塑料異型材包容共擠流道的設計

肖學仕

中國船舶重工集團第716研究所杰瑞模具公司、江蘇連云港222006

 

前　　言

 　　隨著國內PVC塑料異型材的普及，人們不但對其功用提出了更高的要求，而且對它的外觀和裝飾性也越來越重視。包容共擠技術主要就是為了讓模具實現多種顏色的物料共擠的技術。它可以按照客戶的需求在原單一色彩的塑料異型材的主基料上局部或全部表面共擠上不同顏色的物料，以增加其裝飾性，當然也可以共擠具有特殊理化性能的物料以滿足其特殊性能的需要。
 　　包容共擠技術的關鍵就是在原成熟的塑料異型材擠出模具的基礎上，在口模流道中另外增加共擠物料的流道，以實現不同需求的一種前共擠技術。筆者根據多年的設計和調試經驗，就塑料異型材包容共擠技術中口模共擠流道的設計談一些體會。

包容共擠流道

 　　具體到某個塑料異型材截面包容共擠，根據包容面的大小和位置不同，可分為局部表面包容和全表面包容。
 　　1、局部包容共擠流道
 　　局部包容大多采用迷宮式共擠流道，即在非共擠模的前三件模板上增加共擠流道。圖一為美式框異型材截面圖，陰影部分是厚0.2～0.4mm的局部包容共擠層，基料是厚為1.6mm 的PVC白料，在成功保證白料均勻穩定擠出的情況下，如圖一在陰影部分要求共擠其他不同的物料?，F采用如下共擠流道來實現。

　　圖二為模板1 的型腔和共擠流道圖，圖中表達了共擠物料如何與主料匯流的方式。即料流先有一個對共擠料儲備加壓均勻分流的過程，物料在共擠流道中逐步壓縮，通過8mm 寬0.5mm 厚的平直段實現共擠匯流。在截面的突變或邊角處共擠流道為了避免共擠的死角，采用小流道靠近這些部位去補充物料。

　　圖三為模板2 的型腔和共擠流道圖。在這塊板上共擠物料得到壓縮后均勻分流，重點保證共擠物料在共擠壓力下消除邊界效應的影響。為了便于修整流道并加了3 處2.5mm厚的限流筋。共擠孔出料的位置對應于模板3 的流道，要設計在各個邊角都能均勻供料的地方。

　　圖四為模板3 的型腔和共擠流道圖。在這塊板上共擠物料由模板2 導人，在這里對物料進行儲備加壓，由于模板2的背壓作用使物料得到壓縮。此流道中采用圓弧狀，亦為保證物料快速的流動和初步的分流。設計時要根據不同部位共擠料流的需求量斟酌流道的尺寸放量，因為它會從源頭上影響共擠層的均勻性。
 　　圖五為模板1/2/3 三件局部包容共擠模板部裝示意圖。共擠物料由模板2 頂端共擠對接孔和流道進入模板3，通過模板3 流道的壓縮初步分流再返流模板2，再由模板2 到達模板1 的共擠流道，經過細化分流后完成與主基料的匯流形成共擠層。共擠模板在物料流動方向應避免有死角和急劇的流道突變。與共擠模板裝配的其余模板按常規的異型材模具設計保證基料的出料均勻即可。
 　　2、全包容共擠流道

　　全包容大多采用迷宮式網狀共擠流道，現以下圖為例來說明。圖六為方管截面圖，陰影部分是厚0.3～0.5mm的全包容共擠層，基料是厚為2.5mm的PVC 白料，在成功保證白料均勻正常擠出的情況下，如圖六在陰影部分要求共擠其它不同的物料?，F將采用如下共擠流道。
 　　圖七為全包容模板一。全包容對流道的均勻一致性要求很高，否則四周的共擠層難以做到均勻，因此對流道的加工要特別注意其對稱一致。在此流道中最有別于局部包容的是靠近出口匯梳的部位有3mm 寬的物料平衡槽，由于共擠面大流道難免會有一定的誤差，料流到達此處會自動調節前面流道帶來的不均勻影響。
 　　圖八為模板二的型腔和共擠流道圖。模板一和模板二的流道幾近相同，在裝配后形成圓柱形的共擠流道，這樣能充分保證共擠物料在流道中有足夠的壓力和物料的后續補充。模板二的物料由模板左右2-Φ12 的異型孔流入。使料流由二束分為四束。模板一和模板二的C-C 剖視圖表明物料在流道中是逐步壓縮的，匯流處有5mm 寬0.8mm厚的平直段。流道要嚴格對稱加工。
 　　圖九為模板三的型腔和共擠流道圖。在這塊板上共擠物料由模板二導入，在這里對物料進行儲備加壓后，由模板二的左右2-Φ12 孔出料，使料流由一束分為二束。此流道的對稱與否會嚴重影響后續的進一步對稱分流。
 　　圖十為模板一/二/三共三件全包容共擠模板部裝示意圖。共擠物料由模板二頂端共擠孔和共擠流道進入模板三，在模板三中經過分流，到達模板二的出口就形成四束料流，它們從對稱的四個方位同時共擠，模板二又與模板氣共擠流道配合形成柱狀流道。全包容共擠流道由于共擠面大，柱狀流道對均勻壓力和充分供料都比較有利，通過最終的儲料壓縮和再平衡后完成與主基料的匯流，形成共擠層。同樣，共擠模板在物料流動方向應避免有死角和急劇的流道突變，確保在共擠料較多的流道內物料流動順暢，既不能有大的阻力和背壓致使出現糊料現象，也不能使背壓太小導致塑化不夠共擠不勻。與共擠模板裝配的其余模板按常規的異型材模具設計保證基料的出料均勻即可。

結　束　語

 　　局部包容共擠和全包容共擠流道的設計，從以上舉例來看它們的結構形式都各有特色，但從原理上講彼此是相同的。共擠流道同非共擠流道原理上說也是一致的。即由共擠機擠出的共擠物料，由共擠孔進入共擠流道，在流道中先進行儲料和初步的分流，接著在流道中設計壓縮加壓段。物料在這一段中經過一定的壓力消除其邊界效應的影響，以達到料流充分充滿流道的各個邊角。而后再設計一段料流均勻平衡段，進一步均勻分流并消除前面流道所帶來的不穩定因素和不均勻影響等。通過平衡段的物料再根據共擠層的厚度確定平直的間隙和寬度。對邊角部位料流的缺陷還可以通過增加小流道的辦法進行補償。再有口模主間隙流道中模板二要對基料按共擠層的厚度要求進行限流以便給共擠層留出共擠間隙。
 　　當然包容共擠模具設計的成功與否，共擠流道要設計好之外，模具的主基料工作狀態首先要十分穩定。其次對共擠機的各種性能和參數的設置以及共擠物料的特性等等也都要有很好的把握。

< 返回 >