更好地平衡模内流动

作者:文/Frankland Plastics Consulting LLC. Jim Frankland 文章来源:PT《现代塑料》2014年7月刊 发布时间:2014-07-30
机械调节常用于调整挤出模头内的流动和纠正热的不平衡.但是,模头内的熔体流动是一个非常复杂的过程,如果希望通过简单的机械调节来实现流动平衡,可能适得其反.对此,本文介绍了一种比机械调节更加有效的方法.

机械调节常用于调整挤出模头内的流动和纠正热的不平衡。但是,模头内的熔体流动是一个非常复杂的过程,如果希望通过简单的机械调节来实现流动平衡,可能适得其反。对此,本文介绍了一种比机械调节更加有效的方法。

如果挤出模头设计正确,且能满足聚合物性质和产量方面的要求,那么此模头应该无需调整即可挤出所需的产品。

基本上,模头的设计是一个形成模头内部结构的过程,该结构要求能用相同的压降将聚合物从入口挤塑到出口。此过程需要平衡的流动,以确保所有的聚合物以相同的速度挤出,且严格地复制模孔的形状。但是,当聚合物在模头变化的横截面中暴露于不同的剪切速率下时,它们会表现出不同程度的非牛顿行为(剪切变稀),这个问题的存在,提高了模内流动的复杂性。此外,温度对模内流动也有很大影响。

如果假定模内流动是个等温过程,对这个复杂问题的分析可略微简化,只需考虑剪切变稀这一因素即可。但在模头内很少有真正等温的情况,因此即便是经过精心设计的模内流动,仍可能有潜在的变化。所以,模头是一种非常“特定”的装置,它只在一组特定的条件下才能理想运行。

为赋予模头一系列的操作条件,人们常通过机械调节来调整流动,这些机械调节也常用于纠正热的不平衡。但是,如果没有很好地理解热均匀分布的重要性,而只是简单地通过机械调节来纠正热的不平衡,可能会造成更加扭曲的模内流动。事实上,对挤出模头进行热调节可获得比机械调节更好的效果。在实际生产中,部件的厚度控制是考察模内流动调节效果的重要标志,最终部件的质量分布虽然可用机械调节来调整,但由此产生的不平衡流动会影响部件的性能。例如,如果在加工过程中必须使环形模头偏心才能均衡所需要的分布,这表明存在流动方面的问题。通过模头偏心来调整产品质量会使模头圆周周围的熔体速度发生变化。很显然,如果加工商试图通过模头上一个更小的孔挤出相同的体积,他们不得不提高速度,这将导致不均匀的挤出。即使这些问题能通过一些下游工装或模具纠正,但产品中挤出速度较高的部分会在挤出的方向上有较多的取向,而在横跨机器的方向上取向较少。采用快速冷却后,这个取向将作为应力被暂时“锁”在部件中。由于聚合物在加工后会寻求其自然的分子取向,因此该应力会被释放,使取向较多的区域有较高的收缩率。

通过热来平衡流动,原模头的几何形状无需改变,即可纠正导致不同离模速度的压降差异。当熔体的出口速度达到平衡,其随后的应力和收缩会更均匀。由于结晶聚合物更倾向于寻求其自然的分子取向,所以收缩率可达20%,无定形聚合物一般收缩较小,主要是因为其分子很少进行重新取向,因此,采用热平衡模头加工由结晶聚合物制成的部件(片材、管材或薄膜等)可在性能方面受益更多,且其流动改善也与采用无定形聚合物时同样显著。

在寻求模内流动热平衡时,常遇到一个问题——很多模头从一开始就没有正确设置温度平衡,因此不得不采用机械平衡来弥补。另外,对模头温度设定的选择过于简单、温度段数目不足或者模体加热分布较差等都可能造成模头内在的热量变动。

对于初始的模头设置,建议的方法是设置模口间隙,使其保持均匀或同心,并尽可能地用温度来纠正部件的质量分布,然后使用机械调节进行最后的微调。当准备启动时,设定模口间隙,使其均匀或同心,并尽可能地用温度来调整部件质量的分布,然后调节螺栓和其他机械装置进行最后的微调(图片来自Paulson培训课程公司)

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…