直紋板材擠塑成型工藝及其口模計(jì)算

1、直紋板材擠塑成型工藝及其口模計(jì)算直紋板材是塑料行業(yè)最近幾年推出的新產(chǎn)品，它已經(jīng)廣泛的被用于化工防腐、包裝、襯墊、絕緣、和建筑材料。特便是用作防潮用的排水板，它已經(jīng)廣泛用于高層建筑、高速公路和改造沙漠。再配上各種顏色后，可用于豪華的耐磨地毯和裝飾板。 直紋板材的種類很多，按直紋的斷面形狀可設(shè)計(jì)成三角形、矩形，梯形、鋸齒形、瓦楞性和其它異性，或者多種斷面形狀的組合，如圖1所示。 按一面有直紋還是兩面有直紋，又分為單面直紋板材和雙面直紋板材。寬度一般在0.25mm至15mm。 款度可根據(jù)需要選取不同的規(guī)格，現(xiàn)在大直徑擠塑機(jī)可擠出2m多寬的直紋板材。 特別有價(jià)值的是幾乎所有的熱塑性塑料的再生料。如抗沖

2、聚苯乙烯、聚乙烯等塑料的再生料均可用來(lái)制作直紋板材。 直紋板材的方法有兩種：一是擠出法；二是層壓法。 采用擠出法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。只要一臺(tái)擠塑機(jī)，一個(gè)冷卻槽和一套能調(diào)速的牽引裝置，就可以組成一條生產(chǎn)線。連續(xù)生產(chǎn)，以上海擠塑機(jī)廠制造的Ø90mm擠出機(jī)為例，其產(chǎn)量可以達(dá)到250kg/h。 但是采用擠出法生產(chǎn)直紋板材有連個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題要解決。第一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是要根據(jù)擠出機(jī)的性能和直紋板材的斷面形狀設(shè)計(jì)一個(gè)理想的擠塑機(jī)頭（即塑模），第二個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是要根據(jù)原料、設(shè)備、制品的特點(diǎn)和性能調(diào)試出一套合理的擠塑成型工藝。1 擠塑機(jī)頭的設(shè)計(jì)在實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，由于塑料的物理性能和壓力、溫度等因素的影

3、響，機(jī)頭成型部分的斷面形狀與制品的相應(yīng)的斷面形狀將有很大的差異。如用正方形的口模，擠出的制品的斷面形狀將是近似圓形，當(dāng)采用三角形口模，擠出的卻是三邊呈方形的斷面形狀的制品，如圖2所示。這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為畸變。產(chǎn)生畸變的主要原因是熔融料在型腔內(nèi)的流速不均，和出模后膨脹等造成的。因?yàn)槿廴诹显谥奔y板材擠出模型腔內(nèi)流動(dòng)屬于二維流動(dòng)，對(duì)于二維流動(dòng)僅僅當(dāng)流體是牛頓流體是才能對(duì)三角形、矩形、橢圓形等幾種簡(jiǎn)單的斷面求解，對(duì)非牛頓流體只能求的近似解，對(duì)重復(fù)的三角形、矩形、橢圓形等組合直紋板材型腔還不能求解；加上在直紋板材擠出流體出模后的膨脹是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，目前尚無(wú)完善的計(jì)算方法，所以，一般都憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，

4、然后通過(guò)時(shí)間再進(jìn)行修正。跟據(jù)我們的調(diào)研，到目前為止，所有參考書(shū)所提供的數(shù)據(jù)都偏小，不能解決直紋板材口模設(shè)計(jì)的問(wèn)題。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)直紋板材擠出模時(shí)，修正了有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，較好的處理了這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)出了具有正確形狀的口模。以矩形直紋板材的口模設(shè)計(jì)為例，將我們所確定的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹如下：（如圖3所示）1.1 狹縫寬度W的選擇 應(yīng)注意考慮熔體彈性冷卻收縮和牽引速度對(duì)制品厚度T的影響。按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可?。?W=(1.62)T (1)1.2 狹縫高度H的考慮 按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可取： H=W=(1.62)T (2)1.3 成型長(zhǎng)度的選擇應(yīng)注意考慮熔融料在進(jìn)口處不發(fā)生紊亂，同時(shí)，應(yīng)使料流產(chǎn)生相當(dāng)?shù)膲毫?，以保證物料的進(jìn)一步均

5、勻塑化和制品的密實(shí)，但也不能太長(zhǎng)，否這會(huì)降低產(chǎn)量。 按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可取： L=(5070)T (3)成型長(zhǎng)度L壓力降P與總流量Q的關(guān)系用下式進(jìn)行計(jì)算： L=P (4)式中， 流動(dòng)系數(shù)；K=1/，是流體的粘度系數(shù)； 口模的橫向總寬度； =i(W+V)，W是狹縫寬度，V是狹縫間隔，i是狹縫系數(shù)； 狹縫平均高度；n 是流動(dòng)指數(shù)，取決于流體的種類。 牛頓流體 n=1 低密度聚乙烯 n=2 聚丙烯 n=3 聚氯乙烯 n=34 單位時(shí)間的流量，與擠塑機(jī)有關(guān)，直徑Ø90的擠塑機(jī)流量為250kg/h，也可以按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （5）式中： 塑料堆松比例（） D螺桿直徑 螺桿計(jì)量段深度（cm） N螺桿轉(zhuǎn)速

6、（） P 壓力降，可用下公式計(jì)算： P= (6) 進(jìn)入機(jī)頭型腔壓力（與擠塑機(jī)有關(guān)） 低壓機(jī)頭 中壓機(jī)頭 高壓機(jī)頭 以上也可用下式進(jìn)行計(jì)算： (7)式中： 擠出機(jī)螺桿槽中物料熔體粘度（） 螺桿計(jì)量段長(zhǎng)度（cm） N 螺桿轉(zhuǎn)速（） 螺桿螺旋角 P 口模處的擠出壓力，異型材料取 1.4 口模的橫向總寬度B的選擇應(yīng)考慮流體處口模后的膨脹、下垂、牽引力引起的變形，按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可?。?(8) B制品的橫向總寬度1.5 口模中的狹縫的分布 應(yīng)考慮中間變形小，兩邊變形大，兩狹縫之間的間隔V也要中間小，向兩邊逐步遞增按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可?。?i=1，2，3···i (9) 則 B= (10)

7、此外，還要注意三點(diǎn)：第一點(diǎn)， 型腔內(nèi)的過(guò)渡部分的流道應(yīng)盡量平滑，使其成流線性，以免物料在流道中停滯而發(fā)生分解。第二點(diǎn)， 無(wú)論過(guò)渡部分橫截面變化如何，熔體在流出定型部分時(shí)，其橫截面上的各點(diǎn)在全程所受的剪切最好相等。第三點(diǎn)， 機(jī)頭和口模應(yīng)有足夠的剛度，以免在工作壓力下使流道變形，從結(jié)合處往外溢料。2 合理的擠塑成型工藝進(jìn)行模具設(shè)計(jì)也和其他設(shè)計(jì)一樣，必須仔細(xì)考慮成型工藝，根據(jù)成形工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)但是不論你考慮的如何細(xì)致，在生產(chǎn)過(guò)程中許多假定與實(shí)際情況仍有較大差別，需要工藝定型。直紋板材擠塑模的設(shè)計(jì)也一樣。在設(shè)計(jì)時(shí)，雖然我們也要考慮許多成型工藝，但是有以下問(wèn)題仍需要引起注意和進(jìn)行摸索。a 前面我們假定熔融料是牛頓流體，而大多數(shù)聚合物不屬于牛頓流體，它們的應(yīng)力張量和形變速率之間的關(guān)系不是線性關(guān)系，不滿足牛頓粘度定律，不能用： （11）關(guān)系表達(dá)式，而要用 （12）的關(guān)系式表示。其中，為單位面積上的應(yīng)力，m、n為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此收集來(lái)的各種廢塑料必須分類保管和加工成再生粒子，并分別加以利用，不要混用，因?yàn)樗鼈兊奈锢硇阅芨鞑幌嗤?。聚合物熔體的粘度象液體的粘度那樣，一般會(huì)隨溫度升高而降低，隨溫度降低而升高，其關(guān)系可用下式表示： (13)式中： R 氣體常數(shù) A 和流體有關(guān)的系數(shù) 題目：總結(jié):本文關(guān)鍵分析了影響直紋板