塑料模具设计教程_8-6板、片材挤出成型机头

    塑料板材和片材是人们接触较多的塑料产品，目前大部分都采用挤出法生产。这种方法生产的特点是模具结构简单、生产过程连续、成本低。塑料板材和片材被广泛地用作化工防腐、包装、衬垫、绝缘和建筑材料。板材的厚度在lmm以上，最厚达20mm；片材的厚度范围在0.25～1mm之间。板材和片材的常用塑料有聚氯乙烯（硬质与软质）、聚乙烯(高、中、低压)、聚丙烯、ABS、抗冲击聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸脂、醋酸纤维、丙烯酸类树脂等，其中前四种应用较多。

    板材和片材的挤出成型特点是采用扁平狭缝机头，机头的进料口为圆形，内部逐渐由圆形过渡成狭缝形，出料口宽而薄，可以挤出各种厚度及宽度的板材和片材。熔体在挤出成型过程中沿着机头宽度方向均匀分布，而且流速相等，挤出的板材和片材厚度均匀，表面平整。

    用于挤出板材和片材的挤出机头有鱼尾式机头、支管式机头、螺杆式机头和衣架式机头等四种类型。

8-6-1 鱼尾式机头

    机头带阻流器的鱼尾式机头阻流棒的模腔与鱼尾形状相似，如图8-18所示。熔融物料从机头中部进入模腔后，向两侧分流，在口模处挤出具有一定宽度和厚度的板材和片材。由于物料在进口处的压力和流速比机头两侧大，又由于两侧比中部散热快，因此物料粘度增大，造成中部出料多，两侧出料少，挤出的板材和片材厚度不均匀。为避免此情况出现，获得厚度均匀一致的塑件，通常在机头的模腔内设置阻流器(如图8-18所示)或阻流棒(如图8-19所示)，以增大物料在机头模腔中部的流动阻力，调节模腔内料流阻力的大小，使物料在整个口模长度上的流速相等，压力均匀。

　

图8-18

鱼尾式机头结构简单，制造方便，可用于多种塑料的挤出成型，如聚烯烃类塑料、聚氯乙烯和聚甲醛等。但用这种方法生产的板材和片材的幅宽一般小于500mm，厚度小于3mm，因此不适于挤出宽幅板(片)材。鱼尾式机头的鱼尾扩张角通常取80o左右。

图8-19  带阻流器和阻流棒的鱼尾式机头

8-6-2 支管式机头

    支管式机头的模腔为管状，有一个纵向切口与口模区相连。支管式机头的管状模腔与口模平行，可以贮存一定量的物料，同时使进入模腔的料流稳定并均匀地挤出宽幅塑件。

支管式机头的特点是机头体积小、重量轻、模腔结构简单、温度较易控制和容易制造加工，可以成型的板材和片材幅宽较大且宽度可以调整，一般聚乙烯、聚丙烯、聚酯等板材和片材都是采用这种机头挤出成型的。

    根据支管式机头的结构形式及进料位置的不同，有以下几种常用结构形式：

1. 直支管型机头

    一端供粉直支管型机头如图8-20所示，物料由支管一端进入，支管另一端封闭，模腔与挤出料流方向一致，塑件板材的宽度可由幅度调节块进行调节。中间进料直支管型机头如图8-21所示，物料由支管中部进入，充满模腔后，从支管模腔的口模缝隙中挤出，塑件的宽度可由调节块进行调节，这种机头挤出的板材性能在宽度方向上具有对称性。

      

图8-20  一端供料直支管型机头                  图8-21  中间进料直支管型机头

直支管型机头的特点是结构简单，幅宽能调节，能生产宽幅产品，适用于聚乙烯和聚丙烯等塑料的挤出成型。直支管型机头的缺点是物料在支管内停留时间长，容易分解变色，温度控制困难。

（2）中间进料弯支管型机头

    中间进料弯支管型机头如图8-22所示，模腔为流线型，无死角，适合于热稳定性差的塑料(如聚氯乙烯等)成型，但机头制造困难，幅宽不能凋节。

（3）带有阻流棒的双支管型机头

    带有阻流棒的双支管型机头如图8-23所示，这种机头用于加工熔融粘度高的宽幅塑件。阻流棒的作用是用来调节流量，限制模腔中部塑料熔体的流速，使宽幅板材和片材的壁厚均匀性提高，成型幅宽可达l000～2000mm。缺点是塑料熔体在支管模腔内停留时间较长，易过热分解，故不大适合于热敏性塑料，但这种情况有时可通过缩短支管直径及模口流道长度加以改善。如果塑料的粘度低，流动性好，成型温度高，塑件的幅宽小，可采用一个支管成型；如果塑料的粘度高，板材较宽，则必须要用两个支管成型。

图8-22  中间进料的弯支管型机头

1－进料口；2－弯支管型模腔；3－模口调节螺钉；4－模口调节块

图8-23  带有阻流棒的双支管型机头

1－支管模腔；2－阻流棒；3－模口调节块

8-6-3 螺杆式机头

    螺杆式机头又称螺杆分配式机头，与支管型机头相似，二者的主要区别是螺杆式机头内插入了一根分配螺杆，如图8-24所示。螺杆由电动机带动旋转，可以进行无级调速，所以物料不会停滞在支管内。由于螺杆均匀地将物料分配到机头的整个宽度上，因此可以通过螺杆转速的变化来调整板材的厚度。

    分配螺杆直径比挤出机螺杆直径小一些，以保证主螺杆的挤出量大于分配螺杆的挤出量，这样才能使板材连续挤出、不断料。分配螺杆一般为多头螺纹，螺纹头数为4～6。因多头螺纹挤出量大，可减少物料在机头内的停留时间，因此流动性和热稳定性差的塑料的挤出也变得比较容易。

    分配螺杆与挤出机主螺杆连接方式有两种，一种是一端供料式螺杆机头(如图8-24所示)，另一种是中央供料式螺杆机头(如图8-25所示)。

    螺杆式机头的温度控制比鱼尾式机头容易。由于分配螺杆的转动，塑料熔体在机头内流动时受剪切、摩擦作用产生热量，使熔体温度升高并进一步塑化，机头的温度从进料口到出料口逐渐降低。螺杆机头的缺点是物料在模腔内的运动发生了变化，由圆周运动变为直线运动，制品容易出现波浪形痕迹。

  

图8-24  螺杆分配式机头                     图8-25  中央供料式螺杆机头

l－挤出机螺杆；2－分配螺杆；3－机头体