异型挤出技术及常见制品研究

王 蕾 黄建娜

摘 要: 介绍了异型挤出的几种技术,简述了开式、中空和实心异型挤出的方法和要点,对异型材的生产有一定的借鉴作用。

关键词: 异型挤出;开式;中空;实心

中图分类号: F276.44

1 开式异型挤出

1.1 开式异型材及其种类

开式异型材可广泛应用于土木、建筑、家俱、汽车、杂货和机器零件等领域。合成木材的低发泡异型材也是开式异型材的一种,多用作建材。较早研制的典型制品有住宅用天花板四周的廊缘、住宅壁脚板、天花对型材、窗框用画框、体育长凳及环顶器材、落水槽及配线槽等硬质PVC制品。

1.2 软质PVC槽形密封材

(1)槽形密封材的JIS规格。

此规格是对用钢及铝合金制窗框及门等,规定安装固定玻璃用的软质PVC制槽形密封材的依据。

基本结构大致有槽形密封材和卷边密封材。槽形密封材是由嵌入窗框玻璃槽宽尺寸及装玻璃厚度组合决定的,是由窗框与玻璃之间间隙来区分的。

(2)槽形材挤出机头和成形。

使用带有鱼雷形分流梭形式的机头时,可防止高速树脂的层流,而且缩小树脂的体积,保持均匀的凝胶状,在模具平坦部分以前再一次集中,在树脂压力均匀的状态,通过短成形面部分挤出,可以均匀而且高速挤出软质PVC开式槽形较小的异型材。

低发泡的软质PVC密封衬垫柔软性大,所以玻璃厚度在2、3、4毫米均可使用。这种低发泡的软质PVC密封衬垫的挤出成形可以使用使压力平缓加至模口的退拨式机头。

1.3 硬质PVC槽形材

硬质PVC开式异型材的挤出是最基本的挤出成形之一。近来,以提高制品精度和高速成形为目的,可以使用真空吸引冷却定形,以下就此简单说明。

首先,成形厚度从6毫米急剧缩小到2毫米的结构,宽向收缩率9%,高度收缩率10%,厚度相同。机头喷嘴用电焊丝导向加工最近正在普及,但为了用简单形状而设分模结构。

其次,定形模用水套冷却和真空吸引模。真空吸引孔不一定有效,然而切口式吸引孔是有效的。

此外,在冷却过程中,当产生弯曲等现象时,可以调节水套的水量(冷却弯曲面)。该法是用缓冷方式真空吸引,不仅制品精度高,而且弯曲、翘曲等缺点少,能高速成形。

2 中空异型挤出

2.1 硬质PVC窗框

使用双层玻璃的硬质PVC制窗框是中空异型挤出的典型制品之一,这种做法可以节省资源措施,需求也迅速增大了。 因为从硬质PVC窗框基材制品设计阶段将壁厚设均匀,所以该机头的修正容易。为使真空有效作用,可设2—5个真空区段,使冷却区段与真空区段交互设置着。真空定形模的长度根据制品的厚度、挤出速度和冷却速度等不同而异,一般是使用2—5个200—400毫米长度的区段串联起来的。

以下就硬质PVC窗框的挤出成形装置略加说明。

机头是由水冷室和真空室组成,因为成形品是直接由水冷却,所以不产生变形,可以得到优质制品。真空定形机头的真空孔位置,常在全段等距设真空间隙,但在一处集中设3-4条间隙,保持较强的吸引力。为了各壁面的冷却效果均匀,需要设Z字形的冷却水路。

2.2 中空板材与双层板

提高绝热效果、遮音效果及采光性,而且轻量的中空板材或双层板可用硬质PVC、PC及PMMA等制造,可广泛应用于室内天花板或园艺室、太阳能集热器等各种建筑物。

成形中空板材用机头设计的要点是自模口的收缩率设在5%左右。当加强筋的厚度与外壁厚同样或者超过时,易产生变形,所以加强筋的厚度要薄约10%—20%。

真空定形模的吸引口有间隙式和小孔式。本装置用小孔式。真空孔需要将1—1.3毫米的孔以1.5—2毫米的间距均布在周围。真空孔的剖面积尽可能小,增大真空室,吸引力大而均匀。

其次,有采取冷却室尽可能接近真空室外侧,而提高冷却效果的方法。并且,为了使冷却均匀,水路如蛇行,而且分成几个部分,冷却调节容易。因为双层板的壁较薄,机头受很大压力,所以不得不用过厚型的机头。

2.3 中空波纹板及其制法

关于塑料波纹板的制造技术,下面就波纹与格子详细说明。这里先简单说明中空异型挤出的一个例子。

一种方法是通过有板状开口及变形板状开口并列的机头,在此机头端与其连接配置一个集中的压接用机头,将HDPE、PP或HIPS等热塑性树脂挤出,制成一块一块的板状体与变形板状体。在这两者的板状体的间隙中流入空气或气体,压接成一体的波纹板。

若用此法,则可以制造一块板状体与——面波状体结合的波纹板和在两面板状体之间夹波状板的波纹板,或三块、四块板的波纹板。

另一种方法是由两块平行的板和连接这些板的许多隔壁构成,而且各隔壁与两块板的交线为大致波纹状,连接成形为由蛇行状线组成的异型板材。

3 实心异型材的挤出

3.1 实心异型材的种类与用途

典型的实心异型材有圆棒、超厚壁管或厚板材等,还有以方棒为主的适应各种用途的厚壁异型材。这些实心异型材往往作为各机械零件的原材料,或者原状用作建材、机械零件。

3.2 实心异型材挤出的原理

实心圆棒或异型材挤出成形的主要问题是产生巢穴,中心部分形成空孔,以及剖面形的不整等。为了解决这些问题,必须采取与一般挤出成形不同的加压和缓冷方式。

在实心内部,熔融树脂残存在圆锥体中,在其前部形成细小的针状熔体,在此针状熔体顶点,不可能供给熔融树脂,由于随着树脂凝固的收缩,在棒材中心残余穴孔。因此,熔融树脂圆锥的顶点与挤出压力的波动就变重要了。在用缩醛树脂时,圆锥的顶角最适为1—2度。若从此角度计算圆锥部分的长度,直径在25毫米约120毫米,直径100毫米约480毫米。在此距离,中心部分受完全冷却,此部分应无巢孔。

3.3 实心挤出成形法

实心异型材的挤出成形法有连续法与半连续法,加压方式有机械法和液压法等。

成形实心异型材的成形筒内部与异型材的形状相合,而且内面研磨加工,入口部分与加热装置连接。其他需要在外侧设水冷套,套管设螺旋折流板,提高水的循环,并且冷却水以流向挤出方向较好。

成形筒的强度,对于圆棒或方棒都不太成问题,而对于宽幅的板材或异型材,因不耐高压,往往在厚度方向弯曲,所以需要大大增强。并且,为了减少成形筒的内壁与树脂之间的摩擦,在内面贴涂复氟树脂的玻璃纤维布,或采用从油口注入润滑剂的方法。

总之,在挤出成形操作中,为了得到优质的实心异型材,树脂的熔融温度与冷却速度、挤出压力于牵引速度之间的组合必须最合适。

参考文献

[1]@ 许月强.塑料异型材挤出模改进[J].模具制造,2008,(9).

[2]@赵义平.塑料异型材生产技术与应用实例[M].北京:化学工业出版社,2006.

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