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              軟硬PVC異型材擠出機頭及定型裝置

              2019-01-09  來自: 河北雙達橡塑機械有限公司 瀏覽次數:1170

              高聚物被譽為20世紀人類重大的20項發明之一。由于高聚物本身具有良好的物理機械特性,因此,廣泛地應用于工農業生產、交通運輸、醫療、國防及日常生活中。隨著高聚物新型材料的不斷出現和市場上對高聚物擠出產品性能要求的不斷提高,單一組分的制品往往具有局限性,無法滿足制品的使用和加工性能、外觀等方面的特殊要求,因此,多組分的復合材料制品應運而生。

              目前,人們已經開發出多種方法制取多組分片材制品,采用共擠出工藝是簡便易行的一種方法,該方法已成為當代先進的塑料成型加工方法之一。

              而塑料異型材共擠出的目的就是要將不同性質的高聚物擠到同一型材的不同部位,從而賦予型材特殊功能要求或是獲得良好的性能,價格比,從而使產品多樣化或多功能化,以提高產品檔次,并降低成本。

              當今社會正在發展的是大口徑管材、家用耐熱制品(如車防銹涂料、計算機外殼、護墻板、窗型材)、纖維增強制品(如管材、機箱等阻燃PVC制品)以及用于包裝的硬片、膜制品,其發展進程中大都采用通用樹脂。鑒于PVC應用領域的不斷擴大,應用高性能PVC樹脂需求量日漸增加,隨著各種復合增塑劑、復合阻燃劑、耐熱改性劑、沖擊改性劑的發展,將使PVC制品打開更大的市場。

              本課題通過對異型材擠出機頭及定型裝置的設計來提高軟硬PVC異型材的產品質量和生產效率。

              1.共擠方式簡介

              軟硬共擠PVC的軟質部分(材料為改性聚氯,彈性非常好)是SPVC熱熔體經過模頭粘接在HPVC上的。軟硬共擠有兩種方式:一種是前共擠,即兩者同時從型材模具出來的,已經共擠在一起,再同時經過定型模冷卻定型成為異型材產品;另一種是后共擠,即PVC異型材與普通異型材生產一樣,只是異型材出口模經定型模冷卻成型后,入牽引之前,再將SPVC共擠到型材所需部位上。

              2.擠出機頭設計原則

              2.1內腔呈流線型。為了使塑料熔體能沿著機頭中的流道均勻平穩地流動而順利擠出,機頭的內腔應呈光滑的流線型,表面粗糙度應小于1.6-3.2米。

              2.2足夠的壓縮比。為使制品密實和消除因分流器支架造成的結合縫,根據制品和塑料種類不同,應設計足夠的壓縮比。

              2.3正確的截面形狀和尺寸。由于塑料的物理性能和壓力、溫度等因素引起的離模膨脹效應,及由于牽引作用引起的收縮效應使得機頭的成型區截面形狀和尺寸并非塑件所要求的截面形狀和尺寸,因此設計時,要對口模進行適當的形狀和尺寸補償,合理確定流道尺寸,控制口模成型長度,獲得正確的截面形狀及尺寸。

              2.4合理的選擇材料。機頭內的流道與流動的塑料熔體相接觸,磨損較大;有的塑料在高溫成型過程中還會產生化學氣體,腐蝕流道。因此為提高機頭的使用壽命,機頭材料應選擇耐磨、耐腐蝕、硬度高的鋼材或合金鋼。

              2.5參數的確定。

              (1)定型模長度實踐表明,當異型材壁厚達2.5-3.5mm范圍時,定型??傞L度在1600-2600mm,這將給加工帶來重大困難。為此,常將定型模分成多段制造,然后組裝使用。

              (2)定型模型腔尺寸由于異型材型坯在定型過程中,要經歷冷卻收縮和牽引拉長的變化,致使定型后的異型材的截面尺寸變小,故定型模徑向尺寸必須適當放大,尺寸放大的依據,是異型材定型收縮率。

              3.設計要點

              3.1口模與制品形狀的關系。口模的截面形狀與制品的截面形狀并不一致,這是因為異型孔各壁面與尖角部的流速不相等,其尖角部分流出的流量小于其直邊部分,所以口模的形狀應在直壁部收縮。

              3.2機頭結構參數。分流器擴張角對于成型條件要求嚴格的塑料如硬聚氯乙烯等應盡量控制在60左右;機頭壓縮比=3-13;壓縮角=25-50。

              3.3口模的尺寸設計。異型材的壁厚如不完全一致時,則厚的部位流量大、阻力小。當牽引的速度按厚的部位的速度進行時,則薄的部位就更薄。反之則厚的部位出現曲折波浪。這種現象可以通過改變口模定型段的長度來解決。然而這種設計數據與實際很難一致,必須經過試模后修正。

              口模與實際制品尺寸的關系是隨著物料種類、成型溫度、成型速度及混煉狀況等而變的,并無確定的規則。

              4.異型材的定型方式

              4.1多板式定型。多板式定型是簡單的一種形式,將多塊厚度為3-5mm的黃銅板或鋁板,以逐漸加大的間隔放置在水槽中。板的中央開出逐漸減小的成形形狀的孔。使從口模擠出的型材穿過定型板,邊冷卻邊定型??紤]到冷卻后的異型材還會收縮,所以一塊定型板的形孔要比型材成型后的尺寸放大2%-3%。

              4.2加壓定型。亦稱壓縮空氣外定型,通常僅適用于當量直徑大于25mm以上的中空異型材。定型模與擠出型材之間的接觸,靠空氣壓力(0.02-0.1MPa)。壓縮空氣由機頭芯模1導入型材內,并用浮塞封閉。采用此種定型方法時,由于定型模與管材的接觸面長,而且管內有壓力,所以成形的型材外表面尺寸精度較高而且表面粗糙度值較低。

              4.3真空定型。亦稱真空外定型。型材與定型模間的緊密接觸,是靠給定型模周圍壁上的細孔或縫口抽真空來達到。在型材內無浮塞,只需維持大氣壓力即可。對于閉式空心型材,通常串聯幾個定型裝置,例如窗用異型材的定型裝置就分3段,每段約長400-500mm。當型材引入第1段中,由于受到拉擠壓力而發生塑性變形,并沿模壁貼合形成與定型橫截面相一致的型材外形。若想在型材上形成溝槽、突緣或凸起,可留在定型模的后一段進行,以減少卡塞的危險。

              5.模具設計方案

              5.1共擠模具設計。軟硬共擠異型材模具,可以看作是普通異型材模再加工軟料的共擠流道或定型型腔與之相銜接,所以軟硬共擠異型材模具設計并不十分復雜。

              5.2共擠聯接頭的設計。共擠聯接頭是聯主機和共擠機的紐帶,簡稱共擠頭,其一端與共擠出聯接,另一端與模頭聯接。一般a角小于60℃,L的長度不宜長,一般在40~100mm之間選取。L過長,會造成SPVC熔體阻力過大,物料停滯時間過長而分解,L過短,會造成SPVC熔體塑化不良而影生產和產品質量。

              5.3模具調試。先將軟硬共擠PVC異型材模具在不考慮軟質共擠的情況下,按平時調試普通PVC異型材模具調試方法進行調試,當普通PVC異型材的外形和尺寸接近圖紙和標準要求時,再打開共擠機看軟質部分機頭出料情況和定型模通過情況,由于SPVC熔體在機頭內流動性非常好,模具制作時機頭流道尺寸,包括流道走向、分流、分流設計的流道的長短、板板之間接口的幾何形狀、尺寸等與設計略有區別,致使SPVC出料可能出現兩股(壓條是四股)。SPVC料坯長短比例與產品圖對應的尺寸比例差別稍大,此時,SPVC料坯長短尺寸就成修正模頭的依據。

              機頭內軟硬共流體流道的長度對軟硬共擠產品的撕裂強度有著直接的關系,本人認為這種關系比軟硬各部分的接合表面積與撕裂強度的關系還要密切,但軟硬共流體流道的長度又受兩熔體在機頭內互不竄位的限制,因此修模時要根據經驗謹慎把握,否則會功虧一簣。

              在定型模中軟質PVC型坯是不宜用真空定型的,因為軟質與硬質的熱熔體從接合面處容易撕裂或堵模,那么SPVC型坯靠什么定型呢?這就是要在定型模入口處加上一個淋水裝置,讓冷卻水能連續均勻地淋在SPVC型坯表面,使其表面產生一層硬化層,然后進入定型模,在定型模型腔冷卻定型。當然若不要淋水裝置,就必須在定型模入口部分作一些處理,使SPVC料坯不堵模,不撕裂而又能較好地冷卻定型。

              SPVC部分的定型模型腔不宜緊,否則SPVC料坯就通過不了,即使暫時通過了,若整個生產線稍有一個因素波動,也容易造成堵模,這時必須放大定型模中SPVC料坯通過部分的型腔尺寸,才能解決。

              6.模具以外的幾個問題。

              6.1PVC異型材的原料配方對軟硬共擠部分的撕裂強度是有明顯影響的,外潤滑劑的品種和用量對軟硬共擠部分的影響必須重視。

              6.2共擠SPVC粒料的配方體系所承受是不容忽視的。如SPVC中穩定體系所能承受的耐溫程度。潤滑體系的適量與平衡要保證SPVC熔體塑化良好,少粘口模、共擠產品的撕裂強度符合要求。

              6.3軟硬共擠PVC異型材的生產對生產線的工藝溫度要求比較苛刻,特別是機頭溫度。機頭溫度過低,塑化不足,硬PVC異型材強度和表面光澤度不好,軟硬共擠部分打皺,機頭出料的持續穩定性差;機頭溫度過高,SPVC熔體粘度低,易分解發泡,粘口模較嚴重,而且軟硬共擠異型材的撕裂強度明顯降低。因此,軟硬共擠PVC異型材生產過程中,必須仔細觀察。耐心地調整適宜的主機、共擠機轉速和工藝溫度,保證合格的產品生產。

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