挤出机在实验及实习教学中存在的一般问题虽然挤出成形是塑料成形加工最重要的方法之一，但因挤出机结构及工作过程均较简单的原因，使得在不少学校的模具专业或材料成形专业以及现代工业实训中心多得不到重视，要么不配置（仅配置注射机等） ，要么配置了却达不到理想的教学效果。由于实习或实验教师大多为机械类专业出生，而受专业知识面局限，使在进行塑料挤出机的实习及实验教学时，多仅是简单介绍所配挤压机的结构特点、工作原理、适应的几种塑料制品应用及现场生产演示，学时也多在1 2学时左右。我们认为，这样的教学内容没有充分发挥螺杆挤出机的教学潜力，没有体现螺杆挤出机的重要地位，设备闲置时间也长，而这样太专业化的仅局限于塑料材料的挤出成形教学内容也使学生从中了解到的知识量过少，学生的学习兴趣不高。实际上，虽然挤出机结构及工作过程比注射机等简单，但其所加工产品却因所加工材料及机头口模的不同而丰富多姿，技巧性也很强；其不仅用于塑料加工，还可用于橡胶、食品、药材等生产加工。如能在教学中尽可能多地列举螺杆挤出机能加工的学生熟悉的生活产品，对其应用领域进行教学扩展，并配合几种典型的机头口模简易示意图，则对提高学生（特别是对进行现代工业实训的低年级学生）的学习兴趣、创新意识及拓展知识面等，其教学效果比塑料注射机大得多。

　　3螺杆挤出机在塑料制品加工方面的应用教学正因为螺杆挤出机的结构及工作原理相对简单，从培养学生创新意识方面考虑，在简单介绍结构及工作原理后，应着重介绍挤出机所能加工的几种典型产品。实际教学中，挤出机机头口模相对不易更换，更不可能把所有与制品相配的机头口模配齐；而学生对如片、板、丝等实心制品的成形过程易于理解，却不易理解筒状产品如农用膜、管、电缆、复合膜、包装网之类的成形过程，这恰是学生（特别是正进行现代工业实训的各专业低年级学生）更加感兴趣的问题。我们的教学实践证明，在条件有限的情况下，应优先选配直角式管机头口模，并补充几种典型机头口模结构示意简图（图应简单形象以利于低年级学生理解） ，则会达到举一反三，事半功倍的教学效果。

　　把PVC、PE、PP、ABS等热塑性塑料经料斗加入挤出机机筒内，原料受螺杆的旋转推动、压缩、搅拌、剪切摩擦等作用，以及在料筒外壁加热等共同形成的高温高压（ 150 250，压力可达55 MPa）环境中熔融塑化，并被螺杆等压等量地输送而通过产生阻尼作用的多孔过滤板，再经机头口模、水冷定型套、牵引、卷绕或切割等辅助装置，而获得与口模形状相仿的型材。

　　生产聚氯乙烯硬管时，水冷定型套用来限定产品外径，而在芯模孔道中通入一定压力的气体使管子内壁产生径向膨胀压力（还应在芯模出口处连接一气塞） ，使管壁贴向定型套，以保证尺寸均匀。

　　如把水冷定型套改为大直径风冷定型套，并适当改动口模形状，在芯模孔道中通入压缩空气，使呈塑化状的管坯吹胀贴合风冷定型套而成泡筒，就象吹泡泡糖一样，直径越大，则膜壁越簿。最后经压扁、牵引、卷绕而成筒状农用膜。

　　把配好的塑料原料加入料筒中，铜或铝线从专门的直角式机头的芯模孔道中穿入，则塑料与芯线同时从口模中流出，经冷却收缩包覆、卷绕而得电线电缆。

　　把回收的废旧热塑性塑料分类、清洗、干燥、粉碎后，送入挤出机经混炼、塑化、挤出成条、切粒，则得再生原料。由于再生原料主要用于要求不高的制品生产，所以小型作坊多用价廉的简易挤出机进行挤出造粒，更换不同口模，则还可进行各种制品挤出成形。

　　利用专门的旋转机头及相应的辅助装置，则还可进行聚丙烯、聚乙烯的发泡包装网挤出成形，其加工原理更有技巧性，更能引起学生的学习兴趣。

　　螺杆挤出机除了塑化成形功能外，如能精确控制工艺参数，则还可作化学反应器，物料在挤出机内可以完成本体聚合、化学接枝、键间共聚物的获取、功能化和宫能团的改性、高分子合金的制备、纳米高聚物复合材料的制备等，这已在材料科研上得到重视。

　　4螺杆挤出机用于橡胶塑炼及成形的应用教学由于生胶的分子量较大，质硬、弹性高，只有减小其分子长度，降低分子量，才易使分子链之间发生位移流动，增加生胶的可塑性，这样才有利于添加剂的加入及压延、挤出、注射等最终成形工艺进行。提高生胶塑性的方法除物理及化学增塑外，主要还是用机械塑炼法。机械塑炼法是利用机械剪切力、温度、空气中氧的作用，使生胶大分链断裂、变短，从而得到较理想的可塑性，其所用设备又有开炼机、密炼机及螺杆挤出机。

　　而螺杆挤出机塑炼是把生胶加入机筒内，受到螺杆强烈的搅拌、磨擦、剪切作用，产生大量热量，温度可达150 180，并加快了氧化裂解，使有一定可塑性的塑炼胶连续地从口模中排出。螺杆挤出塑炼机结构较简单，塑炼连续，生产率高，特别适合胶种少而耗胶量大的大企业，并有逐渐代替其它塑炼机的趋势。

　　将上述混炼好的胶料（呈粒状或条状）通过加料装置喂入机筒内，在机筒外加热和螺杆旋转剪切热作用下进行充分混炼、塑炼，并在螺杆旋转产生的强大推力作用下，不断地从与制品断面相符的机头口模中挤出而得尚未硫化的半成品。

　　挤出的半成品经水冷定形，再进入高于100的硫化箱中交联硫化才成为制品。与热塑性塑料挤出成形相比，橡胶挤出成形的螺杆直径相对大些，螺杆转速较低，机筒加热温度也低（一般低于100） ，以防温度过高而使橡胶提前在机筒中交联硫化，并且螺杆参数也有差异。

　　挤出成形工艺常用于轮胎胎面、内胎、胶管、电缆及各种异形断面产品生产。对橡胶挤出成形的讲解有利于学生对橡胶这种热固性高聚物的认识。

　　5螺杆挤出机在食品加工方面的应用教学对学生扩展介绍螺杆挤出机在食品等方面的应用是所有学生最感兴趣及受启发最大的内容，也是螺杆挤出机的关键教学潜力拓展。

　　采用螺杆挤出机来加工谷物类食品，在原料经初步粉碎（加工米制膨化食品不用粉碎）及混合后，就可用1台挤出机一步完成混炼、破碎、熟化、杀菌、预干燥、成型等工艺，制成膨化、组织化或制成不膨化的产品，这些产品再经油炸（一些也不用油炸）、烘干、调味、包装后就可上市销售。只要简单地更换挤压模具，便可方便地改变产品造型。与传统生产工艺相比，挤压加工极大地改善了谷物食品的加工工艺，缩短了工艺过程，丰富了谷物食品的花色品种，降低了产品的生产费用，减少了生产占地面积，大大降低了劳动强度，同时也改善了产品的组织状态和口感，是食品加工的一项新技术。

　　食品挤出机的结构及工艺参数同塑料挤出机类似（部分也可通用） ，挤出机的分类方法也多种多样。其中对食品加工及学生学习最有影响的为高剪切的直接膨化挤出机和中等剪切的自熟式蒸煮粉丝机，在相同驱动功率情况下，前者螺杆直径只有后者三分之一左右，转速高些，螺旋槽也浅，并且模口尺寸较小，使产生更高的剪切压力及温度，适于含水量约10%的粉状、粒状谷料的膨化加工；而后者适于含水量在20% 40%的粉状料蒸煮加工。目前广为使用的小型挤出膨化机及自熟式蒸煮粉丝机机筒无外加热装置，仅靠螺杆旋转产生的剪切摩擦热来加热物料，设备售价（含驱动电动或柴油机）才几千元，很适于个体作坊或创业用。

　　把含水量约10%的粉状或粒状谷物类原料加入直接膨化挤出机机筒内，物料在螺杆的搅拌、混合、及高挤压剪切产生的摩擦作用下，受到高压（可达1 MPa）及高温（可达150 200，有时也在机筒外辅以电热板加热）的短时（ 5 10 s）作用，然后从一定形状的狭小模口瞬间挤出，物料由高温高压突然降到常温常压，其中游离水分在此压差下急剧汽化，水的体积可膨胀大约200倍，使淀粉产生膨化而成疏松的海棉体，而此时已把生淀粉（淀粉）转化成了熟淀粉（淀粉）。随后，经切割、调味、干燥、包装等则得最终产品。用此设备可生产膨化玉米果、膨化夹心卷、速溶米片粥、漂浮鱼饲料及其它动物饲料、大豆蛋白肉（腐竹） ，以及各种水果糖、口香糖、冻胶糖、膏质糖及海棉糖等（机头口模参数应调整，以使剪切力有所下降）。

　　如把含水较多（约20 40%）的呈粉状或捏成条块的粉状谷料加入较低剪切力的自熟式螺杆挤出机（蒸煮粉丝机）中，此时因机头口模出口较大（有时在螺杆端部还装阻尼板），物料受压及受热作用较低，但较高的压力、温度仍会使淀粉熟化、细胞破碎，挤出的物料柔呈软的糕状，用此设备可生产我们熟悉的年糕、机器米粉、豆类及薯类粉丝、油炸薯片及虾片、油炸雪米饼、果丹皮、火腿肠、地瓜糕及果糕、糯米软糖、豆沙等。

　　在挤压过程中，正因为食品原料受短时、高温、高压的剪切挤压作用，不仅使淀粉糊化、细胞破碎、蛋白质变性，并使导致食品劣变的每种酶的活性钝化，可杀灭几乎所有有害微生物，同时也使对食物的有害影响（褐变、微生素和必需的氨基酸的破坏、不良风味的产生等）趋于最小。这样的加工过程，可提高食物的消化吸收率，使淀粉类食品不易回生，便于贮藏，增加部分食品的口感。据此，还可把挤压加工用于蜂花粉、天麻等药材的细胞破壁、脱敏、杀菌及生产新颖口感好的峰花粉、天麻等保健食品上，并可用于提高一些中药材萃取率的预先破壁粉碎加工。

　　6结语在工业实训及专业实验中通过对塑料挤出机的应用拓展，丰富了学生知识，开拓了眼界，提高了学习兴趣及创新意识；而在当今就业压力凸显环境下，对食品挤出机加工的应用讲解更是激起了学生自主创业意识。显然，这是符合当今淡化专业、强化创新意识的素质教育指导思想的。我们的教学实践证明，塑料挤出机是比注射机更利于拓展应用及对学生（特别是进行工业实训的各专业学生）素质教育的更有益的教学设备，同时也是适于塑料、食品、中药材等开发研制的实验设备，很值得重视。在资金投入不足的学校，优选对教学及科研有特殊意义的通用或易于扩展应用的设备，具有特别的意义。这样的一机多用虽可能不适于专门化生产要求，但作为教学科研，却可节约设备投资，发挥了设备潜力，提高了办学效益，丰富了实验实习内容，符合当今学校管理体制及教学改革要求。

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