直纹板材挤塑成型工艺及其口模计算.doc

直纹板材挤塑成型工艺及其口模计算直纹板材是塑料行业最近几年推出的新产品，它已经广泛的被用于化工防腐、包装、衬垫、绝缘、和建筑材料。特便是用作防潮用的排水板，它已经广泛用于高层建筑、高速公路和改造沙漠。再配上各种颜色后，可用于豪华的耐磨地毯和装饰板。 直纹板材的种类很多，按直纹的断面形状可设计成三角形、矩形，梯形、锯齿形、瓦楞性和其它异性，或者多种断面形状的组合，如图1所示。 按一面有直纹还是两面有直纹，又分为单面直纹板材和双面直纹板材。宽度一般在0.25mm至15mm。 款度可根据需要选取不同的规格，现在大直径挤塑机可挤出2m多宽的直纹板材。 特别有价值的是几乎所有的热塑性塑料的再生料。如抗冲聚苯乙烯、聚乙烯等塑料的再生料均可用来制作直纹板材。 直纹板材的方法有两种：一是挤出法；二是层压法。 采用挤出法的优点是设备简单，生产效率高。只要一台挤塑机，一个冷却槽和一套能调速的牵引装置，就可以组成一条生产线。连续生产，以上海挤塑机厂制造的90mm挤出机为例，其产量可以达到250kg/h。 但是采用挤出法生产直纹板材有连个关键问题要解决。第一个关键问题是要根据挤出机的性能和直纹板材的断面形状设计一个理想的挤塑机头（即塑模），第二个关键问题是要根据原料、设备、制品的特点和性能调试出一套合理的挤塑成型工艺。1 挤塑机头的设计在实践中可以发现，由于塑料的物理性能和压力、温度等因素的影响，机头成型部分的断面形状与制品的相应的断面形状将有很大的差异。如用正方形的口模，挤出的制品的断面形状将是近似圆形，当采用三角形口模，挤出的却是三边呈方形的断面形状的制品，如图2所示。这种现象统称为畸变。产生畸变的主要原因是熔融料在型腔内的流速不均，和出模后膨胀等造成的。因为熔融料在直纹板材挤出模型腔内流动属于二维流动，对于二维流动仅仅当流体是牛顿流体是才能对三角形、矩形、椭圆形等几种简单的断面求解，对非牛顿流体只能求的近似解，对重复的三角形、矩形、椭圆形等组合直纹板材型腔还不能求解；加上在直纹板材挤出流体出模后的膨胀是一个很复杂的问题，目前尚无完善的计算方法，所以，一般都凭经验数据进行设计，然后通过时间再进行修正。跟据我们的调研，到目前为止，所有参考书所提供的数据都偏小，不能解决直纹板材口模设计的问题。因此我们在设计直纹板材挤出模时，修正了有关经验数据，较好的处理了这个问题，设计出了具有正确形状的口模。以矩形直纹板材的口模设计为例，将我们所确定的经验数据介绍如下：（如图3所示）1.1 狭缝宽度W的选择 应注意考虑熔体弹性冷却收缩和牵引速度对制品厚度T的影响。按实践经验可取： W=(1.62)T (1)1.2 狭缝高度H的考虑 按实践经验可取： H=W=(1.62)T (2)1.3 成型长度的选择应注意考虑熔融料在进口处不发生紊乱，同时，应使料流产生相当的压力，以保证物料的进一步均匀塑化和制品的密实，但也不能太长，否这会降低产量。 按实践经验，可取： L=(5070)T (3)成型长度L压力降P与总流量Q的关系用下式进行计算： L=P (4)式中， 流动系数；K=1/，是流体的粘度系数； 口模的横向总宽度； =i(W+V)，W是狭缝宽度，V是狭缝间隔，i是狭缝系数； 狭缝平均高度；n 是流动指数，取决于流体的种类。 牛顿流体 n=1 低密度聚乙烯 n=2 聚丙烯 n=3 聚氯乙烯 n=34 单位时间的流量，与挤塑机有关，直径90的挤塑机流量为250kg/h，也可以按经验公式计算： （5）式中： 塑料堆松比例（） D螺杆直径 螺杆计量段深度（cm） N螺杆转速（） P 压力降，可用下公式计算： P= (6) 进入机头型腔压力（与挤塑机有关） 低压机头 中压机头 高压机头 以上也可用下式进行计算： (7)式中： 挤出机螺杆槽中物料熔体粘度（） 螺杆计量段长度（cm） N 螺杆转速（） 螺杆螺旋角 P 口模处的挤出压力，异型材料取 1.4 口模的横向总宽度B的选择应考虑流体处口模后的膨胀、下垂、牵引力引起的变形，按实践经验可取： (8) B制品的横向总宽度1.5 口模中的狭缝的分布 应考虑中间变形小，两边变形大，两狭缝之间的间隔V也要中间小，向两边逐步递增按实践经验可取： i=1，2，3i (9) 则 B= (10)此外，还要注意三点：第一点， 型腔内的过渡部分的流道应尽量平滑，使其成流线性，以免物料在流道中停滞而发生分解。第二点， 无论过渡部分横截面变化如何，熔体在流出定型部分时，其横截面上的各点在全程所受的剪切最好相等。第三点， 机头和口模应有足够的刚度，以免在工作压力下使流道变形，从结合处往外溢料。2 合理的挤塑成型工艺进行模具设计也和其他设计一样，必须仔细考虑成型工艺，根据成形工艺进行设计但是不论你考虑的如何细致，在生产过程中许多假定与实际情况仍有较大差别，需要工艺定型。直纹板材挤塑模的设计也一样。在设计时，虽然我们也要考虑许多成型工艺，但是有以下问题仍需要引起注意和进行摸索。a 前面我们假定熔融料是牛顿流体，而大多数聚合物不属于牛顿流体，它们的应力张量和形变速率之间的关系不是线性关系，不满足牛顿粘度定律，不能用： （11）关系表达式，而要用 （12）的关系式表示。其中，为单位面积上的应力，m、n为实验数据。因此收集来的各种废塑料必须分类保管和加工成再生粒子，并分别加以利用，不要混用，因为它们的物理性能各不相同。聚合物熔体的粘度象液体的粘度那样，一般会随温度升高而降低，随温度降低而升高，其关系可用下式表示： (13)式中： R 气体常数 A 和流体有关的系数 题目：总结:本文关键分析了影响直纹板材