软硬PVC异型材挤出机头及定型装置

2019-01-09  来自: 河北双达橡塑机械有限公司 浏览次数:875

高聚物被誉为20世纪人类重大的20项发明之一。由于高聚物本身具有良好的物理机械特性,因此,广泛地应用于工农业生产、交通运输、医疗、国防及日常生活中。随着高聚物新型材料的不断出现和市场上对高聚物挤出产品性能要求的不断提高,单一组分的制品往往具有局限性,无法满足制品的使用和加工性能、外观等方面的特殊要求,因此,多组分的复合材料制品应运而生。

目前,人们已经开发出多种方法制取多组分片材制品,采用共挤出工艺是简便易行的一种方法,该方法已成为当代先进的塑料成型加工方法之一。

而塑料异型材共挤出的目的就是要将不同性质的高聚物挤到同一型材的不同部位,从而赋予型材特殊功能要求或是获得良好的性能,价格比,从而使产品多样化或多功能化,以提高产品档次,并降低成本。

当今社会正在发展的是大口径管材、家用耐热制品(如车防锈涂料、计算机外壳、护墙板、窗型材)、纤维增强制品(如管材、机箱等阻燃PVC制品)以及用于包装的硬片、膜制品,其发展进程中大都采用通用树脂。鉴于PVC应用领域的不断扩大,应用高性能PVC树脂需求量日渐增加,随着各种复合增塑剂、复合阻燃剂、耐热改性剂、冲击改性剂的发展,将使PVC制品打开更大的市场。

本课题通过对异型材挤出机头及定型装置的设计来提高软硬PVC异型材的产品质量和生产效率。

1.共挤方式简介

软硬共挤PVC的软质部分(材料为改性聚氯,弹性非常好)是SPVC热熔体经过模头粘接在HPVC上的。软硬共挤有两种方式:一种是前共挤,即两者同时从型材模具出来的,已经共挤在一起,再同时经过定型模冷却定型成为异型材产品;另一种是后共挤,即PVC异型材与普通异型材生产一样,只是异型材出口模经定型模冷却成型后,入牵引之前,再将SPVC共挤到型材所需部位上。

2.挤出机头设计原则

2.1内腔呈流线型。为了使塑料熔体能沿着机头中的流道均匀平稳地流动而顺利挤出,机头的内腔应呈光滑的流线型,表面粗糙度应小于1.6-3.2米。

2.2足够的压缩比。为使制品密实和消除因分流器支架造成的结合缝,根据制品和塑料种类不同,应设计足够的压缩比。

2.3正确的截面形状和尺寸。由于塑料的物理性能和压力、温度等因素引起的离模膨胀效应,及由于牵引作用引起的收缩效应使得机头的成型区截面形状和尺寸并非塑件所要求的截面形状和尺寸,因此设计时,要对口模进行适当的形状和尺寸补偿,合理确定流道尺寸,控制口模成型长度,获得正确的截面形状及尺寸。

2.4合理的选择材料。机头内的流道与流动的塑料熔体相接触,磨损较大;有的塑料在高温成型过程中还会产生化学气体,腐蚀流道。因此为提高机头的使用寿命,机头材料应选择耐磨、耐腐蚀、硬度高的钢材或合金钢。

2.5参数的确定

(1)定型模长度实践表明,当异型材壁厚达2.5-3.5mm范围时,定型模总长度在1600-2600mm,这将给加工带来重大困难。为此,常将定型模分成多段制造,然后组装使用。

(2)定型模型腔尺寸由于异型材型坯在定型过程中,要经历冷却收缩和牵引拉长的变化,致使定型后的异型材的截面尺寸变小,故定型模径向尺寸必须适当放大,尺寸放大的依据,是异型材定型收缩率。

3.设计要点

3.1口模与制品形状的关系。口模的截面形状与制品的截面形状并不一致,这是因为异型孔各壁面与尖角部的流速不相等,其尖角部分流出的流量小于其直边部分,所以口模的形状应在直壁部收缩。

3.2机头结构参数。分流器扩张角对于成型条件要求严格的塑料如硬聚氯乙烯等应尽量控制在60左右;机头压缩比=3-13;压缩角=25-50。

3.3口模的尺寸设计。异型材的壁厚如不完全一致时,则厚的部位流量大、阻力小。当牵引的速度按厚的部位的速度进行时,则薄的部位就更薄。反之则厚的部位出现曲折波浪。这种现象可以通过改变口模定型段的长度来解决。然而这种设计数据与实际很难一致,必须经过试模后修正。

口模与实际制品尺寸的关系是随着物料种类、成型温度、成型速度及混炼状况等而变的,并无确定的规则。

4.异型材的定型方式

4.1多板式定型。多板式定型是简单的一种形式,将多块厚度为3-5mm的黄铜板或铝板,以逐渐加大的间隔放置在水槽中。板的中央开出逐渐减小的成形形状的孔。使从口模挤出的型材穿过定型板,边冷却边定型。考虑到冷却后的异型材还会收缩,所以一块定型板的形孔要比型材成型后的尺寸放大2%-3%。

4.2加压定型。亦称压缩空气外定型,通常仅适用于当量直径大于25mm以上的中空异型材。定型模与挤出型材之间的接触,靠空气压力(0.02-0.1MPa)。压缩空气由机头芯模1导入型材内,并用浮塞封闭。采用此种定型方法时,由于定型模与管材的接触面长,而且管内有压力,所以成形的型材外表面尺寸精度较高而且表面粗糙度值较低。

4.3真空定型。亦称真空外定型。型材与定型模间的紧密接触,是靠给定型模周围壁上的细孔或缝口抽真空来达到。在型材内无浮塞,只需维持大气压力即可。对于闭式空心型材,通常串联几个定型装置,例如窗用异型材的定型装置就分3段,每段约长400-500mm。当型材引入第1段中,由于受到拉挤压力而发生塑性变形,并沿模壁贴合形成与定型横截面相一致的型材外形。若想在型材上形成沟槽、突缘或凸起,可留在定型模的后一段进行,以减少卡塞的危险。

5.模具设计方案

5.1共挤模具设计。软硬共挤异型材模具,可以看作是普通异型材模再加工软料的共挤流道或定型型腔与之相衔接,所以软硬共挤异型材模具设计并不十分复杂。

5.2共挤联接头的设计。共挤联接头是联主机和共挤机的纽带,简称共挤头,其一端与共挤出联接,另一端与模头联接。一般a角小于60℃,L的长度不宜长,一般在40~100mm之间选取。L过长,会造成SPVC熔体阻力过大,物料停滞时间过长而分解,L过短,会造成SPVC熔体塑化不良而影生产和产品质量。

5.3模具调试。先将软硬共挤PVC异型材模具在不考虑软质共挤的情况下,按平时调试普通PVC异型材模具调试方法进行调试,当普通PVC异型材的外形和尺寸接近图纸和标准要求时,再打开共挤机看软质部分机头出料情况和定型模通过情况,由于SPVC熔体在机头内流动性非常好,模具制作时机头流道尺寸,包括流道走向、分流、分流设计的流道的长短、板板之间接口的几何形状、尺寸等与设计略有区别,致使SPVC出料可能出现两股(压条是四股)。SPVC料坯长短比例与产品图对应的尺寸比例差别稍大,此时,SPVC料坯长短尺寸就成修正模头的依据。

机头内软硬共流体流道的长度对软硬共挤产品的撕裂强度有着直接的关系,本人认为这种关系比软硬各部分的接合表面积与撕裂强度的关系还要密切,但软硬共流体流道的长度又受两熔体在机头内互不窜位的限制,因此修模时要根据经验谨慎把握,否则会功亏一篑。

在定型模中软质PVC型坯是不宜用真空定型的,因为软质与硬质的热熔体从接合面处容易撕裂或堵模,那么SPVC型坯靠什么定型呢?这就是要在定型模入口处加上一个淋水装置,让冷却水能连续均匀地淋在SPVC型坯表面,使其表面产生一层硬化层,然后进入定型模,在定型模型腔冷却定型。当然若不要淋水装置,就必须在定型模入口部分作一些处理,使SPVC料坯不堵模,不撕裂而又能较好地冷却定型。

SPVC部分的定型模型腔不宜紧,否则SPVC料坯就通过不了,即使暂时通过了,若整个生产线稍有一个因素波动,也容易造成堵模,这时必须放大定型模中SPVC料坯通过部分的型腔尺寸,才能解决。

6.模具以外的几个问题

6.1PVC异型材的原料配方对软硬共挤部分的撕裂强度是有明显影响的,外润滑剂的品种和用量对软硬共挤部分的影响必须重视。

6.2共挤SPVC粒料的配方体系所承受是不容忽视的。如SPVC中稳定体系所能承受的耐温程度。润滑体系的适量与平衡要保证SPVC熔体塑化良好,少粘口模、共挤产品的撕裂强度符合要求。

6.3软硬共挤PVC异型材的生产对生产线的工艺温度要求比较苛刻,特别是机头温度。机头温度过低,塑化不足,硬PVC异型材强度和表面光泽度不好,软硬共挤部分打皱,机头出料的持续稳定性差;机头温度过高,SPVC熔体粘度低,易分解发泡,粘口模较严重,而且软硬共挤异型材的撕裂强度明显降低。因此,软硬共挤PVC异型材生产过程中,必须仔细观察。耐心地调整适宜的主机、共挤机转速和工艺温度,保证合格的产品生产。

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