【正文】 22 第 5 章 分流支架的設(shè)計(jì) 分流支架流道設(shè)計(jì)的的流量平衡原則 分流支架結(jié)構(gòu)是針對(duì)中空型材（本設(shè)計(jì)中的窗框異型材就是真空型材）設(shè)計(jì)的，為保證型芯和分流錐在模頭流 道中懸空，以形成異型材的空腔，所以要有分流筋支撐型芯和分流錐，這樣就形成了由分流筋分開的若干個(gè)分流道，成為分流支架的一個(gè)特征。 口模圖形中功能塊的設(shè)計(jì) 對(duì)于大部分異型材的功能塊來說，其形狀是沒有什么幾何規(guī)律可循，其在流道出口前的平直流道也不能看做一維流動(dòng)，擠出型材的離模膨脹在各個(gè)方向上是不等的，因此成型非常復(fù)雜，前文推導(dǎo)公式不可用。而此處的偏移量目前只能采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。 對(duì)于內(nèi)筋與外壁連接位置的確定可采用中心線之間的距離不受離模膨脹影響的原則，以內(nèi)筋中心線的交點(diǎn)與其相鄰?fù)獗谥行木€之間的距離來確定口模圖形中內(nèi)筋與外壁連接位置。 本設(shè)計(jì)選用的 HD80 推拉系列中的 HD80TLK 結(jié)構(gòu) 及尺寸如下： 內(nèi) 筋口模圖形的設(shè)計(jì) 內(nèi)筋是指中空型材主體內(nèi)部起分腔作用的分割筋，與型材主體內(nèi)部的功能塊。擠出物收牽引作用產(chǎn)生的形狀和尺寸的變化遵循幾何相似規(guī)律，在均勻冷卻的條件下，型坯的冷卻收縮也是線性的。ccc （ 53） 上述各式中 a0， b0， c0 為擠出型坯離開口模時(shí)的尺寸， a,b,c,為型坯離開口模并承受某一方面作用后的尺寸。aa （ 51） 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XX 牽伸比 i =。口模圖形確定了型芯的外形和口模板的內(nèi)腔尺寸，是基礎(chǔ)模頭上最關(guān)鍵的尺寸。 本設(shè)計(jì)中的模頭及口模圖形如圖 41 所示。本設(shè)計(jì)中選擇推拉框橫截面外形的中心作為異型材的擠出中心，這樣的選擇會(huì)較有利于實(shí)現(xiàn)整個(gè)模頭流道均衡的分流，對(duì)于提高模頭的出料穩(wěn)定性是大有好處的。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XIX 口模截面圖的設(shè)計(jì) 異型材的擠出中心的選取 異型材的擠出中心即擠出系統(tǒng)中心線與擠出 中的異型材截面的交點(diǎn)。 ⑥ ⑥ 流道壁表面需要十分光滑，而且要求粗糙度一致。即模頭流道出口前都要有一段做夠長(zhǎng)的平直段，但是，平直段長(zhǎng)度也絕不是越長(zhǎng)越好。引起料流方向改變的擴(kuò)張或收縮角的半角的角度，一般要求不大于 12℃。 ④ 流道的變化應(yīng)盡量平緩。從擠出穩(wěn)定性考慮，讓擠出機(jī)工作在其產(chǎn)量范圍的適中部位是合理的。否則，在同樣的牽引力下，離開模頭后的型坯各部分的形狀就會(huì)發(fā)生不一樣的變化，這樣就很難保證要求的型材產(chǎn)品截面形狀。 ② 要讓型材坯料均勻的擠出。根據(jù)模塑料的粘彈性特性，要完成這樣一系列擠出成型工藝要求，對(duì)于與模塑料直接作用的擠出機(jī)頭流道設(shè)計(jì)，應(yīng)該有以下一些基本要求： ① 要有正確的出口截面形狀。 表 32 窗框用異型材配方 成 分 用量（質(zhì)量分 數(shù) ） PVC（ SG5） CPE（ 35%） ACR201 ACR401 EVA CaCO3（活性輕鈣） Ba/Cd 復(fù)合熱穩(wěn)定劑 環(huán)氧大豆油 亞磷酸酯 TiO2（金紅石型） 固體石蠟 100 總計(jì) 120 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XVIII 第 4 章 擠出機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擠出機(jī)頭設(shè)計(jì)的基本要求 在塑料異型材擠出成型過程中，對(duì)于由擠出機(jī)擠出 的熔融的模塑料，擠出機(jī)頭起著穩(wěn)流、分流和成型 3 種作用。 （ 4）光穩(wěn)定體系的確定 PVC 塑料門窗異型材中的鈦白應(yīng)選用金紅石型的，本設(shè)計(jì)選用上海躍江鈦白化工制品有限公司生產(chǎn)的 R288 型鈦白粉。 （ 3）潤(rùn)滑劑體系的配合設(shè)計(jì) 由于本配方采用的主熱穩(wěn)定劑為 Ba/Cd 復(fù)合熱穩(wěn)定劑，故潤(rùn)滑劑選用石蠟烴類。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XVII 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì) （ 1）樹脂牌號(hào)的選擇 根據(jù)前述分析，本設(shè)計(jì)選用懸浮法緊密型 SG5 型 PVC 樹脂作為主原料。加工助劑為一類可以改善樹脂加工性能的助劑，其主要作用方式有三種：促進(jìn)樹脂熔融、改善熔體流變性能及賦予潤(rùn)滑功能。 加工改性助劑 由于 PVC 熔體延展性差，易導(dǎo)致熔體破碎； PVC 熔體松弛慢，易導(dǎo)致制品表面粗糙、無光澤及鯊魚皮等。金紅石型光學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，適于戶外使 用。型材中一般使用的著色劑為 TiO2，它具有屏蔽紫外線和反射紅外線的作用，可提高耐熱性和耐候性。一般使用脂肪酸、石蠟及金屬皂類。于減低了摩擦，使 PVC 混合料能在較低溫度下加工。 PVC門窗生產(chǎn)中一般使用硬脂酸金屬皂類穩(wěn)定劑。 穩(wěn)定劑 純的 PVC 樹脂對(duì)熱極為敏感，當(dāng)加熱溫度達(dá)到 90℃以上時(shí)，就會(huì)發(fā)生輕微的熱分解反應(yīng)，當(dāng)溫度升到 120℃后分解反應(yīng)加劇，在 150℃， 10min，PVC 樹脂就由原來的白色逐步變?yōu)辄S色 紅色 棕色 黑色。表 31 為 SG5 型 PVC 樹脂的部分物化性能。但成型加工溫度愈高，流動(dòng)性愈差，成型加工愈困難。其性能應(yīng)滿足成型加工工藝和制品性能的要求。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XV 主原料和助劑的選擇及作用 （ 1） PVC 樹脂 PVC 樹脂是制造窗 框 異型材的基本材料，其用量約占 85%。 PVC 樹脂的分子量和結(jié)構(gòu)、加工助劑、潤(rùn)滑劑、抗沖改性劑及穩(wěn)定劑等各類助劑的添加，都會(huì)影響或改善其物料流動(dòng)性能。此外，在氣溫較高、紫外光照射較強(qiáng)地區(qū)，可微量添加紫外線吸 收劑如 UV53 UV9 等。二鹽基亞磷酸鉛對(duì)紫外光有較強(qiáng)的吸收作用，其中亞磷酸陽(yáng)離子抗氧作用也有助于其良好的耐候性，是已知在無碳黑存在情況下唯一具有良好電性能及耐候性穩(wěn)定劑。 （ 3）光穩(wěn)定性：表征制品耐候性及使用壽命。特別在用 ACR 改性 PVC 體系中。一般隨 PVC 樹脂分子量增加、抗沖擊改性劑用量增加、填料用量的減少（微細(xì) CaCO3 除外）而增加。隨抗沖擊改性劑用量增加而減少。 （ 1）拉伸強(qiáng)度：表征制品剛度。 （ 4）各類原材料的選擇及用量，各組分間的組合、相互影響及協(xié)同效應(yīng)。 （ 2）成型加工方法和工藝對(duì)配方的要求。窗 框 型材能夠具有足夠的剛性、強(qiáng)度、良好的耐沖擊性，以及較好的加工性、光熱穩(wěn)定性，能夠保證制品尺寸穩(wěn)定，并在較寬的氣候條件下，保持長(zhǎng)期的機(jī)械性能及色澤，配方的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。 PVC 是熱敏性樹脂，光熱穩(wěn)定性差，熔體粘度高，成型加工工藝范圍狹窄，加工性能不好，抗沖擊性能，尤其是低溫抗沖擊性能較差。物美價(jià)廉是每一個(gè)配方設(shè)計(jì)者的首選目標(biāo)，因此，樹脂及助劑在滿足制品需求性能的前提下，其價(jià)格愈低愈好。因此，配方設(shè)計(jì)人員常選取性能最接近制品性能要求的樹脂品種，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男?，使之達(dá)到完全滿足制品要求。 （ 2）改善樹脂的內(nèi)在性能。 （ 1）改善樹脂加工性能。配方設(shè)計(jì)是指選擇在樹脂中加入何種助劑，并確定其加入量大小的一個(gè)過程。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XIII 第 3 章 產(chǎn)品配方設(shè)計(jì) 配方設(shè)計(jì) 目的 塑料異型材產(chǎn)品配方是按一定比例在樹脂中混入各種助劑而形成的復(fù)合體系。因此，它最適宜加工熱穩(wěn)定溫度低的聚氯乙烯無毒配方，同時(shí)可減少穩(wěn)定劑用量 50%左右，不僅降低成本，而且有利于提高制品的物理性能，特別是沖擊強(qiáng)度的提高。物料在機(jī)內(nèi)的滯留時(shí)間比同向機(jī)短，并且剪切發(fā)熱小，物料分散充分、溫差也小，物料溫度分布十分均勻。常用擠出 機(jī)為排氣式異向雙螺桿擠出機(jī)。 （ 8）加料容易特別是 PVC 粉料。 （ 6）螺桿輸送能力較大，擠出速度比較穩(wěn)定，塑料在料筒內(nèi)停留時(shí)間按較短。 （ 4）摩擦產(chǎn)生的熱量少。 （ 2）能耗低，雙螺桿擠出機(jī)的單位能耗僅為單螺桿擠出機(jī)的 1/3～ 1/2左右。目前，雙螺桿擠出機(jī)正在逐步替代單螺桿擠出機(jī)，成為塑料異型材擠出成型的主要機(jī)型。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） XI 螺桿擠出機(jī)的選擇 自 20 世紀(jì) 80 年代以來，我國(guó)塑料異型材、 PVC 塑料門窗行業(yè)發(fā)展迅速，擁有了世界第一位的產(chǎn)能規(guī)模和應(yīng)用；原料、助劑、設(shè)備、模具、門窗附件等全部上下游產(chǎn)品完成了配套供應(yīng)國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程；塑料異型材及門窗行業(yè)基本掌握了產(chǎn)品的一流制造技術(shù)。一般圓弧過渡半徑 R 應(yīng)隨型材壁厚來選取，壁厚在 2mm 以上者 R 取 ，壁厚小于 2mm 者 R取 ～ 。大的轉(zhuǎn)角不僅有助于物料流動(dòng)，使變形現(xiàn)象減少，而且可以減少轉(zhuǎn)角處的應(yīng)力集中。彎角處應(yīng)按異型材的壁厚平滑圓弧過渡，以避免應(yīng)力集中影響制品的強(qiáng)度。根據(jù)要求，本設(shè)計(jì)中推拉框的主要結(jié)構(gòu)壁厚取 ，分隔空腔的內(nèi)筋厚度取 。因?yàn)檫@樣有利于實(shí)現(xiàn)型材擠出過 程的穩(wěn)定流動(dòng)和冷卻定型過程的均勻冷卻，這是提高型材擠出正品率的前提。 外形和空腔設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中 80 型推拉框的橫截面結(jié)構(gòu)主要借鑒于 河北豐輝型材有限公司 生產(chǎn)的 HD80 推拉系列中的 HD80TLK 結(jié)構(gòu)。 （ 3）推拉窗型材設(shè)計(jì)要考慮用戶的使用要求，如立面形式、最大窗型尺寸、地區(qū)的溫差，推拉窗應(yīng)達(dá)到的氣密、水密、抗風(fēng)壓強(qiáng)度和剛度及隔熱等建筑功能。 （ 1）推拉窗型材應(yīng)具有良好的力學(xué)機(jī)械性能，如抗低溫沖擊、抗彎、抗壓、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)及維卡耐熱等物理性能。 PVCU 異型材的改進(jìn)主要包括三個(gè)方面：首先是生產(chǎn)彩色（深顏色）的 PVCU 異型材；其次是改進(jìn)配方和生產(chǎn)工藝；第三是改善 PVCU 異型材與 環(huán)境的協(xié)調(diào)性。另外， PVCU 異型材生產(chǎn)過程中的粉塵和毒性以及 PVC 可能存在對(duì)環(huán)境的潛在危害等問題也不斷引起人們的重視。顯然，這種白色 PVC 一統(tǒng)天下的現(xiàn)狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們?cè)诓牧闲阅芎徒ㄖ缹W(xué)等方面的要求。 塑料窗框異型材的發(fā)展趨勢(shì) 從開始使用到現(xiàn)在聚氯乙烯窗 框 型材已經(jīng)有幾十年的歷史了，用于制造窗 框 異型材用的原料硬質(zhì)聚氯乙烯使得型材的顏色幾乎全部是白色的。國(guó)家產(chǎn)業(yè)扶植政策力度的加大、從業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)水平的提高、國(guó) 家擴(kuò)大內(nèi)需的需要，以及作為建筑業(yè)支柱行業(yè)之一的化學(xué)建材的持續(xù)高速發(fā)展等，對(duì)塑料門窗的數(shù)量、品種、規(guī)格、性能不斷提出更多、更高的要求。 基于以上三點(diǎn)基本原因，塑料門窗于 1980 年被正式列入國(guó)家 “ 六五 ”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，并于 1989 年成立了塑料異型材及門窗制品專業(yè)委員會(huì)。 其次，當(dāng)時(shí)人們已開始具有環(huán)保意識(shí)， “ 以塑代鋼、以塑代木 ” 的口號(hào)就是當(dāng)時(shí)提出來的，作為新生的高科技產(chǎn)品，塑料門窗異型材具有很強(qiáng)的生命力。 首先， 20 世紀(jì) 70 年代末至 80 年代初期，我國(guó) PVC 原料大量積壓，價(jià)格很低，主要原因是沒有足夠的產(chǎn)品來消耗，因而當(dāng)時(shí)急需開發(fā)、研制出可大量使用 PVC 原料的產(chǎn)品。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） VII 20 世紀(jì) 80 年代我國(guó) 開始引進(jìn) 制造塑料門窗的設(shè)備和技術(shù)。同時(shí)， 塑料窗配套產(chǎn)品的生產(chǎn)也獲得長(zhǎng)足進(jìn)步。隨之，塑料窗工藝技術(shù)和產(chǎn)品性能得到不斷的改進(jìn)和提高。目前，塑料門窗在德國(guó)已經(jīng)形成了規(guī)模巨大、標(biāo)準(zhǔn)完善、技術(shù)成熟、高度發(fā)達(dá)的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。 第四代塑料窗的開發(fā)成功，解決了 PVCU 塑料門窗生產(chǎn)的一系列技術(shù)工藝問題。③擠出的 PVCU 異型材（內(nèi)部有塑料加強(qiáng)筋）為多腔室異型材，雖然其耐熱變形性得到提高，但當(dāng)承受較強(qiáng)的風(fēng)壓時(shí)仍存在一定問題，只能用作小面積窗體。 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展歷史 總結(jié)歐洲塑料窗的發(fā)展，大體經(jīng)歷了如下四個(gè)階段：①用塑料外包覆鋼架或木框， 實(shí)際上只起到了對(duì)芯材的防腐蝕作用。而且，塑料異型材還可以進(jìn)行二次加工 以滿足使用過程中各種線型的需要。另外，塑料異型材在安裝時(shí)多采用扣、粘等安裝形式， 施工簡(jiǎn)便快捷，大大降低了安裝成本。另外，塑料異型材本身的耐腐蝕特性使其具有防水耐油、歷久如新的優(yōu)點(diǎn)。因此，在當(dāng)今全球能源危機(jī)問題日益嚴(yán)重的今天，合理使用塑料異型材顯得尤為重要。 （ 2）環(huán)保 塑料產(chǎn)品具有可回收再利用的 特點(diǎn)，對(duì)于減少資源消耗具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是國(guó)家提倡的節(jié)能環(huán)保材料，符合當(dāng)今世界發(fā)展潮流。塑料異型材的主要特點(diǎn)如下： （ 1）輕質(zhì) 塑料異型材的密度在 ，個(gè)別的甚至只有。但 PVCU 型材燃燒時(shí)會(huì)變軟，釋放出的氯化氫會(huì)使人感到很強(qiáng)的窒息性氣味。 （ 4）燃燒性能 PVCU 塑料不助燃、不自燃、燃燒 后能自熄，安全可靠。由于 PVCU 材料的優(yōu)良性能，塑料異型材具有的獨(dú)特的多腔結(jié)構(gòu)，精湛的擠出、組裝工藝，以及通過嵌入鋼質(zhì)加強(qiáng)筋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，使得塑料 窗框 具有一系列優(yōu)良性能。由于上述原因，塑料窗框的隔熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋁、鋼、木窗。 硬聚氯乙烯塑料窗的發(fā)展與現(xiàn)狀 硬聚氯乙烯塑料窗的性能和特點(diǎn) 1. 硬聚氯乙烯塑料窗的主要性能 （ 1）隔熱、保溫性 隔熱、保溫是塑料門窗的整體突出優(yōu)點(diǎn)。其中，全塑門窗是目前發(fā)展最快、技術(shù)最成熟、用量最大的一類，是塑料門窗發(fā)展的主流產(chǎn)品。 塑料門窗異型材是以聚合物樹脂為主，以各種助劑和增強(qiáng)材料為輔制成的一類新型材質(zhì)的門窗。 近年來，塑料異型材在建筑、家具、電器、汽車等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤 其在建筑業(yè)中用途最廣，可用作塑料門窗框、門板、樓梯扶手、壁材、隔墻、屏風(fēng)、線槽、地板條、密封條等建筑材料。塑料異型材可以通過塑料擠出機(jī)由擠出工藝生產(chǎn)，其制品具有外觀色澤鮮艷 ， 光亮平滑，不需要油漆涂飾，耐腐蝕等特點(diǎn)。在