塑料异型材挤出模具(PPT99页)
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➢ （1）异型材的截面形状---影响挤出模头结构
➢ 挤出模头的总体结构根据异型材的类型区分，中 空型材的挤出模头必须设计分流锥、分流支架和型 芯结构来形成中空型材的主空腔；
➢ 开式型材（包括半开式型材）没有主空腔，所以开 式型材的挤出模头一般没有分流锥、分流支架和型 芯构件。
➢ 挤出模头流道的复杂程度，主要是由于异型材截 面的复杂情况决定的。异型材截面上功能块和空腔 数目越多，截面形状就越复杂，挤出模头的流道也 会更加复杂。异型材截面面积的均匀分布，有利于 模头中料流的均匀分流，容易实现均匀挤出
➢型坯挤出模头后受牵引经过气隙进入定型模 中，至少还将受到3种不能忽略的作用：
➢离模膨胀 ➢拉伸变形 ➢冷却收缩，
改变型坯截面的形状和尺寸→ 挤出模头出口截面形状的设计 必须考虑到这些作用的结果
离膜膨胀wk.baidu.com
➢聚合物熔体挤出物的尺寸和截面形状与挤出口 模不同，有明显的胀大，这一现象被称为巴拉 斯(Barus)效应，又称为离模膨胀(Die Swell)或 出口膨胀
挤出模头设计
➢ 在塑料异型材挤出成型过程中，对于由挤 出机挤出的熔融的模塑料，挤出模头起着 稳流、分流和成型3种作用
➢通过挤出模头流道被挤出的模塑料型坯， 还须经过气隙之后，被牵引进入定型模进 行定型和冷却，才能最终成为塑料异型材 产品。
挤出模头流道的基本要求
➢①要有正确的出口截面形状
➢从模头挤出的异型材型坯的截面形状，不是 产品的最终截面形状，最多只是近似形状。
（5） 挤出模头的制造工艺
---影响挤出模头结构
➢制造工艺强烈地影响着挤出模头的结构设计， 满足同一种异型材挤出成型的流道基本要求， 可以设计出很多种可行的挤出模头结构形式。
➢由于电加工技术的不断完善，特别是慢走丝大 锥度线切割机床的普遍使用，以及磨料流加工 技术和高速高精度铣削加工技术的发展，使得 挤出模头模板和流道的加工都更加方便快捷， 加工质量也更加有保障；
➢ 剪切速率的提高也将改变熔体的黏弹性状况，很明 显，分流引起的拉伸流动会强烈；熔体入口效应、 离模膨胀等弹性现象也都会增强，超过一定界限 （临界剪忉速率Ý ）还将会出现熔体破裂现象。
➢ 在较低挤出速度下料坯均匀挤出，截面形状正确的 挤出模头，提高挤出速度后，将可能失去平衡，出 现出料不均现象和型坯形状的畸变。
方法：必须对各部分流道中的流动阻力进行调
整。另外，异型材各部分流道的前后级之间是 相互关联的，分流部分的流道设计也会影响成 型部分流道中流速的分布→合理的流道设计
③需要产生适当的背压
➢模塑料只有在一定的压力下才能实现塑化的要 求，该压力称为背压。
➢背压的大小主要是由模塑料料流通过模头流 道时产生的压力降(Δp)所决定的。背压过低 会导致模塑料塑化不良，不能保证制品的物 理性能；而背压高将消耗更多的动力，过高 还可能对设备造成过度的磨损，甚至损坏。
②要让型材坯料均匀地挤出
在模头出口处，要求料流截面上各部分的
平均流速应相等（亦有称之为流速分布均匀）。
否问则题，：在异同型样材的绝牵大引部速分度是下薄，壁离型开材模，头且后一的般型截
坯 面各形状部都分十的分形复状杂就，会产壁生厚也不一并样不完的变全化相等。流。速尤 较 其快是的异部型分材就的会各比种流功速能较块慢结的构部大分多体数积不增是加规范， 这 的样几，何很形难状保。证对型材产品截面形状的要求
➢在一台挤出机上已经实现型坯均匀挤出的挤出 模头，调换挤出机后原先的流道平衡状态被打 破，不再有均匀的出料，型坯发生了畸变。甚 至在同一规格型号的两台挤出机之间，也会出 现型坯畸变。
（4）型材挤出的速度---影响挤出模头结构
➢ 塑料异型材挤出的速度是挤出模具（包括模头和 定型模）设计的一个十分重要的参数。对于模头来 说，随着挤出速度的提高，熔体剪切速率将提高， 体积流量Q将增加，模头压力降Δp将增大
➢实际上，PVC-U模塑料是有十多种组分的干 混粉料，其采购和混料作业的过程，难免存 在一些不确定因素。因此出料不均现象所引 起的异型材型坯形状的畸变，在一定范围内， 是塑料异型材的尺寸公差所允许的；进而可 以通过各种工艺手段（如微调温度和速度 等），减轻或改善；
（3）挤出机的性能---影响挤出模头结构
⑥流道壁表面需要十分光滑
➢由于流道壁表面的状况，对于聚合物熔体 在流道中的挤出流动状态会产生很大的影 响。所以要求流道壁表面不但要平整光滑， 而且要求粗糙度一致。不能有缺陷，更不 能有死角和毛刺，以至出现挂料现象，这 一点对于PVC塑料更加重要
挤出模头的基本结构
影响挤出模头结构设计的主要因素
（2）挤出模塑料的配方---影响挤出模头结构
➢ 模塑料配方不但决定着塑料熔体的黏度，而且 也影响着塑料熔体的弹性效应，因此是影响挤 出模头结构设计的重要因素。
➢ 对于PVC塑料：抑制或缓解PVC塑料的热降解过程， 是PVC-U加工中首先要考虑的重要问题。添加热稳 定剂，或利用润滑剂和加工助剂等改变熔体流变状况， 以获得较低的加工温度，是模塑料配方方面可采取的 措施；而缩短模头流道长度，改善流道结构，减少料 流在模头内的时间，杜绝积料和挂料现象，则是模头 结构设计方面可考虑采取的措施。对于一定的要求来 说，这两方面的措施是可以互补的。
➢影响背压的因素：型坯截面的复杂程度、模头 流道的结构、型坯的挤出速度和模塑料的流变 性能等都有直接的影响。
④流道的变化应尽量平缓
➢流道壁面曲线应呈流线型，不能有突变。引起 料流方向改变的扩张或收缩角的半角的角度， 一般要求不大于1 2 °。
➢流道变化的过程，应尽可能做到均匀，或只是 让熔体料流平缓地加速；这样做的目的都是为 了减轻熔体料流中的高分子链段可能产生的弹 性变形的程度，使得弹性效应所引起的离模膨 胀等不利影响减至最低，而让熔体破裂等现象 产生的可能性趋于零。
⑤要让型材坯料在离开模头之 前有足够的纯剪切流动过程
➢让料流在纯剪切流动的过程中尽可能充分地实 现弹性松弛，这也就是说，模头流道出口前都 要有一段足够长的平直段（或称成型段）。 ➢平直段长度也绝不是越长越好。平直段长， 会增大背压，增加功耗； ➢会延长模塑料在高温段的停留时间，这尤其 对PVC塑料是十分不利的； ➢很重的模头对于制造和使用也都是很不利的。
➢ 挤出模头的总体结构根据异型材的类型区分，中 空型材的挤出模头必须设计分流锥、分流支架和型 芯结构来形成中空型材的主空腔；
➢ 开式型材（包括半开式型材）没有主空腔，所以开 式型材的挤出模头一般没有分流锥、分流支架和型 芯构件。
➢ 挤出模头流道的复杂程度，主要是由于异型材截 面的复杂情况决定的。异型材截面上功能块和空腔 数目越多，截面形状就越复杂，挤出模头的流道也 会更加复杂。异型材截面面积的均匀分布，有利于 模头中料流的均匀分流，容易实现均匀挤出
➢型坯挤出模头后受牵引经过气隙进入定型模 中，至少还将受到3种不能忽略的作用：
➢离模膨胀 ➢拉伸变形 ➢冷却收缩，
改变型坯截面的形状和尺寸→ 挤出模头出口截面形状的设计 必须考虑到这些作用的结果
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➢聚合物熔体挤出物的尺寸和截面形状与挤出口 模不同，有明显的胀大，这一现象被称为巴拉 斯(Barus)效应，又称为离模膨胀(Die Swell)或 出口膨胀
挤出模头设计
➢ 在塑料异型材挤出成型过程中，对于由挤 出机挤出的熔融的模塑料，挤出模头起着 稳流、分流和成型3种作用
➢通过挤出模头流道被挤出的模塑料型坯， 还须经过气隙之后，被牵引进入定型模进 行定型和冷却，才能最终成为塑料异型材 产品。
挤出模头流道的基本要求
➢①要有正确的出口截面形状
➢从模头挤出的异型材型坯的截面形状，不是 产品的最终截面形状，最多只是近似形状。
（5） 挤出模头的制造工艺
---影响挤出模头结构
➢制造工艺强烈地影响着挤出模头的结构设计， 满足同一种异型材挤出成型的流道基本要求， 可以设计出很多种可行的挤出模头结构形式。
➢由于电加工技术的不断完善，特别是慢走丝大 锥度线切割机床的普遍使用，以及磨料流加工 技术和高速高精度铣削加工技术的发展，使得 挤出模头模板和流道的加工都更加方便快捷， 加工质量也更加有保障；
➢ 剪切速率的提高也将改变熔体的黏弹性状况，很明 显，分流引起的拉伸流动会强烈；熔体入口效应、 离模膨胀等弹性现象也都会增强，超过一定界限 （临界剪忉速率Ý ）还将会出现熔体破裂现象。
➢ 在较低挤出速度下料坯均匀挤出，截面形状正确的 挤出模头，提高挤出速度后，将可能失去平衡，出 现出料不均现象和型坯形状的畸变。
方法：必须对各部分流道中的流动阻力进行调
整。另外，异型材各部分流道的前后级之间是 相互关联的，分流部分的流道设计也会影响成 型部分流道中流速的分布→合理的流道设计
③需要产生适当的背压
➢模塑料只有在一定的压力下才能实现塑化的要 求，该压力称为背压。
➢背压的大小主要是由模塑料料流通过模头流 道时产生的压力降(Δp)所决定的。背压过低 会导致模塑料塑化不良，不能保证制品的物 理性能；而背压高将消耗更多的动力，过高 还可能对设备造成过度的磨损，甚至损坏。
②要让型材坯料均匀地挤出
在模头出口处，要求料流截面上各部分的
平均流速应相等（亦有称之为流速分布均匀）。
否问则题，：在异同型样材的绝牵大引部速分度是下薄，壁离型开材模，头且后一的般型截
坯 面各形状部都分十的分形复状杂就，会产壁生厚也不一并样不完的变全化相等。流。速尤 较 其快是的异部型分材就的会各比种流功速能较块慢结的构部大分多体数积不增是加规范， 这 的样几，何很形难状保。证对型材产品截面形状的要求
➢在一台挤出机上已经实现型坯均匀挤出的挤出 模头，调换挤出机后原先的流道平衡状态被打 破，不再有均匀的出料，型坯发生了畸变。甚 至在同一规格型号的两台挤出机之间，也会出 现型坯畸变。
（4）型材挤出的速度---影响挤出模头结构
➢ 塑料异型材挤出的速度是挤出模具（包括模头和 定型模）设计的一个十分重要的参数。对于模头来 说，随着挤出速度的提高，熔体剪切速率将提高， 体积流量Q将增加，模头压力降Δp将增大
➢实际上，PVC-U模塑料是有十多种组分的干 混粉料，其采购和混料作业的过程，难免存 在一些不确定因素。因此出料不均现象所引 起的异型材型坯形状的畸变，在一定范围内， 是塑料异型材的尺寸公差所允许的；进而可 以通过各种工艺手段（如微调温度和速度 等），减轻或改善；
（3）挤出机的性能---影响挤出模头结构
⑥流道壁表面需要十分光滑
➢由于流道壁表面的状况，对于聚合物熔体 在流道中的挤出流动状态会产生很大的影 响。所以要求流道壁表面不但要平整光滑， 而且要求粗糙度一致。不能有缺陷，更不 能有死角和毛刺，以至出现挂料现象，这 一点对于PVC塑料更加重要
挤出模头的基本结构
影响挤出模头结构设计的主要因素
（2）挤出模塑料的配方---影响挤出模头结构
➢ 模塑料配方不但决定着塑料熔体的黏度，而且 也影响着塑料熔体的弹性效应，因此是影响挤 出模头结构设计的重要因素。
➢ 对于PVC塑料：抑制或缓解PVC塑料的热降解过程， 是PVC-U加工中首先要考虑的重要问题。添加热稳 定剂，或利用润滑剂和加工助剂等改变熔体流变状况， 以获得较低的加工温度，是模塑料配方方面可采取的 措施；而缩短模头流道长度，改善流道结构，减少料 流在模头内的时间，杜绝积料和挂料现象，则是模头 结构设计方面可考虑采取的措施。对于一定的要求来 说，这两方面的措施是可以互补的。
➢影响背压的因素：型坯截面的复杂程度、模头 流道的结构、型坯的挤出速度和模塑料的流变 性能等都有直接的影响。
④流道的变化应尽量平缓
➢流道壁面曲线应呈流线型，不能有突变。引起 料流方向改变的扩张或收缩角的半角的角度， 一般要求不大于1 2 °。
➢流道变化的过程，应尽可能做到均匀，或只是 让熔体料流平缓地加速；这样做的目的都是为 了减轻熔体料流中的高分子链段可能产生的弹 性变形的程度，使得弹性效应所引起的离模膨 胀等不利影响减至最低，而让熔体破裂等现象 产生的可能性趋于零。
⑤要让型材坯料在离开模头之 前有足够的纯剪切流动过程
➢让料流在纯剪切流动的过程中尽可能充分地实 现弹性松弛，这也就是说，模头流道出口前都 要有一段足够长的平直段（或称成型段）。 ➢平直段长度也绝不是越长越好。平直段长， 会增大背压，增加功耗； ➢会延长模塑料在高温段的停留时间，这尤其 对PVC塑料是十分不利的； ➢很重的模头对于制造和使用也都是很不利的。