摘 要：軟硬共擠技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新興異型材料復(fù)合成型技術(shù)，文章簡(jiǎn)要分析和探討了材料選擇及共混改性技術(shù)、模具設(shè)計(jì)技術(shù)以及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)軟硬共擠成型的影響。

關(guān)鍵詞：軟硬共擠；模具設(shè)計(jì)；共混改性

前言

軟硬共擠技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新興異型材料復(fù)合成型技術(shù)，這里所說(shuō)的軟硬共擠技術(shù)通常是指一軟一硬兩種性能的材料成為熱熔體后利用兩臺(tái)擠出機(jī)擠向同一成型模具，并在各自的流道內(nèi)流動(dòng)，然后在擠出模口之前匯合，而后定型冷卻，最終形成具有軟硬兩種材質(zhì)和功能的制品（見(jiàn)圖1），這種成型技術(shù)充分發(fā)揮了不同材料的特性，使產(chǎn)品得到特殊要求的性能，如防氧化和防濕能力、熱成型和熱粘合能力、良好的力學(xué)性能等，從而能夠提高產(chǎn)品的檔次，降低產(chǎn)品的成本，因此，軟硬共擠技術(shù)越來(lái)越廣泛應(yīng)用于異型件的成型生產(chǎn)中。

圖1 軟硬共擠工藝流程圖

在軟硬共擠技術(shù)中，材料選擇及共混改性技術(shù)、模具設(shè)計(jì)技術(shù)以及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)是影響軟硬共擠成型的關(guān)鍵技術(shù)，文章簡(jiǎn)要就上述關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行一些分析和探討，不足之處還請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

1 材料選擇及共混改性技術(shù)

軟質(zhì)材料和硬質(zhì)材料通常情況下熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性、表面能等性能有均會(huì)有差異，當(dāng)軟硬兩種材料分別由兩臺(tái)擠出機(jī)向一副口模擠出，由于各材料在其擠出機(jī)及進(jìn)料流道的熔體壓力、流變特性不同將導(dǎo)致在口模中的流變特性不穩(wěn)定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)雙組分的穩(wěn)定共擠出，導(dǎo)致軟硬兩種材料在熔融狀態(tài)很難粘結(jié)在一起，只有通過(guò)分子量調(diào)控技術(shù)、復(fù)合熱穩(wěn)定劑的研究與使用、耐熱基團(tuán)的引入等技術(shù)，在各種材料中加入不同的組分，改變其分子結(jié)構(gòu)或聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，使軟硬兩種材料表面能相互接近，實(shí)現(xiàn)同一擠出模具溫度下不同材料都處于熔融狀態(tài)且不至分解，以滿足軟硬共擠的基本工藝要求。

2 模具設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1 擠出模具設(shè)計(jì)

擠出模具是實(shí)現(xiàn)軟硬材料共擠成型的關(guān)鍵，它通常是由導(dǎo)流板、分流板、口模板、主流道、副流道、物流熔接段、分流芯組成。（見(jiàn)圖2）

共擠模具的設(shè)計(jì)要確保：（1）根據(jù)軟硬兩種材料的流變性設(shè)計(jì)不同的壓縮比，使軟硬兩種材料匯合時(shí)的壓力穩(wěn)定且基本相當(dāng)；（2）兩個(gè)流道的與口模聯(lián)結(jié)的出口要保障在口模中匯合處的夾角α角一般小于60℃，避免兩種材料匯合時(shí)相互嵌入；（3）硬料進(jìn)料流道不宜長(zhǎng)，一般在40-100mm之間選取。過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成硬料熔體阻力過(guò)大，物料停滯時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而分解，過(guò)短，會(huì)造成硬料熔體塑化不良而影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，我們建議先將軟硬共擠口模在不考慮軟硬共擠的情況下，按普通的口模設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后根據(jù)軟硬兩種材料流變特性的差異，利用計(jì)算機(jī)模流軟件模擬軟硬材料在口模中的流動(dòng)情況，最終設(shè)計(jì)確定板板之間接口的幾何形狀、尺寸與軟硬材料分流道的長(zhǎng)短、壓縮比、匯合后共擠出流道的長(zhǎng)短等。需要指出的是，由于共擠模具內(nèi)軟硬共流體流道的長(zhǎng)度對(duì)軟硬共擠異型材的撕裂強(qiáng)度影響很大，這種影響比軟硬各部分的接合表面積與撕裂強(qiáng)度的影響還要大，考慮到軟硬共流體流道的長(zhǎng)度又受兩熔體在擠出模具內(nèi)互不干擾的限制，因此，我們?cè)谛弈r(shí)要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)謹(jǐn)慎把握，否則會(huì)嚴(yán)重破壞擠出模具結(jié)構(gòu)。

2.2 定型模具設(shè)計(jì)

當(dāng)在軟硬共擠型坯進(jìn)入的定型工序后，可根據(jù)其原材料、表面要求或形狀不同，采取不同的定型方式，如密閉真空定型、加壓定型、開(kāi)放式滑動(dòng)定型、中空內(nèi)定型等，其中密閉真空定型是軟硬共擠最常用的定型方式。但是共擠材料型坯不宜一進(jìn)入定型模就開(kāi)始真空定型，主要因?yàn)檐涃|(zhì)熱熔體與硬質(zhì)熱熔體從接合面處容易出現(xiàn)撕裂或堵?，F(xiàn)象，因此，建議在定型模軟質(zhì)熔體材料入口處加裝一個(gè)水冷裝置，讓冷卻水能夠連續(xù)均勻地通過(guò)軟質(zhì)型坯表面，使軟質(zhì)熔體材料表面產(chǎn)生一層硬化層，因此，建議進(jìn)入定型模冷卻一段距離后再開(kāi)始真空冷卻定型。

3 工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

軟硬共擠對(duì)生產(chǎn)線的工藝溫度要求比較苛刻，特別是擠出模具溫度。如果擠出模具溫度過(guò)低，塑化不足，硬質(zhì)材料強(qiáng)度和表面光澤度不好，軟硬共擠部分打皺，機(jī)頭出料的持續(xù)穩(wěn)定性差；如果擠出模具溫度過(guò)高，軟質(zhì)材料熔體粘度低（PVC材料還會(huì)出現(xiàn)分解發(fā)泡現(xiàn)象），粘口模較嚴(yán)重，而且軟硬共擠型坯的撕裂強(qiáng)度明顯降低。因此，軟硬共擠必須仔細(xì)研究和調(diào)整適宜的模頭工藝溫度。此外，在定型階段還需注意摸索定型模具內(nèi)軟質(zhì)型腔部分水簾的大小及與抽真空口的相對(duì)位置、冷卻溫度、真空度、定型長(zhǎng)度、牽引的速度等工藝參數(shù)相互之間的影響，最終獲得適合的定型參數(shù)，確保產(chǎn)品定型穩(wěn)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上述工藝的深入研究，貴州普利英吉科技有限公司基本掌握了影響軟硬共擠成型的關(guān)鍵技術(shù)，公司先后承接了貴陽(yáng)某航空機(jī)電有限公司中高端轎車(chē)某新型無(wú)骨雨刮器擾流翼、貴州海爾電器有限公司冰箱風(fēng)道護(hù)板等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)任務(wù)，并成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

作者簡(jiǎn)介：陳興江（1965-），男，貴州織金人，高級(jí)工程師，漢族，畢業(yè)于南昌航空工業(yè)學(xué)院化工系，大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)任貴州省工程復(fù)合材料中心工程師、貴州普利英吉科技有限公司總經(jīng)理兼總工程師，長(zhǎng)期從事高分子改型材料、新型化工材料的研究和開(kāi)發(fā)工作。