摘要：目前異型材彩色復合共擠正在我國興起，這項技術的關鍵之一在于模具設計，本文根據(jù)生產(chǎn)實踐初步探討總結(jié)了此類模具的機頭設計、定型冷卻系統(tǒng)設計、模具調(diào)試。
　　關鍵詞：異型材 復合共擠 模具 設計
　　前言：
　　共擠型材成型技術是當代應用很廣，技術先進的一種復合擠塑成型加工方法。它能賦予塑料型材以特殊性能，并能大幅度降低生產(chǎn)成本。
　　目前，塑窗異型材生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展開始采用復合共擠方式生產(chǎn)彩色異型材，不僅可以豐富塑窗顏色，還可以提高表面品質(zhì)，也大大提高市場競爭力。此項技術有如下特點：
　　（1） 充分發(fā)揮各種塑料的固有特性，表層材料可改變顏色，提高表面光亮度，提高表面硬質(zhì)。芯部材料可提高強度，降低配方成本。
　?。?） 多種塑料一起成型的整體技術，勿需粘接或貼合，勿需再對產(chǎn)品噴漆、噴涂等表面處理，效率高，成本低。
　?。?） 可構(gòu)成品種多、花樣新、性能優(yōu)的各種型材，以滿足特殊場合使用的材料。
　　此項技術的關鍵是共擠模具設計的合理性，模具的結(jié)構(gòu)也相對于非共擠模具發(fā)生了很大變化。北京長城模具數(shù)控技術公司在PVC異型材彩色復合共擠模具的生產(chǎn)實踐中，做了很多嘗試，現(xiàn)就其設計技術特點做一簡述。
　　1. 設計概述：
　　異型材彩色復合共擠模具是一種共擠模具，雖然隨著型材斷面的不同，可以選用不同的共擠方式。但由于異型材斷面的復雜性，通常采用模內(nèi)復合共擠方式，即來自兩臺擠塑機的兩種熔體經(jīng)獨立的流道在離開口模前不遠處匯合，一種熔體以極薄的厚度與另一種熔體大面積復合，并一起被擠出模外，再經(jīng)定型模及水箱冷卻成型。目前兩種熔體有的是同品種材料，也有的是不同品種或牌號、不同特性的兩種材料，使得模具設計要考慮更多的因素，對于復合共擠模具而言，復合關鍵在與機頭（口模），共擠成型的關鍵在與冷卻定型部分。
　　至于彩色復合共擠，只是復合材料的不同特性，要影響模具部分參數(shù)和結(jié)構(gòu)。目前，可見到異型材彩色PVC與白色PVC材料的復合、彩色PMMA與白色PVC材料的復合。
　　2. 異型材彩色復合共擠機頭設計
　　機頭是共擠出模具的核心, 異型材彩色復合共擠機頭更是如此.首先,它要構(gòu)成兩種不同料流的流道并引導它們匯合,形成穩(wěn)定復合料流.其次,共擠流道與主流道的交匯是加工中的難點.如何降低加工難度是設計的
難點.
　　2.1 . 流道設計
　　異型材彩色復合共擠機頭流道分為共擠流道和主流道兩部分，它們在交匯之前是相互獨立的。目前，共擠流道的形式一般有衣架式流道，迷宮式流道以及容池式流道三種。它們各有其特點。衣架式流道比較直觀，也很簡單，容易構(gòu)成合理的料流，但它與主流道的交匯密封在加工上有一定的難度。迷宮式流道結(jié)構(gòu)比較復雜，料流壓力損失大，但加工工藝性較
好。容池式流道與衣架式流道有點相似，其加工工藝性較好，但對料流的流動性要求較高。 主流道基本上與異型材非共擠機頭流道相似，只是在共擠面上要根據(jù)產(chǎn)品斷面的不同作一些調(diào)整。
　　2.2. 主要參數(shù)的確定經(jīng)理論計算，按經(jīng)驗調(diào)整確定各部分尺寸參數(shù)。
　　2.2.1 模隙
　　模隙的大小和共擠層的厚度有關，一般來說共擠層的厚度越厚，模隙越大，反之則模隙越小。通常共擠層的厚度在0.2～0.5mm之間，為了適應不同的厚度要求，模隙取中等偏上值較好。
　　2.2.2 平直段長度平直段長度的大小影響到料流的穩(wěn)定性，平直段長度越長，料流就越穩(wěn)定。但平直段過長會使機頭尺寸增大。
　　2.2.3 壓縮比壓縮比的大小對共擠層的密實度有一定影響，一般應大于3。
　　2.2.4 出口與擠出方向的夾角共擠流道出口與擠出方向的夾角，在結(jié)構(gòu)和加工工藝允許的前提下，較小為好。衣架式流道出口與擠出方向的夾角較小，在26°左右﹔迷宮式流道和容池式流道較大，接近90。 
　　2.3. 結(jié)構(gòu)設計示意： 
 
 
　　3. 復合共擠定型冷卻系統(tǒng)設計：
　　3.1同材質(zhì)共擠模具，由于復合部分為同材質(zhì)PVC材料，故形腔所承受的摩擦阻力應與普通PVC型材產(chǎn)生的阻力相同，在設計上基本與普通PVC型材的定型模設計相同，只是應考慮復合面的粘接強度，如在機頭設計中充分考慮了粘接強度問題，在定型模中就不考慮了，在設計中應盡量避免使型材急冷的設計思路，在第一節(jié)的復合面如遇到溝槽，應緩慢冷卻。由于機頭分流錐作用產(chǎn)生合流區(qū)域分子排列的微小變化，減弱了結(jié)合面的粘接強度及熱導系數(shù)，定型模對型材的冷卻是由外向內(nèi)逐步冷卻的，由于PVC的線脹系數(shù)較大在0.00005 ~0.00008/℃，如急劇冷卻會導致在復合面產(chǎn)生相對位移，從而大大減弱了復合面的粘接強度，直接導致復合部分的脫落，同時嚴重影響了抗沖擊性能。在定型套冷卻結(jié)構(gòu)形式上無變化，只是進水由原來的入口面進水改為出口面進水，由入口面排水的方法，以解決急冷問題，同時可將水流速度放緩。如此種方法生產(chǎn)的型材抗沖擊實驗中產(chǎn)生剝離現(xiàn)象時，可調(diào)整擠出工藝，適當提高模頭溫度，以提高粘接強度，或適當增加融合長度，以提高粘接強度。
　　3.2PMMA復合共擠模具：首先應考慮PMMA與PVC在玻璃態(tài)下的硬度及表面摩擦阻力，在玻璃態(tài)下PMMA的硬度比PVC的硬度要高一些（PVC為14左右，PMMA為17左右），相應的定型模中應增加相對形腔型板的硬度，設計硬度由原來的28度提高到30~32度，以抵抗PMMA對形腔的摩擦。同時也應采用緩冷方式對型材進行冷卻，其原理同上面所闡明的觀點。在定型模設計上，我們對定型模的長度進行了調(diào)整，增加了50~100mm的長度，以保證共擠時的速度要求。在冷卻水的布局上我們增加了PMMA面的冷卻效率，這是因為PVC與PMMA的比熱容的不同，（PVC的比熱容為1.05~1.47KJ/Kg﹒℃，PMMA的比熱容為1.47 KJ/Kg﹒℃）。還有一點應值得大家注意，PMMA復合共擠層的厚度應不大于0.5mm,最好保持在0.3~0.4mm為好,由于PMMA的脆化溫度要比PVC高出許多,故在有些型材(如90度轉(zhuǎn)角、135度轉(zhuǎn)角等)折彎復合面型材在牽引壓力下容易產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象。
　　4. 異型材彩色復合共擠模具的調(diào)試：
調(diào)試要考慮不同的模具結(jié)構(gòu)而采取不同的方法。通常先調(diào)主料，后調(diào)復合層。
　?。?） 對于簡單直通式復合共擠模具，由于主料會從復合層供料腔中倒流，應當先以適當較好壓力擠出復合料后再擠出主料，或同時擠出。而后先調(diào)整主料擠出系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)整、模具修理使主料出料均勻，定型成型良好，型材尺寸達到合格后，再調(diào)整復合料。再經(jīng)過調(diào)整復合共擠參數(shù)（速度、溫度等）、修理共擠流道，使復合料以適當?shù)暮穸龋ㄓ脩粢螅?，均勻一致，牢固的復合于主料表面，且表面質(zhì)量光亮，無縮痕、劃痕。
　　（2）對于設計流道較為復雜、完善的模具，可以避免主料倒流問題，可以先不加復合料，調(diào)整主料比較方便?？尚弈Ｊ剐筒某叽缁镜轿缓?，加復合料并調(diào)試到位即可。
　　5. 經(jīng)常出現(xiàn)的問題：
　?。?1. 壁厚不均問題。 
 
　　                                原因：模頭復合料流道分流不均造成。
　　                               解決方法：調(diào)整模頭復合料流道壓力分配。
　　5.2. 復合層在局部出現(xiàn)尖點增厚現(xiàn)象。
 
　　                          原因：模頭主流道與復合料流道流量及壓力比分配不均造成。
　　                          解決方法：精細調(diào)整主流道與復合料流道回合處的壓力分配。
　　5.3. 表面出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象。
　　原因：復合料中含水量超標造成。
　　解決方法：嚴格按照配料標準及步驟配混復合料，尤其是干燥過程的控制。
　　5.4. 表面出現(xiàn)水波紋現(xiàn)象。
　　原因：定型模氣槽未導角造成。
　　解決方法：將定型模氣槽迎料面導角R0.2
　　5.5. 復合PMMA型材表面出現(xiàn)暗紋現(xiàn)象。
　　原因：與PMMA的透光率有關，不同顏色的PMMA材料其透光率是相差很大的，從5%~80%，低透光率的PMMA材料可以不考慮此問題。解決方法：當透光率在35%以上時就要考慮這個問題，就目前技術來看，尚無很好的方法解決，我們認為可在PMMA的配料中適當增加無機不透光粉末材料，以降低PMMA的透光率，這種方法有待于與PMMA廠家協(xié)商解決。還有就是增加PMMA的復合厚度，以減弱PMMA復合層的透光率，不過這樣做就相對地增加了材料的成本。 
　?。叮Y(jié)束語：
　　彩色復合共擠技術在我國正蓬勃興起，共擠的適用范圍也在不斷拓展，前景十分廣闊。此項技術必將得到不斷的完善和發(fā)展，模具設計在不斷完善和經(jīng)驗積累中還會有新的改進、創(chuàng)新，將為塑窗業(yè)的發(fā)展提供堅實的基礎。