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塑料异型材包容共挤流道的设计

发布时间:2007-05-01
 

 肖学仕

中国船舶重工集团第716研究所杰瑞模具公司、江苏连云港222006

 

                前  言
   随着国内PVC塑料异型材的普及,人们不但对其功用提出了更高的要求,而且对它的外观和装饰性也越来越重视。包容共挤技术主要就是为了让模具实现多种颜色的物料共挤的技术。它可以按照客户的需求在原单一色彩的塑料异型材的主基料上局部或全部表面共挤上不同颜色的物料,以增加其装饰性,当然也可以共挤具有特殊理化性能的物料以满足其特殊性能的需要。
   包容共挤技术的关键就是在原成熟的塑料异型材挤出模具的基础上,在口模流道中另外增加共挤物料的流道,以实现不同需求的一种前共挤技术。笔者根据多年的设计和调试经验,就塑料异型材包容共挤技术中口模共挤流道的设计谈一些体会。
                包容共挤流道
   具体到某个塑料异型材截面包容共挤,根据包容面的大小和位置不同,可分为局部表面包容和全表面包容。
   1、局部包容共挤流道
   局部包容大多采用迷宫式共挤流道,即在非共挤模的前三件模板上增加共挤流道。图一为美式框异型材截面图,阴影部分是厚0.2~0.4mm的局部包容共挤层,基料是厚为1.6mm 的PVC白料,在成功保证白料均匀稳定挤出的情况下,如图一在阴影部分要求共挤其他不同的物料。现采用如下共挤流道来实现。

  图二为模板1 的型腔和共挤流道图,图中表达了共挤物料如何与主料汇流的方式。即料流先有一个对共挤料储备加压均匀分流的过程,物料在共挤流道中逐步压缩,通过8mm 宽0.5mm 厚的平直段实现共挤汇流。在截面的突变或边角处共挤流道为了避免共挤的死角,采用小流道靠近这些部位去补充物料。

  图三为模板2 的型腔和共挤流道图。在这块板上共挤物料得到压缩后均匀分流,重点保证共挤物料在共挤压力下消除边界效应的影响。为了便于修整流道并加了3 处2.5mm厚的限流筋。共挤孔出料的位置对应于模板3 的流道,要设计在各个边角都能均匀供料的地方。

  图四为模板3 的型腔和共挤流道图。在这块板上共挤物料由模板2 导人,在这里对物料进行储备加压,由于模板2的背压作用使物料得到压缩。此流道中采用圆弧状,亦为保证物料快速的流动和初步的分流。设计时要根据不同部位共挤料流的需求量斟酌流道的尺寸放量,因为它会从源头上影响共挤层的均匀性。
   图五为模板1/2/3 三件局部包容共挤模板部装示意图。共挤物料由模板2 顶端共挤对接孔和流道进入模板3,通过模板3 流道的压缩初步分流再返流模板2,再由模板2 到达模板1 的共挤流道,经过细化分流后完成与主基料的汇流形成共挤层。共挤模板在物料流动方向应避免有死角和急剧的流道突变。与共挤模板装配的其余模板按常规的异型材模具设计保证基料的出料均匀即可。
   2、全包容共挤流道

  全包容大多采用迷宫式网状共挤流道,现以下图为例来说明。图六为方管截面图,阴影部分是厚0.3~0.5mm的全包容共挤层,基料是厚为2.5mm的PVC 白料,在成功保证白料均匀正常挤出的情况下,如图六在阴影部分要求共挤其它不同的物料。现将采用如下共挤流道。
   图七为全包容模板一。全包容对流道的均匀一致性要求很高,否则四周的共挤层难以做到均匀,因此对流道的加工要特别注意其对称一致。在此流道中最有别于局部包容的是靠近出口汇梳的部位有3mm 宽的物料平衡槽,由于共挤面大流道难免会有一定的误差,料流到达此处会自动调节前面流道带来的不均匀影响。
   图八为模板二的型腔和共挤流道图。模板一和模板二的流道几近相同,在装配后形成圆柱形的共挤流道,这样能充分保证共挤物料在流道中有足够的压力和物料的后续补充。模板二的物料由模板左右2-Φ12 的异型孔流入。使料流由二束分为四束。模板一和模板二的C-C 剖视图表明物料在流道中是逐步压缩的,汇流处有5mm 宽0.8mm厚的平直段。流道要严格对称加工。
   图九为模板三的型腔和共挤流道图。在这块板上共挤物料由模板二导入,在这里对物料进行储备加压后,由模板二的左右2-Φ12 孔出料,使料流由一束分为二束。此流道的对称与否会严重影响后续的进一步对称分流。
   图十为模板一/二/三共三件全包容共挤模板部装示意图。共挤物料由模板二顶端共挤孔和共挤流道进入模板三,在模板三中经过分流,到达模板二的出口就形成四束料流,它们从对称的四个方位同时共挤,模板二又与模板气共挤流道配合形成柱状流道。全包容共挤流道由于共挤面大,柱状流道对均匀压力和充分供料都比较有利,通过最终的储料压缩和再平衡后完成与主基料的汇流,形成共挤层。同样,共挤模板在物料流动方向应避免有死角和急剧的流道突变,确保在共挤料较多的流道内物料流动顺畅,既不能有大的阻力和背压致使出现糊料现象,也不能使背压太小导致塑化不够共挤不匀。与共挤模板装配的其余模板按常规的异型材模具设计保证基料的出料均匀即可。
                  结 束 语
   局部包容共挤和全包容共挤流道的设计,从以上举例来看它们的结构形式都各有特色,但从原理上讲彼此是相同的。共挤流道同非共挤流道原理上说也是一致的。即由共挤机挤出的共挤物料,由共挤孔进入共挤流道,在流道中先进行储料和初步的分流,接着在流道中设计压缩加压段。物料在这一段中经过一定的压力消除其边界效应的影响,以达到料流充分充满流道的各个边角。而后再设计一段料流均匀平衡段,进一步均匀分流并消除前面流道所带来的不稳定因素和不均匀影响等。通过平衡段的物料再根据共挤层的厚度确定平直的间隙和宽度。对边角部位料流的缺陷还可以通过增加小流道的办法进行补偿。再有口模主间隙流道中模板二要对基料按共挤层的厚度要求进行限流以便给共挤层留出共挤间隙。
   当然包容共挤模具设计的成功与否,共挤流道要设计好之外,模具的主基料工作状态首先要十分稳定。其次对共挤机的各种性能和参数的设置以及共挤物料的特性等等也都要有很好的把握。

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