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PVC卷簾窗型材擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì)

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2014-10-16 09:36:04點(diǎn)擊率：

　　聚氯乙烯(PVC)卷簾窗是一種裝飾與防護(hù)相結(jié)合的新產(chǎn)品結(jié)合的新產(chǎn)品，可以同時(shí)取代防盜網(wǎng)和厚窗簾，是一種新型的建筑節(jié)能產(chǎn)品。PVC卷簾窗的主要優(yōu)點(diǎn)有[1]：(1)具備隔熱、隔音、防腐、阻燃、防盜、防曬等性能;(2)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，與鋁合金卷簾窗型材相比，其成本僅是后者的25%~40%;(3)美觀大方，優(yōu)雅和諧;(4)環(huán)保節(jié)能，屬于新一代綠色裝飾建材。由于PVC卷簾窗具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外研制和推廣應(yīng)用的熱點(diǎn)。

　　PVC卷簾窗型材是一種形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的復(fù)雜異型材，在擠出生產(chǎn)中要采用流線形異型材擠出機(jī)頭。本文研制開(kāi)發(fā)的PVC卷簾窗型材擠出機(jī)頭，可以較好地滿足PVC卷簾窗型材的生產(chǎn)要求。

　　of 1 PVC卷簾窗型材

　　圖1是一種典型的PVC卷簾窗型材。該型材的結(jié)構(gòu)特征：其橫截面外形上部中心向上伸出后又向右彎曲成半圓形，右側(cè)壁弧形下方左彎曲成近似半圓形，并與較大弧形的左側(cè)壁下方構(gòu)成近似開(kāi)口圓。型材中部空腔內(nèi)有3條加強(qiáng)筋。根據(jù)卷簾窗的高度，確定卷簾窗型材的數(shù)量，然后將型材上部之圓形端頭插入另一型材下部之開(kāi)口圓內(nèi)。如此，一個(gè)扣一個(gè)，構(gòu)成卷簾窗板。其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、剛性好、不變形、耐磨、使用壽命長(zhǎng)。

　　S圖1 PVC卷簾窗型材

　　Fig.1 PVC roller shutter profile

　　an2 機(jī)頭設(shè)計(jì)

　　PVC卷簾窗型材擠出機(jī)頭按流道功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為六個(gè)流動(dòng)區(qū)域。

　　(1)多孔板 多孔板的作用是濾去熔體中的雜質(zhì)和異物，并能增加剪切應(yīng)力。另外，多孔板還可以進(jìn)一步均勻塑化物料，穩(wěn)定熔體的平行流動(dòng)。此區(qū)域的流道為一圓管形流道。

　　(2)穩(wěn)流區(qū) 穩(wěn)流區(qū)的作用是將由擠出機(jī)螺桿形成的熔體旋轉(zhuǎn)流動(dòng)變?yōu)榉€(wěn)定的平行流動(dòng)。這一

　　段流道的形狀并不復(fù)雜，但其重要性不容忽視，它是型材穩(wěn)定擠出和型材質(zhì)量的保證。此區(qū)域?yàn)橐唤仨攬A錐形流道。

　　(3)分流擴(kuò)張區(qū) 分流擴(kuò)張區(qū)的作用是實(shí)現(xiàn)熔體截面形狀由擠出機(jī)出料口的圓形向制品形狀的逐步轉(zhuǎn)變。實(shí)際上這種轉(zhuǎn)變?cè)诜€(wěn)流區(qū)就已緩慢進(jìn)行，形成機(jī)頭內(nèi)的流線型流道。這樣的流道易于熔體流動(dòng)，但對(duì)于成型條件要求較為嚴(yán)格。對(duì)于具有復(fù)雜斷面形狀的異型材，更應(yīng)采用流線型流道。此d區(qū)域?yàn)橐霍~(yú)尾形環(huán)流道。$$分頁(yè)$$

　　(4)分流支架 對(duì)于中空的異型材，分流支架是必不可少的。分流支架上的分流筋使型芯和錐環(huán)形分流支架固定在正確的位置上。此區(qū)域的流道為一被分流支架筋隔成若干段的矩形環(huán)流道。

　　(5)壓縮區(qū) 為了消除分流支架產(chǎn)生的合流縫和熔體內(nèi)存在的非平行流動(dòng)，熔體流道的壓縮角不宜太大，否則會(huì)使內(nèi)應(yīng)力增大，造成擠出不穩(wěn)定，使制品表面粗糙，外觀質(zhì)量降低。此區(qū)域?yàn)橐徽ㄐ苇h(huán)流道。

　　(6)定型區(qū) 定型區(qū)是一高剪切區(qū)，熔體在此得到充分的松弛，進(jìn)一步消除因分流支架而產(chǎn)生的合流縫，減少由于分流、變截面等原因產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。此區(qū)域?yàn)橐坏冉孛媪鞯馈４舜卧O(shè)計(jì)的PVC卷簾窗型材擠出機(jī)頭的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　2.1 口模設(shè)計(jì)

　　口模是制品橫截面的成型部件。物料離開(kāi)口模時(shí)，出現(xiàn)明顯的擠出脹大，這是由于熔體離模膨脹的黏彈效應(yīng)等造成的。因此?？诘慕孛嫘螤钜〗浦破返慕孛嫘螤?，其具體尺寸的確定要綜合考慮物料的離模膨脹、冷卻收縮以及牽引拉伸等因素。從口模設(shè)計(jì)角度看，增加成型段長(zhǎng)度、減小入口端的收斂角，可以減小膨脹比;從加工工藝角度看，適當(dāng)降低剪切速率、提高加工溫度，并適當(dāng)給以牽伸力，可以減小膨脹比。

　　2.1.1 成型段長(zhǎng)度

　　當(dāng)異型材壁厚均勻一致時(shí)，各截面均可視為一狹縫形口模，其口模成型段長(zhǎng)度可按下式計(jì)算[2]：

　　L =(ΔP /2K )(W /6Q )H 2n +1 ( 1)

　　式中，L ——口模成型段長(zhǎng)度，mm;

　　ΔP ——壓力降，Pa;

　　K ——表觀稠度，Pa??s;

　　Q ——體積流率，mm3/s;

　　W ——縫隙當(dāng)量寬度，mm;

　　H ——縫隙當(dāng)量高度，mm;

　　n ——非牛頓指數(shù)。

　　當(dāng)異型材各部分厚薄要求不一致時(shí)，情況就要復(fù)雜得多?，F(xiàn)設(shè)厚、薄兩部分的當(dāng)量高度與當(dāng)量寬度分別為H 1、H 2和W 1、W 2，則這兩部分之口模成型長(zhǎng)度L 1和L 2必不相等，根據(jù)式(1)推導(dǎo)，它們之間有如下關(guān)系：

　　L 1/L 2=(W 1/W 2)(H 1/H 2)2n +1 ( 2)

　　當(dāng)采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，可以取L /H =35~45，因此本設(shè)計(jì)的成型段長(zhǎng)度取58 mm。$$分頁(yè)$$

　　T2.1.2 徑向尺寸

　　確定異型材口模徑向尺寸是一大難題。因?yàn)殡x模膨脹、成型牽引及工藝條件波動(dòng)等因素的影響，致使口模間隙H 不可能是異型材壁厚h 。中空異型材高度g 、寬度b 與其相應(yīng)的口模徑向尺寸G 、B 亦均有差別。由于理論計(jì)算難度很大，在工程實(shí)際中多憑經(jīng)驗(yàn)確定。對(duì)于RPVC可以這樣選?。篖 /H =35~45，h /H =1.10~1.20，b /B =0.80~0.93，g /G =0.90~0.97。

　　2.2 流道設(shè)計(jì)

　　流道直接決定擠出制品的形狀和質(zhì)量。PVC卷簾窗型材形狀復(fù)雜，只有正確設(shè)計(jì)流道，保證物料在流道中均勻分配，才能充滿口模，得到需要的e制品截面形狀。流線型流道能使口模各處的料流速度一致，保證制品具有合格的截面形狀。

　　(1)分流器及其擴(kuò)張角　物料通過(guò)分流器，料層變薄，這樣便于均勻加熱，以利于物料的進(jìn)一步塑化。當(dāng)異型材截面高度小于機(jī)筒內(nèi)徑，而寬度大于機(jī)筒內(nèi)徑時(shí)，機(jī)頭過(guò)渡體過(guò)渡內(nèi)腔的擴(kuò)張角應(yīng)控制在70°以下。擴(kuò)張角過(guò)大，料流阻力大，熔體容易分解;擴(kuò)張角過(guò)小，不利于對(duì)機(jī)頭中的熔體均勻加熱，機(jī)頭體積也會(huì)增大。本設(shè)計(jì)選取擴(kuò)張角為70°。

　　(2)壓縮比　壓縮比是分流器支架出口處截面積與異型材口模流道截面積之比。其值與塑料特性有關(guān)，對(duì)于RPVC，一般在3~6之間選取。

　　(3)收斂角　熔料離開(kāi)分流器支架后，應(yīng)能很好地熔合形成異型材型坯。因此，應(yīng)有一收斂角(亦稱壓縮角)。本設(shè)計(jì)選取收斂角為21°。ch生產(chǎn)復(fù)雜異型材的難點(diǎn)是保證口模出料速度均勻一致，速度的 大值和 小值往往出現(xiàn)在型材幾何結(jié)構(gòu)較復(fù)雜處，所以為了獲得較為均勻一致的出口速度，對(duì)于料流速度較快的地方，可以設(shè)置阻流筋或者對(duì)其形狀稍加改動(dòng);對(duì)于料流速度較慢的地方，可以調(diào)整成型段長(zhǎng)度，將成型段長(zhǎng)度縮短，即減小流動(dòng)阻力，使料流速度增大。在壓縮角相同的情況下，預(yù)成型段越長(zhǎng)，越容易獲得比較均勻的出口流速，但是較長(zhǎng)的預(yù)成型段會(huì)造成較高的壓力，從而增加能量消耗;在預(yù)成型段長(zhǎng)度相同的情況下，壓縮角越大，越不利于出口流速的均勻，但是過(guò)小的壓縮角和過(guò)小的壓力降不能保證將物料順利擠出，因此壓縮角應(yīng)限定在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。$$分頁(yè)$$

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　PVC卷簾窗型材是一種形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的復(fù)雜異型材，生產(chǎn)中要采用流線型的異型材擠出機(jī)頭。本文研制開(kāi)發(fā)的PVC卷簾窗型材擠出機(jī)頭，結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單，能生產(chǎn)出符合尺寸要求的PVC卷簾窗型材。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 王洪武,謝雁,陳中一. PVC卷簾門(mén)窗型材擠出技術(shù)[J]. 塑料科技, 2007, 35(3): 58-60.

　　[2] 申開(kāi)智. 塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2006.nology, Qingdao 266061, China

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