CN103302836A

CN103302836A - 一种使用低冷应力共挤模具生产塑钢型材的方法

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Publication number: CN103302836A
Application number: CN2013101915658A
Authority: CN
Inventors: 张李忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-09-18

Abstract

一种使用低冷应力共挤模具生产塑钢型材的方法，是由口模和定型装置构成，在口模中设置共挤流道；定型装置中一端设置一节第一定型模与至少一节第二定型模，水槽设置在第一定型模与第二定型模之间，第二定型模一侧设置水箱，口模对应定型装置一端的第一定型模设置。通过提高共挤流道的L:t来提高共挤流道压力，使共挤层密度提高，导热速度越高，型材在定型装置中的冷却速度也快，拉伸也小，所以冷应力也低；通过减小阻流台a的尺寸，同时调整共挤机转速使共挤层薄而均匀，共挤料的密度比PVC的密度低，共挤层越薄导热速度越快，共挤层减薄以后，导热速度加快，型材在定型装置中的冷却速度也快，拉伸也小，所以冷应力也低；通过减短第一节定型模长度和水槽来加快冷却速度，减小型材在定型模中的拉伸，从而减小冷应力。

Description

一种使用低冷应力共挤模具生产塑钢型材的方法

技术领域：

本发明涉及一种塑料共挤型材模具，尤其是一种使用低冷应力共挤模具生产塑钢型材的方法。

背景技术：

上世纪八十年代，中国从欧美引进了塑料门窗。2002年以后，塑料门窗开始向彩色化方向发展，大家普遍采用共挤的方法来生产彩色型材，共挤，是用两台挤出机共同来完成型材的挤出，主机挤型材的主要部分，共挤机挤型材的彩色面，在口模中合成到一起，共挤层原料是“丙烯晴-苯乙烯-丙烯酸酯（ASA）”、“聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯（PMMA），这两种原料具有非常优异的耐老化性能，大大提高了彩色型材的使用寿命。由于受到欧美的影响，大家普遍认为彩色共挤层厚度大点好，所以在国家标准中规定了“共挤层厚度不低于0.15毫米”。

挤出工艺：首先，启动共挤机，当共挤料挤出口模时停止共挤机。然后，启动主机，挤出白色PVC料，牵引成型，最后，再次启动共挤机，调整共挤机转速，使共挤层达到0.15毫米以上。

在使用过程中，彩色共挤塑料门窗问题开始暴露出来，主要表现为门窗变形和焊角开裂。建筑物阳面的彩色门窗在受到阳光照射后发生了不同程度的内凹变形和焊角开裂，而阴面的没有问题。调查分析，由于彩色面吸热较强，在夏天，建筑物阳面的彩色门窗的表面温度较高，可以达到六七十度，由于型材中存在应力，在高温的作用下，应力开始释放，彩色面开始收缩，于是就出现了彩色门窗变形和焊角开裂。

型材应力产生的原因：

塑料型材的生产工艺为“挤出-冷却定型-牵引-切割-打包”。冷却定型是，口模挤出的初步成型的软的物料进入定型模，定型模依靠真空吸附型材，并通过定型模中的循环水冷却型材，使型材冷却至室温。塑料型材经过口模挤出成型后进入定型模具，在定型模具中，塑料型材边拉伸边冷却，型材表面已经冷却到维卡软化点以下，表面已经硬化，内部温度还比较高，塑料的温度还在维卡软化点以上，因此，薄薄的表面硬化层没有足够的强度不被拉伸，于是，型材边拉伸边冷却，由于表面已经硬化，拉伸后产生一定的弹性变形，随着冷却的进行，这种弹性变形一直向型材内部延伸，表面的弹性变形最大，越往内部越小，这种弹性变形由于受到各方面的牵扯而得不到释放，便形成了应力，应力分布图如图3所示。

当型材外壁受热后应力开始释放，造成型材的弯曲变形，甚至焊角开裂。在阳面，彩色共挤型材做的门窗由于受到阳光的照射，型材的外壁温度开始升高，温度逐步向内部传递，应力开始释放，外壁应力大，释放的应力也大，内壁应力小，释放的应力也小，应力释放后，造成门窗变形、焊角开裂。因为这种应力是在维卡软化点以下产生的，而且在维卡软化点以下就会释放，所以称为冷应力。因为门窗的使用温度主要在维卡软化点以下，所以，冷应力是影响门窗变形、焊角开裂的主要原因。

彩色共挤层材料、厚度与变形的关系：

为了模拟彩色型材受热收缩的状态，使用红外线加热装置加热彩色共挤面，并采用不同的共挤材料、不同的共挤层厚度来测试彩色共挤型材的变形情况，结果如下：

不同共挤层厚度的型材变形：

从上表可以看出，共挤层越厚，热变形越大，当按照国家标准共挤层厚度不低于0.15毫米生产时，热变形量达到3.2毫米以上，共挤层厚度达到0.18毫米时，热变形达到3.6毫米，比纯白色通体型材高出1.35毫米，高出60%。所以按照上面的测试结果，共挤层越厚问题越多。

分析原因，“丙烯晴-苯乙烯-丙烯酸酯”（ASA）这种材料密度为1.07，而白色PVC的密度是1.5左右，密度和导热性能有关，密度越高，导热性能越好。也就是，ＰＶＣ的导热性能比ＡＳＡ好，当ＡＳＡ的共挤层挤到ＰＶＣ表面后，就降低了共挤面的导热性能，这样，共挤面在定型模中的冷却速度就比其他面慢，造成内应力变大，热变形变大。共挤层越厚，内应力越大，热变形越大。为了解决上述为题本发明依据本人发明的塑料型材冷应力理论设计完成以下技术方案。

发明内容：

为了解决上述为题本发明本发明提供一种使用低冷应力共挤模具生产塑钢型材的方法，一种塑钢型材低冷应力共挤模具，是由口模和定型装置构成，在口模中设置共挤流道；定型装置中一端设置一节第一定型模与至少一节第二定型模，水槽设置在第一定型模与第二定型模之间，第二定型模一侧设置水箱，口模对应定型装置一端的第一定型模设置。

定型装置中的第一定型模的长度为50-150毫米，而且是第一节。

定型装置中的第一节定型模的尺寸与型材设计尺寸之间的放大尺寸为0.8-1.0%，计算标准为型材室内面和室外面之间的距离，尺寸测量位置为室内面的中间。

共挤流道中的平直段长度L与平直段间隙t之间的比例，即L：t不低于30。

共挤流道下方的阻流台阶a的尺寸不超过0.12毫米。

水槽位于第二定型模之间和第二定型模与第一定型模之间。

启动共挤机，等彩色共挤料出口模后，启动挤出机，挤出PVC型材，彩色共挤料经过共挤机挤出至口模中的共挤流道中，共挤流道中的的平直段长度L与平直段间隙t之间的比例不低于30，能获得较大的压力；共挤料经过共挤流道下方到不超过0.12毫米的阻流台a和PVC白料汇合，并拐弯流动，因此可以获得较薄而均匀的共挤层。

调整共挤机转速，使共挤层的厚度低于0.12毫米，共挤好的型材出口模，进入定型装置中第一节长度为50-100毫米的第一定型模与第二定型模，由于第一节定型模长度较短，型材快速通过第一节定型模，进入水槽快速冷却型材，同时水槽中的水通过型材与定型模之间的间隙进入第一节定型模，加快冷却型材，通过这种快速冷却，最大程度的减小了型材在定型模中的拉伸，降低了冷应力，经过水槽后，型材经过第二定型模，然后进入水箱固化，最后进入牵引切割机切割打包。

有益效果：在挤出过程中，通过提高共挤流道的L:t来提高共挤流道压力，使共挤层密度提高，材料的密度越高，导热速度越高，所以，型材在定型装置中的冷却速度也快，拉伸也小，所以冷应力也低；通过减小阻流台a的尺寸，同时调整共挤机转速使共挤层薄而均匀，共挤料的密度比PVC的密度低，导热速度低，因此，共挤层越薄导热速度越快，共挤层减薄以后，导热速度加快，型材在定型装置中的冷却速度也快，拉伸也小，所以冷应力也低；通过减短第一节定型模长度和水槽来加快冷却速度，减小型材在定型模中的拉伸，从而减小冷应力。

通过降低表面共挤层的厚度、提高共挤层的密度，加快型材在定型装置中的冷却速度，减小型材在定型装置中的拉伸来减小了冷应力。是本领域技术人员长期以来困扰的问题有效地得到了解决。能够最大程度的降低型材表面变形度，降低门窗焊角开裂的风险，具有显著的进步。为社会节约大量资源，同时获得了市场与客户的认同并获得了想象不到的收益。

附图说明：

下面结合附图对本发明进行说明。

图1是，定型装置总装结构示意图。

图2是，口模结构示意图。

图3是，型材内外壁分子结构弹性变形的示意图。

图1、2中，共挤流道1，第二定型模2，水槽3，水箱4，第一定型模5，口模6，定型装置7。

具体实施方式：

下面结合附图与实施方式对本发明进一步说明。

实施例1

在口模6中设置共挤流道1；定型装置7中一端设置一节第一定型模5与至少一节第二定型模2，水槽3设置在第一定型模5与第二定型模2之间，第二定型模2一侧设置水箱4，口模6对应定型装置7一端的第一定型模5设置。

实施例2

定型装置7中的第一定型模5的长度为50-150毫米，而且是第一节。

实施例3

定型装置7中的第一节定型模5的尺寸与型材设计尺寸之间的放大尺寸为0.8-1.0%，计算标准为型材室内面和室外面之间的距离，尺寸测量位置为室内面的中间。

实施例4

共挤流道1中的平直段长度L与平直段间隙t之间的比例，即L：t不低于30。

实施例5

共挤流道1下方的阻流台阶a的尺寸不超过0.12毫米。

实施例6

水槽3位于第二定型模2之间和第二定型模2与第一定型模5之间。

实施例7

启动共挤机，等彩色共挤料出口模6后，启动挤出机，挤出PVC型材，彩色共挤料经过共挤机挤出至口模6中的共挤流道1中，共挤流道1中的的平直段长度L与平直段间隙t之间的比例不低于30，能获得较大的压力；共挤料经过共挤流道1下方到不超过0.12毫米的阻流台a和PVC白料汇合，并拐弯流动，因此可以获得较薄而均匀的共挤层。

实施例8

调整共挤机转速，使共挤层的厚度低于0.12毫米，共挤好的型材出口模6，进入定型装置7中第一节长度为50-100毫米的第一定型模5与第二定型模2，由于第一节定型模5长度较短，型材快速通过第一节定型模5，进入水槽3快速冷却型材，同时水槽3中的水通过型材与定型模之间的间隙进入第一节定型模5，加快冷却型材，通过这种快速冷却，最大程度的减小了型材在定型模中的拉伸，降低了冷应力，经过水槽3后，型材经过第二定型模2，然后进入水箱4固化，最后进入牵引切割机切割打包。

Claims

1.一种塑钢型材低冷应力共挤模具，由口模（6）和定型装置（7）构成，其特征在于：在口模（6）中设置共挤流道（1）；定型装置（7）中一端设置一节第一定型模（5）与至少一节第二定型模（2），水槽（3）设置在第一定型模（5）与第二定型模（2）之间，第二定型模（2）一侧设置水箱（4），口模（6）对应定型装置（7）一端的第一定型模（5）设置。

2.根据权利要求1中所述的一种塑钢型材低冷应力共挤模具的定型装置(7)，其特征在于：定型装置(7)中的第一定型模(5)的长度为50-150毫米，而且是第一节。

3.根据权利要求2中所述的一种塑钢型材低冷应力共挤模具的定型装置(7)，其特征在于：定型装置(7)中的第一节定型模(5)的尺寸与型材设计尺寸之间的放大尺寸为0.8-1.0%，计算标准为型材室内面和室外面之间的距离，尺寸测量位置为室内面的中间。

4.根据权利要求1中所述的一种塑钢型材低冷应力共挤模具的的共挤流道(1)，其特征在于：共挤流道(1)中的平直段长度L与平直段间隙t之间的比例，即L：t不低于30。

5.根据权利要求1中所述的一种塑钢型材低冷应力共挤模具的共挤流道(1)，其特征在于：共挤流道(1)下方的阻流台阶a的尺寸不超过0.12毫米。

6.根据权利要求1中所述的一种塑钢型材低冷应力共挤模具的水槽(3)，其特征在于：水槽(3)位于第二定型模(2)之间和第二定型模(2)与第一定型模(5)之间。

7.使用权利要求1-6中一种低冷应力共挤模具生产塑钢型材的方法，其特征在于，启动共挤机，等彩色共挤料出口模(6)后，启动挤出机，挤出PVC型材，彩色共挤料经过共挤机挤出至口模(6)中的共挤流道(1)中，共挤流道(1)中的的平直段长度L与平直段间隙t之间的比例不低于30，能获得较大的压力；共挤料经过共挤流道(1)下方到不超过0.12毫米的阻流台a和PVC白料汇合，并拐弯流动，因此可以获得较薄而均匀的共挤层。

8.使用权利要求1-6中一种低冷应力共挤模具生产塑钢型材的方法，其特征在于，调整共挤机转速，使共挤层的厚度低于0.12毫米，共挤好的型材出口模（6），进入定型装置（7）中第一节长度为50-100毫米的第一定型模(5)与第二定型模(2)，由于第一节定型模(5)长度较短，型材快速通过第一节定型模(5)，进入水槽（3）快速冷却型材，同时水槽（3）中的水通过型材与定型模之间的间隙进入第一节定型模（5），加快冷却型材，通过这种快速冷却，最大程度的减小了型材在定型模中的拉伸，降低了冷应力，经过水槽（3）后，型材经过第二定型模（2），然后进入水箱（4）固化，最后进入牵引切割机切割打包。