料是以气体物质为分散相以固体树脂为分散
介质所组成的分散体；它是一类带有许多气孔的塑料
制品 。
* 泡沫塑料的分类,i） 按照气孔的结构不同
开孔 （ 孔与孔是相通的 ）
闭孔 （ 各个气孔互不相通 ）
ii） 而按成品硬度：
软质, 硬质和半硬质
* 主要原料：热塑性或热固性塑料均可。主要有聚氯
乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚胺脂、脲醛树脂等。
* 发泡方法：机械法、物理法、化学法。
① 机械法,用强烈的搅拌将空气卷入
树脂液中, 先使其成为均匀的泡沫物, 而后
再通过物理或化学变化使其稳定 。
* 工业上只有开孔型硬质脲甲醛泡沫塑料采
用此法 。
* 优缺点,优点,价廉； 缺点,制品性脆,
强度低 。
② 物理法,常用方法有,i） 在加压的情况
下先使惰性气体溶于熔融状聚合物或其糊状的复合
物中, 然后再减压使被溶解的气体释出而发泡； ii）
先将挥发性的液体均匀地混合于聚合物中, 而后再
加热使其在聚合物中气化和发泡； iii） 先将颗粒
细小的物质 (食盐或淀粉等 )混入聚合物中, 而后用
溶剂或伴以化学方法, 使其溶出而成泡沫； iv） 先
将微型空心玻璃球等埋入熔融的聚合物或液态的热
固性树脂中, 而后使其冷却或交联而成为多孔的固
体物； v） 将疏松, 粉状的热塑性塑料烧结在一起 。
* 优缺点,优点,操作中毒性较小，发泡剂
成本较低，且不残存在泡沫塑料中，不影响其性能； 缺点,某些过程所用设备较复杂，要求较高。
③ 化学法：
发泡气体通过混合原料的某些组分在
过程中的化学作用而产生 。 按发泡原理可分为两
类,i） 发泡气体是由特意加入的热分解物质
(发泡剂 )在受热时产生的； ii） 发泡气体是由形
成聚合物的组分相互作用时所产生的付产物, 或
者是这类组分与其它物质作用的生成物 。
第六章 塑料的一次成型
★ <一次成型 >：塑料原材 → 粘流态 → 流动 →
成型 → 定型 （ 冷却 <热塑 >,交联固化 <热固 >） → 后
处理
★ <二次成型 >：一次成型产品 （ 片, 管等 ） → 高弹
态 →→ 成型 →→ 定型, 后处理
★ 一次成型工艺,① 挤出 （ extrusion） ； ② 注
射 （ injection） ； ③ 模压 （ molding） ； ④ 压延 （
calendering） ； ⑤ 铸塑 （ casting） ； ⑥ 传递模 （
transfer molding ） ； ⑦ 模压烧结 （ molded
sintering） ； ⑧ 泡沫塑料 （ foam plastic）
Δ
外力
Δ
6.1 挤出成型（挤塑、挤压、模塑）
★ 定义：借助螺杆或柱塞的 挤压作用, 使受热融化的
塑料在压力推动下, 强行通过口模而成为具有恒定
截面的连续型材的一种成型方法 。
★ 种类,连续 — 螺杆挤出；
间歇 — 柱塞挤出 。
★ 适用范围,原材料：热塑性, 热固性 （ 较少 ）
产品：管材, 片材, 线缆包覆等 。
6.1.1 连续法挤塑的工艺过程及主要设备
★ 挤出过程,挤压 →→ 熔化 →→ 强行通过口模
→ 得到一定形状的制品 。
（ 1） 工艺及设备
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→ 挤出 成型
→→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
* 主要设备,挤出 机 定径套 牵引 机 切割机
冷却系统 卷取装置等
Δ 挤压
（ 2） 挤出 机
* 基本结构：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机
头与口模。
A,螺杆：
→→ 经过滤网到机头
加料段 （ 75%固态 ）, 压缩段 （ 固 /液共存区 ）, 均化
段
* 选择螺杆应注意几个特征参数：直径 （ D）, 长径比
（ L/D）, 压缩比, 螺距, 螺槽深度, 螺旋角, 螺
杆与料筒的间隙等 。
① 直径（ D）：
D↑,加工能力 ↑ 。
挤出机生产率
∝ D2,D通常为
45~150mm；
但 L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自
重而弯曲，功耗增大； L过小则塑化不良。 L/D通常为
18~25；
② 长径比（ L<工作
部分有效长度 >/D）：
L/D↑,改善物料温
度分布，有利于混
合及塑化，生产能
力 ↑ ；
④ 螺旋角（ φ,螺纹与螺杆横断面的夹角）：
φ↑, 生产能力 ↑, 对塑料的剪切作用和挤压
力 ↓ 。 通常 φ= 10~30o,若用等距螺杆, 螺距 =直
径, 则 φ= 17o41’；
⑤ 螺槽深度（ h）,h↓,剪切速率 ↑,传热效率 ↑
，混合及塑化效率 ↑,生产率 ↓ 。故热敏性塑
料（如 PVC）宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳
定性好的塑料（如聚酰胺等）宜用浅螺槽。
③ 压缩比（螺杆加料段第一个螺槽与均化段最后
一个螺槽的容积比）：压缩比 ↑,塑料受到
的挤压作用 ↑ ；
B,机头与口模：
滤网, 多孔板, 分流器, 模芯, 口模和机颈等 。
★ 作用：机头将处于旋转运动的塑料熔体转变为平行
直线运动, 使塑料进一步塑化均匀, 并导入口模 。 口模
给予塑料熔体所需的形状 。
★ 组成：
6.1.2 挤出成型原理
（ 1） 固体输送 （ 主要发生在加料段 ）
* 依靠力,压力流动
拖曳流动
* W,H,Darnell 等认为，料
筒与螺杆间的固体离子连续整
齐地排列着，并塞满了螺槽，
形成“弹性固体”。
受力情况,Fs — 螺杆对
固体塞的摩擦力，推力；
Fb — 料筒对固体塞的摩擦
力，阻力。 Fbz — Fb 在 Z轴方向上的分力。
流动的基本条件,Fbz>Fs
Q=V·va
Q— 单位时间内固体物料的流动体积； va— 物料前进
速度； V— 螺槽截面积 。
当 Fbz=Fs=0时，物料不发生任何移动； Fbz<Fs，螺
杆带动物料转动而不移动。
其中：
N— 螺杆转数, Φ — 展开后的螺线角, Φ+θ= 90o，
l— 螺杆转动一周物料移动距离的轴向投影 。
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故，
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∴, 故 N↑, D↑, h↑, Q↑
（ 2）熔化过程
① 整个熔化过程：
② 一个螺槽中固体物料的熔化过程：
固体物料充满螺槽 →→→→ 形成熔膜 →→
→→→→→→→→→→ 螺纹刮下熔体进入熔池
→→ 因熔池中的熔体挤压而使固体床形变, 径向
加厚, 固体进入熔膜以补充熔体流入熔池 →→
不断往复逐渐熔化 。
（ δ — 螺杆与料筒间隙）
热传导
当熔膜厚度 >δ
（ 3）均化段 — 熔体输送：
设,Q1— 送料速率； Q2— 压缩段熔化速率； Q3— 均化
段挤出速率 。
当 Q1 ≥Q 2 ≥Q 3,均化段为控制区, 操作平稳；若
Q1<Q2<Q3,供料不足 。
★ 流态,① 正流 （ QD） ； ② 逆流 （ 机头, 口模的反
压引起的反压流动, QP） ； ③ 横流 （ 环流, QT） ； ④
漏流 （ QL）
A,若熔体为牛顿型：
Q— 挤出及生产率（ cm3/sec）； D— 螺杆直径（ cm）； N— 螺杆转速（ round/sec）； h— 均化段螺槽深度
（ cm）； ф — 旋转角（ o）； e— 螺纹斜棱宽度（ cm）； ΔP — 均化段料流压力降（ kg/cm2）； δ — 螺杆与
料筒间隙（ cm）； η — 塑料熔体粘度（ kg·sec/ cm2）； L— 均化段长度（ cm）。
Q= QD-（ QP +QL） 其中，
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* 一般 QL值不大，实际计算时常略去。
若令,
，
用机头压力 P代替 ΔP, 则有：
Q= AN-B(P/η) → 螺杆特征曲线 。 对某一特定螺杆
,A,B为常数 。
B,若熔体为非牛顿型：
则
式中,K— 流动常数,m — 常数。
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（ 4）螺杆和机头的特征曲线与挤出机生产率之
间的关系
① 螺杆特征曲线
牛顿型熔体 Q=AN-ΔP(B/η)
非牛顿型熔体 Q=AN-B’K(ΔP) m
→→ Q~ΔP 在一定的 N下绘出曲线 。
② 机头特征曲线
牛顿型熔体 Q= K(ΔP /η)
非牛顿型熔体 Q=K’K(ΔP) m
对圆管
→→ 对不同的 D有不同的 Q~ΔP 曲线 。
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4
DL
DK
?
? ?
如图：
∴ N↑, Q↑ ； D↑, Q↑ 。
6.1.3 挤出成型工艺与过程（自学）
* 工艺过程：原材料准备和干燥 →→ 挤出 成型
→→ 定型 →→ 牵引 →→ 后处理
针对课本 P124/式 6-5讨论 θ角,φ角与 Q的关
系。看是否能得出课本上的结论，并解释理
由。
作 业：
6.2 注射成型
6.2.1 注射成型的含义：
注射成型就是将塑料 (一般为粒料 )在注射成型机
的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆
加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前
端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经
过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。 这种成
型方法是 — 种间歇操作过程。
6.2.2 注塑机的基本结构及工作原理
（ 1） 注塑机的基本结构
注射系统,塑化, 注射 。 （ 包括：加料装置
,料筒, 螺杆 （ 分流梭和柱
塞 ）, 喷嘴 ）
锁模系统,注射时, 保证模具闭合；取制品
时, 保证模具打开 。
模 具,给制品一定的形状和尺寸 。 （ 包
括：主流道, 分流道, 浇口
,型腔, 排气孔 （ 槽 ）, 导
向零件, 脱模装置, 抽芯机
构, 加热或冷却系统 ）
卧式柱塞式注塑机
分流梭
喷嘴
卧式螺杆式注塑机
锁
模
系
统
模 具
★ 注意,① 分流梭 —— 在螺杆注射机中是没有的；
② 螺杆：注塑螺杆与挤出螺杆的区别。
③ 螺杆和柱塞的双重功能,i）推挤 —
— 活塞； ii）挤压塑化。
（ 2）工作原理
塑化 —— 充模 ——
保压 —— 冷却 ——
脱模
6.2.3 影响注塑的因素
* 注塑核心：塑化的好不好？ 又无均匀充满模具的型腔？
有否充分冷却？
* 相应的影响因素：
a,料温,料
筒末端温度：
Tf（ Tm） ~Td
之间；
b,注射压力：
c,注射周期和注射速度：
快速注射与慢速注射
e,模具温度：
d,保压时间：
6.3 压制成型
层压成型：以片状材料作填料, 通过压制成型得到
层压材料的成型方法 。
模压成型：又称压缩模塑；即将粉状, 粒状, 碎屑
状或纤维状的塑料放入加热的阴模模槽
中, 合上阳模后加热使其熔化, 并在压
力作用下使物料充满模腔, 形成与模腔
形状一样的模制品, 再经加热 (使其进
一步发生交联反应而固化 )或冷却 〔 对
热塑性塑料应冷却使其硬化 〕, 脱模后
即得制品 。
（主要用于热固性材料及大型制件）
压机结构
（ 1）模压成型工艺：
加料 → 合模 → 加热熔化 → 加压充模 → 固
化 → 退模 → 后处理
* 物态：固态 → 熔化态 → 固态
（ 2） 模压成型的工艺特性和影响因素：
* 特点：加压预成型 → 熔化 → 加压充模 → 固
化成型
* 影响因素：
① 温度 —— T↑, 交联反应速度 ↑, 固化时间 ↓
,模压周期 ↓ 。
▲ 温度过高的缺点,a.固化太快易充模不足；
b.易引起物料分解变色； c.外层固化较内
层快，内层挥发份难以排除。
模压成型工艺
（ 3）层压成型工艺
② 模压压力 —— P↑, 物料流动性 ↑, 制品密度 ↑,
收缩率 ↓, 性能 ↑ 。
▲ 但压力过大, 则模具寿命 ↓, 设备功耗 ↑ 。
③ 模压时间 —— 模压时间短, 则物料固化不完全 (
欠熟 ),制品物理机械性能差, 外观无光泽, 脱模后
易变形；模压时间过长, 则会使塑料, 过熟,, 成型
周期 ↑, 生产率 ↓, 功耗 ↑, 制品收缩率 ↑, 性能 ↓
。
* 工艺过程：填料浸胶 → 浸胶材料干燥 → 压制成型
6.4 压延成型
（主要用于热塑性非晶态塑料）
（ 1）压延成型的含义,将已经塑化的接近粘流温度
的热塑性塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间
隙，使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定厚
度、宽度与表面光洁度的薄片状制品。
（ 2）压延设备,压延机（主要结构：机体、辊筒
（有加热冷却功能）、辊筒轴承、辊距调整装置、
档料装置、切边装置、传动系统、安全装置和加热
冷却装置等。）
压延机辊筒排列
（ 3）压延工艺过程：
（ 供料阶段 ） （ 压延阶段 ）
捏合 → 塑化 → 供料 → 压延 → 牵引 →
刻花 → 冷却定型 → 输送 → 切割, 卷取
① 人造革的生产
人造革就是以布 (或纸 )为基材, 在其上
复以聚氯乙烯糊的一种复合材料 。
刮涂法：将聚氯乙烯糊涂于布 (或纸 )上 。 不
属于压延技术 。
压延法：
压延法：通过辊压方式将熔态聚氯乙烯复合
于布 (或纸 )上。
擦胶法：上, 中, 下三辊转速比
= 1:(1.3~1.5):1
贴胶法：上、中、下三辊转速比 =1,1,1
擦胶法原理图
② 软质聚氯乙烯薄膜的生产
混合 → 预塑化 → 塑化 → 压延 → 冷却 → 卷取
6.5 其它成型方法
（ 1）铸塑成型
* 分类：静态铸塑, 嵌铸, 离心铸塑, 流
涎成膜, 搪塑和滚塑等 。
* 工艺流程：配制浇铸液 → 过滤及除泡 → 浇
铸 → 聚合 → 后处理和后加工
* 优缺点,优点,设备较简单，成型时不需加压
，对制品的尺寸限制较少，制品的内应力
低，质量良好； 缺点,成型周期较长，制
品的尺寸准确性较差等。
① 静态铸塑（浇铸）：
用液状单体, 部分聚合或缩聚的浆状
物, 以及聚合物与单体的溶液等, 将其与催化剂
(有时为引发剂 )促进剂或固化剂一起倒在模腔中,
使其完成聚合或缩聚反应, 从而得到与模具型腔
相似的制品 。
* 工艺流程：原料配制与处理 → 浇铸入模 →
硬化或固化 → 制品后处理
* 常用原料：聚甲基丙烯酸甲酯, 聚苯乙烯, 碱
催化聚己内酰胺, 有机硅树脂, 酚醛树脂, 环氧
树脂, 不饱和聚酯, 聚胺酯等 。
* 典型产品：有机玻璃 。
② 嵌铸,
又称封入成型 。 即在浇铸的模型内
放入一预先经过处理的样品 （ 或零件 ）, 然后
将准备好的浇铸原料倾入摸中, 在一定的条件
下硬化 （ 或固化 ） 后, 样品 （ 或零件 ） 便包嵌
在塑料中 。
* 常用原料：透明性好的丙烯酸酯类塑料及有
机硅, 不饱和聚酯, 环氧树脂等 。
③ 离心浇铸：
将塑料原料浇铸入高速旋转的模具或容
器中, 在离心力的作用下, 使其充满回转体型的模
具或容器, 再使其硬化定型而得的制品 。
* 与普通浇铸成型的区别：模具要求转动 。 优点：
宜于生产薄壁或厚壁的大型制品, 精度更高, 后加
工量少；缺点：设备较复杂 。
* 常用原料：热稳定性较好的热塑性塑料如聚酰胺
,聚烯烃等 。
* 典型产品：圆柱形或近似圆柱形的制品, 如大型
管材, 轴套, 垫圈, 滑轮, 转子, 齿轮等 。
④ 流涎成膜：
将热塑性塑料与溶剂等配成一定粘度的
胶液, 然后以一定速度流布在连续回转的基材
（ 一般为无接缝的不锈钢带 ） 上, 通过加热排除
溶剂成膜的成型方法 。
* 产品：流涎薄膜 。 薄膜的宽度取决于钢带的宽
度, 长度可以是连续的, 厚度取决于胶液的浓度
和钢带的运动速度等 。
* 优缺点,优点,薄膜厚度小（可达 5— 10微米）
且厚薄均匀、不易带入机械杂质、透明度高，内
应力小，光学性能好； 缺点,生产速度慢，需耗
用大量溶剂，设备昂贵、成本较高。
（ 2）模压烧结成型
* 主要用于聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯等树脂的
成型 。 （ 原料特点：粘流温度过高, 甚至超过分解温
度 。 ）
① 定义,模压烧结法是将粉末状的聚四氟乙烯等原
料冷模压成密实的各种形状的预成型品 （ 锭料 ）, 然
后将预成型品加热到高于其结晶熔点以上的温度, 使
树脂颗粒互相熔结, 形成一密实的连续整体, 最后冷
至室温即得产品 。
② 工艺流程,选择树脂 → 捣碎过筛 → 加料预成
型 → 烧结 → 冷却 → 成品检验和后处理
（ 3）传递模塑
① 定义,又称传递成型或注压成型 。 是将热固性
塑料置一加料室内加热熔化后, 借助于压力使塑料
熔体通过铸口进入模腔成型的一种作业 。
② 分类,活板式 （ 最常用 ）, 罐式, 柱塞式 。
③ 工艺流程,固体原材料熔化 → 加压流动 （ 注
模 ） → 固化成型
④ 优缺点,优点,可生产外形复杂，薄壁或壁厚
变化很大、带有精细嵌件等的制品，并能提高制品
的精度，缩短成型周期。且成型温度较低； 缺点：
成型压力较高，模具结构较复杂，成型浪费较大；
且工艺条件严格，操作技术要求高。
（ 4）泡沫塑料的成型
* 泡沫塑料是以气体物质为分散相以固体树脂为分散
介质所组成的分散体；它是一类带有许多气孔的塑料
制品 。
* 泡沫塑料的分类,i） 按照气孔的结构不同
开孔 （ 孔与孔是相通的 ）
闭孔 （ 各个气孔互不相通 ）
ii） 而按成品硬度：
软质, 硬质和半硬质
* 主要原料：热塑性或热固性塑料均可。主要有聚氯
乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚胺脂、脲醛树脂等。
* 发泡方法：机械法、物理法、化学法。
① 机械法,用强烈的搅拌将空气卷入
树脂液中, 先使其成为均匀的泡沫物, 而后
再通过物理或化学变化使其稳定 。
* 工业上只有开孔型硬质脲甲醛泡沫塑料采
用此法 。
* 优缺点,优点,价廉； 缺点,制品性脆,
强度低 。
② 物理法,常用方法有,i） 在加压的情况
下先使惰性气体溶于熔融状聚合物或其糊状的复合
物中, 然后再减压使被溶解的气体释出而发泡； ii）
先将挥发性的液体均匀地混合于聚合物中, 而后再
加热使其在聚合物中气化和发泡； iii） 先将颗粒
细小的物质 (食盐或淀粉等 )混入聚合物中, 而后用
溶剂或伴以化学方法, 使其溶出而成泡沫； iv） 先
将微型空心玻璃球等埋入熔融的聚合物或液态的热
固性树脂中, 而后使其冷却或交联而成为多孔的固
体物； v） 将疏松, 粉状的热塑性塑料烧结在一起 。
* 优缺点,优点,操作中毒性较小，发泡剂
成本较低，且不残存在泡沫塑料中，不影响其性能； 缺点,某些过程所用设备较复杂，要求较高。
③ 化学法：
发泡气体通过混合原料的某些组分在
过程中的化学作用而产生 。 按发泡原理可分为两
类,i） 发泡气体是由特意加入的热分解物质
(发泡剂 )在受热时产生的； ii） 发泡气体是由形
成聚合物的组分相互作用时所产生的付产物, 或
者是这类组分与其它物质作用的生成物 。
