模內(nèi)多層共擠模頭設(shè)計原理

精誠時代集團(tuán)——林輝

隨著塑料制品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)增，人們對產(chǎn)品要求也在不斷提升，比如讓制品由多種不同特性的原料構(gòu)成，使它兼有幾種不同原料的優(yōu)良特性，實(shí)現(xiàn)不同的功能；或是由不同顏色的同種原料構(gòu)成，從而得到特殊的外觀，此時單層的模頭已經(jīng)無法滿足需求，這就需要多層共擠模頭來實(shí)現(xiàn)，特別是電子產(chǎn)品上的PC-PMMA、TPU鞋材、TPE-TPO包裝膜、CPP光學(xué)膜等，這些具有綜合性能的多層復(fù)合材料在許多領(lǐng)域中都有著極其廣泛的應(yīng)用價值。

多層共擠有兩種形式，一種是分配器共擠，另一種是模內(nèi)共擠。對于幾種粘度和工藝溫度差別較大的原料，模內(nèi)共擠的優(yōu)勢就會體現(xiàn)出來。例如右圖剪切速率和剪切粘度的關(guān)系曲線中的兩種原料PC和PMMA，粘度差別很大，溫差也達(dá)到50℃，所以采用模內(nèi)共擠結(jié)構(gòu)，上下層為PMMA，中間層為PC，各層流道都有獨(dú)立的溫度控制，相鄰兩層原料工藝溫度相差30℃以上，層之間增加隔溫結(jié)構(gòu)，防止竄溫影響，并增加油路起到恒溫的作用。從圖中看出，三個料進(jìn)入流道后互不干涉，直到距離模唇口一小段位置開始復(fù)合，縮短了復(fù)合停留時間，把層與層之間的影響降到最小，使產(chǎn)品的物理性能達(dá)到最佳狀態(tài)。

由于熔體粘度和壓力不同及流速的差異，各層物料在口模中匯合時，易產(chǎn)生不穩(wěn)定層流，造成復(fù)合界面不規(guī)則、厚薄比例不均勻，出模后各層容易分離等問題，使得工藝過程較為復(fù)雜和難以控制。尤其是生產(chǎn)光學(xué)產(chǎn)品時對復(fù)合的均勻性要求更高，因此，對于此類模具設(shè)計的要求也會更高。結(jié)合毛細(xì)管流變儀和的流道模擬軟件，每一層流道我們都會根據(jù)各自物料的特性、產(chǎn)量、工藝溫度進(jìn)行分析計算，對比各層壓力是否接近并在合理范圍，控制各層想要的厚度以及速度，確保復(fù)合前各層分配的均勻性以及出料曲線的基本一致，這樣才能維持復(fù)合后各層的穩(wěn)定性，有效提高各個層面的薄厚精度。因此，比起分配器共擠，模內(nèi)共擠能更好的控制各層的復(fù)合比例，一般分配器表層復(fù)合比例都不低于10%，而模內(nèi)共擠最薄可達(dá)到5%。

這樣一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模頭自然在設(shè)計生產(chǎn)中存在很多難點(diǎn)，對加工精度的要求也會更加苛刻，投資成本高，制造周期也相對較長。除此之外對于客戶在使用時的要求也會更高，每臺擠出機(jī)的產(chǎn)量、溫度必須控制在合理范圍，保證進(jìn)入模頭時壓力的穩(wěn)定性，才能更好地發(fā)揮模頭應(yīng)有的性能。