摘要：目前異型材彩色復(fù)合共擠正在我國(guó)興起，這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵之一在于模具設(shè)計(jì)，本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐初步探討總結(jié)了此類模具的機(jī)頭設(shè)計(jì)、定型冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模具調(diào)試。
　　關(guān)鍵詞：異型材 復(fù)合共擠 模具 設(shè)計(jì)
　　前言：
　　共擠型材成型技術(shù)是當(dāng)代應(yīng)用很廣，技術(shù)先進(jìn)的一種復(fù)合擠塑成型加工方法。它能賦予塑料型材以特殊性能，并能大幅度降低生產(chǎn)成本。
　　目前，塑窗異型材生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展開(kāi)始采用復(fù)合共擠方式生產(chǎn)彩色異型材，不僅可以豐富塑窗顏色，還可以提高表面品質(zhì)，也大大提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此項(xiàng)技術(shù)有如下特點(diǎn)：
　?。?） 充分發(fā)揮各種塑料的固有特性，表層材料可改變顏色，提高表面光亮度，提高表面硬質(zhì)。芯部材料可提高強(qiáng)度，降低配方成本。
　?。?） 多種塑料一起成型的整體技術(shù)，勿需粘接或貼合，勿需再對(duì)產(chǎn)品噴漆、噴涂等表面處理，效率高，成本低。
　　（3） 可構(gòu)成品種多、花樣新、性能優(yōu)的各種型材，以滿足特殊場(chǎng)合使用的材料。
　　此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是共擠模具設(shè)計(jì)的合理性，模具的結(jié)構(gòu)也相對(duì)于非共擠模具發(fā)生了很大變化。北京長(zhǎng)城模具數(shù)控技術(shù)公司在PVC異型材彩色復(fù)合共擠模具的生產(chǎn)實(shí)踐中，做了很多嘗試，現(xiàn)就其設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)做一簡(jiǎn)述。
　　1. 設(shè)計(jì)概述：
　　異型材彩色復(fù)合共擠模具是一種共擠模具，雖然隨著型材斷面的不同，可以選用不同的共擠方式。但由于異型材斷面的復(fù)雜性，通常采用模內(nèi)復(fù)合共擠方式，即來(lái)自兩臺(tái)擠塑機(jī)的兩種熔體經(jīng)獨(dú)立的流道在離開(kāi)口模前不遠(yuǎn)處匯合，一種熔體以極薄的厚度與另一種熔體大面積復(fù)合，并一起被擠出模外，再經(jīng)定型模及水箱冷卻成型。目前兩種熔體有的是同品種材料，也有的是不同品種或牌號(hào)、不同特性的兩種材料，使得模具設(shè)計(jì)要考慮更多的因素，對(duì)于復(fù)合共擠模具而言，復(fù)合關(guān)鍵在與機(jī)頭（口模），共擠成型的關(guān)鍵在與冷卻定型部分。
　　至于彩色復(fù)合共擠，只是復(fù)合材料的不同特性，要影響模具部分參數(shù)和結(jié)構(gòu)。目前，可見(jiàn)到異型材彩色PVC與白色PVC材料的復(fù)合、彩色PMMA與白色PVC材料的復(fù)合。
　　2. 異型材彩色復(fù)合共擠機(jī)頭設(shè)計(jì)
　　機(jī)頭是共擠出模具的核心, 異型材彩色復(fù)合共擠機(jī)頭更是如此.首先,它要構(gòu)成兩種不同料流的流道并引導(dǎo)它們匯合,形成穩(wěn)定復(fù)合料流.其次,共擠流道與主流道的交匯是加工中的難點(diǎn).如何降低加工難度是設(shè)計(jì)的
難點(diǎn).
　　2.1 . 流道設(shè)計(jì)
　　異型材彩色復(fù)合共擠機(jī)頭流道分為共擠流道和主流道兩部分，它們?cè)诮粎R之前是相互獨(dú)立的。目前，共擠流道的形式一般有衣架式流道，迷宮式流道以及容池式流道三種。它們各有其特點(diǎn)。衣架式流道比較直觀，也很簡(jiǎn)單，容易構(gòu)成合理的料流，但它與主流道的交匯密封在加工上有一定的難度。迷宮式流道結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，料流壓力損失大，但加工工藝性較
好。容池式流道與衣架式流道有點(diǎn)相似，其加工工藝性較好，但對(duì)料流的流動(dòng)性要求較高。 主流道基本上與異型材非共擠機(jī)頭流道相似，只是在共擠面上要根據(jù)產(chǎn)品斷面的不同作一些調(diào)整。
　　2.2. 主要參數(shù)的確定經(jīng)理論計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)調(diào)整確定各部分尺寸參數(shù)。
　　2.2.1 模隙
　　模隙的大小和共擠層的厚度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)共擠層的厚度越厚，模隙越大，反之則模隙越小。通常共擠層的厚度在0.2～0.5mm之間，為了適應(yīng)不同的厚度要求，模隙取中等偏上值較好。
　　2.2.2 平直段長(zhǎng)度平直段長(zhǎng)度的大小影響到料流的穩(wěn)定性，平直段長(zhǎng)度越長(zhǎng)，料流就越穩(wěn)定。但平直段過(guò)長(zhǎng)會(huì)使機(jī)頭尺寸增大。
　　2.2.3 壓縮比壓縮比的大小對(duì)共擠層的密實(shí)度有一定影響，一般應(yīng)大于3。
　　2.2.4 出口與擠出方向的夾角共擠流道出口與擠出方向的夾角，在結(jié)構(gòu)和加工工藝允許的前提下，較小為好。衣架式流道出口與擠出方向的夾角較小，在26°左右﹔迷宮式流道和容池式流道較大，接近90。 
　　2.3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意： 
 
 
　　3. 復(fù)合共擠定型冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)：
　　3.1同材質(zhì)共擠模具，由于復(fù)合部分為同材質(zhì)PVC材料，故形腔所承受的摩擦阻力應(yīng)與普通PVC型材產(chǎn)生的阻力相同，在設(shè)計(jì)上基本與普通PVC型材的定型模設(shè)計(jì)相同，只是應(yīng)考慮復(fù)合面的粘接強(qiáng)度，如在機(jī)頭設(shè)計(jì)中充分考慮了粘接強(qiáng)度問(wèn)題，在定型模中就不考慮了，在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免使型材急冷的設(shè)計(jì)思路，在第一節(jié)的復(fù)合面如遇到溝槽，應(yīng)緩慢冷卻。由于機(jī)頭分流錐作用產(chǎn)生合流區(qū)域分子排列的微小變化，減弱了結(jié)合面的粘接強(qiáng)度及熱導(dǎo)系數(shù)，定型模對(duì)型材的冷卻是由外向內(nèi)逐步冷卻的，由于PVC的線脹系數(shù)較大在0.00005 ~0.00008/℃，如急劇冷卻會(huì)導(dǎo)致在復(fù)合面產(chǎn)生相對(duì)位移，從而大大減弱了復(fù)合面的粘接強(qiáng)度，直接導(dǎo)致復(fù)合部分的脫落，同時(shí)嚴(yán)重影響了抗沖擊性能。在定型套冷卻結(jié)構(gòu)形式上無(wú)變化，只是進(jìn)水由原來(lái)的入口面進(jìn)水改為出口面進(jìn)水，由入口面排水的方法，以解決急冷問(wèn)題，同時(shí)可將水流速度放緩。如此種方法生產(chǎn)的型材抗沖擊實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生剝離現(xiàn)象時(shí)，可調(diào)整擠出工藝，適當(dāng)提高模頭溫度，以提高粘接強(qiáng)度，或適當(dāng)增加融合長(zhǎng)度，以提高粘接強(qiáng)度。
　　3.2PMMA復(fù)合共擠模具：首先應(yīng)考慮PMMA與PVC在玻璃態(tài)下的硬度及表面摩擦阻力，在玻璃態(tài)下PMMA的硬度比PVC的硬度要高一些（PVC為14左右，PMMA為17左右），相應(yīng)的定型模中應(yīng)增加相對(duì)形腔型板的硬度，設(shè)計(jì)硬度由原來(lái)的28度提高到30~32度，以抵抗PMMA對(duì)形腔的摩擦。同時(shí)也應(yīng)采用緩冷方式對(duì)型材進(jìn)行冷卻，其原理同上面所闡明的觀點(diǎn)。在定型模設(shè)計(jì)上，我們對(duì)定型模的長(zhǎng)度進(jìn)行了調(diào)整，增加了50~100mm的長(zhǎng)度，以保證共擠時(shí)的速度要求。在冷卻水的布局上我們?cè)黾恿薖MMA面的冷卻效率，這是因?yàn)镻VC與PMMA的比熱容的不同，（PVC的比熱容為1.05~1.47KJ/Kg﹒℃，PMMA的比熱容為1.47 KJ/Kg﹒℃）。還有一點(diǎn)應(yīng)值得大家注意，PMMA復(fù)合共擠層的厚度應(yīng)不大于0.5mm,最好保持在0.3~0.4mm為好,由于PMMA的脆化溫度要比PVC高出許多,故在有些型材(如90度轉(zhuǎn)角、135度轉(zhuǎn)角等)折彎復(fù)合面型材在牽引壓力下容易產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象。
　　4. 異型材彩色復(fù)合共擠模具的調(diào)試：
調(diào)試要考慮不同的模具結(jié)構(gòu)而采取不同的方法。通常先調(diào)主料，后調(diào)復(fù)合層。
　?。?） 對(duì)于簡(jiǎn)單直通式復(fù)合共擠模具，由于主料會(huì)從復(fù)合層供料腔中倒流，應(yīng)當(dāng)先以適當(dāng)較好壓力擠出復(fù)合料后再擠出主料，或同時(shí)擠出。而后先調(diào)整主料擠出系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)整、模具修理使主料出料均勻，定型成型良好，型材尺寸達(dá)到合格后，再調(diào)整復(fù)合料。再經(jīng)過(guò)調(diào)整復(fù)合共擠參數(shù)（速度、溫度等）、修理共擠流道，使復(fù)合料以適當(dāng)?shù)暮穸龋ㄓ脩粢螅?，均勻一致，牢固的?fù)合于主料表面，且表面質(zhì)量光亮，無(wú)縮痕、劃痕。
　?。?）對(duì)于設(shè)計(jì)流道較為復(fù)雜、完善的模具，可以避免主料倒流問(wèn)題，可以先不加復(fù)合料，調(diào)整主料比較方便?？尚弈Ｊ剐筒某叽缁镜轿缓?，加復(fù)合料并調(diào)試到位即可。
　　5. 經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題：
　?。?1. 壁厚不均問(wèn)題。 
 
　　                                原因：模頭復(fù)合料流道分流不均造成。
　　                               解決方法：調(diào)整模頭復(fù)合料流道壓力分配。
　　5.2. 復(fù)合層在局部出現(xiàn)尖點(diǎn)增厚現(xiàn)象。
 
　　                          原因：模頭主流道與復(fù)合料流道流量及壓力比分配不均造成。
　　                          解決方法：精細(xì)調(diào)整主流道與復(fù)合料流道回合處的壓力分配。
　　5.3. 表面出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象。
　　原因：復(fù)合料中含水量超標(biāo)造成。
　　解決方法：嚴(yán)格按照配料標(biāo)準(zhǔn)及步驟配混復(fù)合料，尤其是干燥過(guò)程的控制。
　　5.4. 表面出現(xiàn)水波紋現(xiàn)象。
　　原因：定型模氣槽未導(dǎo)角造成。
　　解決方法：將定型模氣槽迎料面導(dǎo)角R0.2
　　5.5. 復(fù)合PMMA型材表面出現(xiàn)暗紋現(xiàn)象。
　　原因：與PMMA的透光率有關(guān)，不同顏色的PMMA材料其透光率是相差很大的，從5%~80%，低透光率的PMMA材料可以不考慮此問(wèn)題。解決方法：當(dāng)透光率在35%以上時(shí)就要考慮這個(gè)問(wèn)題，就目前技術(shù)來(lái)看，尚無(wú)很好的方法解決，我們認(rèn)為可在PMMA的配料中適當(dāng)增加無(wú)機(jī)不透光粉末材料，以降低PMMA的透光率，這種方法有待于與PMMA廠家協(xié)商解決。還有就是增加PMMA的復(fù)合厚度，以減弱PMMA復(fù)合層的透光率，不過(guò)這樣做就相對(duì)地增加了材料的成本。 
　　６．結(jié)束語(yǔ)：
　　彩色復(fù)合共擠技術(shù)在我國(guó)正蓬勃興起，共擠的適用范圍也在不斷拓展，前景十分廣闊。此項(xiàng)技術(shù)必將得到不斷的完善和發(fā)展，模具設(shè)計(jì)在不斷完善和經(jīng)驗(yàn)積累中還會(huì)有新的改進(jìn)、創(chuàng)新，將為塑窗業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 

更新日期：2015-03-15

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