聚合物挤出口模设计的数值研究进展

综述了国内外数值研究聚合物挤出口模设计的进展。在壁面无滑移条件下,早期数值模拟了聚乙烯、硬质聚氯乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚苯乙烯、橡胶等聚合物口模挤出过程,优化设计了棒材、管材、板材和异型材的挤出口模。近年来,数值研究壁面滑移条件和工艺条件对口模流道内熔体流场的影响,深入研究制品的离模膨胀行为。研究表明,改善壁面条件有助于减小聚合物制品的离模膨胀比,有利于提高制品品质。     

高速挤出模设计

目前,应用于管材生产的挤出模可归结为三种:支架型挤出模、篮式挤出模和螺旋式挤出模。高速挤出成型是一个系统工程,模具是影响生产效率的重要因素。由本文第三章对比分析,要实现挤出模的高速挤出应尽量保证料流在机头内最大限度的形成稳定流动[1]。     

基于知识的直通式管材挤出模头智能化设计

以塑料管材挤出模头为研究对象,分析了直通式管材挤出模头的基本结构,并结合计算机辅助设计,采用KBE技术,研究了基于知识的直通式管材模头智能化设计的关键技术,实现了直通式管材挤出模头的知识表示和参数化设计。     

基于ANSYS Polyflow的胶管挤出模头的设计

随着胶管产业的不断发展,挤出成型技术已被广泛应用于橡胶管材的生产当中,模头作为影响管材质量的一个关键性因素,其设计显得尤为重要。运用ANSYS Ployflow软件对模头进行辅助设计,目的在于提高设计精度和设计效率,降低生产成本。首先,运用ANSYS Ployflow进行逆向计算,计算出模头的口模内径和芯模外径等影响管材质量的关键性因素,然后,进行胶管挤出模头的整体机构设计,最后,运用正向挤出功能对所设计的模头进行分析,检测其可靠性。     

PVC-U异型材挤出口模结构的改进

介绍挤出口模常见结构,分析了影响硬质聚氯乙烯(PVC-U)异型材挤出口模性能的主要结构因素,提出了一种口模结构改进设计方法。改进后的口模具有结构紧凑、装配简单、结构稳定性好等优点,综合性能有显著提高。     

PVC-U管材共用挤出机头设计与分析

为了生产不同直径的管材可以使用相同的挤出机头,减少机头的制造成本和生产周期,通过对硬质聚氯乙烯(PVC-U)材料的特性、机头的结构参数等进行分析的基础上,设计了一款压缩模座弧形过渡的PVC-U管材共用挤出机头.采用ANSYS FLUENT软件对机头流道进行了数值模拟,并利用CFD-POST对流场的压力、速度和壁面剪切应...     

德国K-M公司成功研制出新型挤出模头

德国塑料挤出机械厂K-M公司最近推出一种新的挤出机模头系统,使塑料管材生产可完全不停车在线调节管材直径和壁厚。这种名叫QuickSwitch的模头系统用一个可以沿轴向移动的锥型芯模调节模头间距,并配有一个专用组合定径套,调节管材的最终直径。该系统可用于新的管材挤出生产线,也可用于现有设备。一条160～250mm的管材生产线配有这种全新模头后,减少了废料,每年可节省成本20万欧元,因为缩短了停工时间,从而降低了人工成本和产品库存量,对提高管材生产效益十分明显。本刊摘编自《塑料市场》,2003(29):11(XS-01)德国K-M公司成功研制出新型…     

新型PVC挤出模头

在巴顿菲尔辛辛那提所生产．的新型PVC挤出模头系列中，200-3支架式模头的优良品质与所生产出的管材质量给著名管材生产商Instal Plast留下了非常深刻的印象。经过对200-3支架式模头6个月的试用，Instal Plast获得了可观的利润，同时也决定将此模头引入到生产中。     

PE-RT管材挤出口模积料解决方案的探究

通过对非交联耐热聚乙烯(PE-RT)管材挤出过程的分析,针对实际生产中出现的口模积料问题,分别从材料配方、成型工艺、口模尺寸等方面进行了探究。结果表明:除材料中小分子迁移以外,口模积料与熔体出模应力有关。通过添加含氟助剂(PPA)、降低挤出速度、提高挤出温度、改变口芯模尺寸、提高拉伸比及模具电镀特氟龙等方式,可以有效减少口模积料的产生,延长清理时间;同时,管材的外观品质得到很大改善。     

口模拉伸成型法生产双轴取向管的研究进展

介绍采用静压挤出、口模单轴拉伸和口模双轴拉伸制备管材的方法，综述用模拉法生产双轴取向管的研究及其进展，同时简要介绍双轴取向管在轴向、周向较好的力学性能。     

气辅对L形异型材包覆共挤胀大影响的数值模拟

采用PTT本构方程,运用有限元方法对低密度聚乙烯/高密度聚乙烯（PE-LD/PE-HD）熔体的包覆共挤过程进行了三维等温黏弹数值模拟。对比分析了2种熔体在传统和气辅包覆共挤过程中挤出胀大及在不同条件下气辅包覆共挤熔体的挤出胀大。结果表明,气辅包覆共挤过程中,当芯层与壳层熔体的单位体积流率相等时,整体、芯层及壳层胀大率不随松弛时间的增加而变化,一直保持为零,而当芯层与壳层熔体的单位体积流率不等时,单位体积流率较大的熔体表现为挤出胀大,较小的表现为挤出收缩。     

Practical interpretation of laboratory die swell behavior of PVC extrudates—through correlating circular with non-circular die performance

Laboratory die swell measurements are routinely measured on many viscoelastic polymer extrudates to characterize thier ability to maintain a specified shape during extrusion operations. The diameters of downstream extrudates obtainable through selected round dies can then be routinely scanned by optical or laser type devices to compare the degree of swell relative to the die diameter itself. Such measurements, while yielding good relative die swell performance between compounds, frequently do not predict the actual die swell levels observed later when the same compound is extruded through production dies of different cross-sectional shapes and land lengths. This study discusses an alternate method of correlating die swell between dies of different shapes by using a technique derived from fluid mechanics. This concept, used to characterize fluid velocity through non-circular channels with that observed through circular pipes and ducts, involves the inclusion of a shape factors known as the “Hydraulic Radius” in fluid flow comparisons. When this technique was applied to die swell measurements for extrudates of both a flexible PVC wire jacket compound and a rigid PVC pipe compound, good agreement in actual die swell measurements through both round dies and dies with non-circular cross sections was obtained. This approach can lend credibility to laboratory die swell measurements and greatly expand their use in predicting production extrusion performance.     

聚丙烯发泡塑料挤出胀大行为的实验研究

使用HAAKE挤出流变仪研究了聚丙烯发泡塑料挤出胀大行为，考察了毛细管数、螺杆转速和温度等参数与PP发泡塑料挤出胀大的关系，同时指出气泡的存在对发泡制品挤出胀大有较大影响，分析了气泡体积的大小等对PP发泡塑料的挤出胀大的影响。     

POE/纳米碳酸钙复合材料的流变性能研究

试验研究聚烯烃弹性体（POE）／纳米碳酸钙复合材料的流变性能。结果表明，随着剪切速率的增大，复合材料的剪切粘度和非牛顿指数逐渐减小，挤出胀大比和零口型入口压力降增大，挤出物外观变差；随着纳米碳酸钙用量的增大，复合材料的剪切粘度对剪切速率的敏感性下降，非牛顿指数增大，挤出胀大比总体上呈下降趋势，零口型入口压力降变化较小，在相对低的剪切速率下，挤出物外观得到改善。     

熔体层厚度对L形异型材包覆共挤成型影响的数值模拟

以L形包覆共挤异型材为研究对象,采用Phan-Thien-Tanner(PTT) 本构方程,通过有限元方法分析了包覆共挤成型过程中的挤出胀大现象。结果表明,熔体层厚度的变化对整体挤出胀大率基本无影响,而对壳层、芯层胀大率及共挤界面L形内直角处沿X、Y方向的偏转均有较大的影响;当整体口模尺寸不变时,在口模出口处的最大剪切速率不受壳层、芯层厚度变化的影响。     

基于POLYFLOW模拟不同微孔形状及拉伸速率的共挤出流动

以聚酰胺6(PA6)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)两种聚合物为原料,应用POLYFLOW软件模拟并列型PA6/PET熔体共挤出过程的现象,讨论了2种熔体在不同入口角、不同长径比的微孔结构下的挤出胀大比的变化规律。结果表明:长径比较小时,入口角对挤出胀大比有一定的影响;长径比较大时,入口角对挤出胀大比几乎没有影响;随着长径比的增加,挤出胀大比逐渐减小。随着拉伸速率的增加,挤出胀大比减少;拉伸速率过大时,容易产生熔体破裂,因此,适当的拉伸速率可以减小挤出胀大比。     

聚合物熔体在圆锥短口模的挤出胀大方程

深入讨论了聚合物熔体在不同长径比、不同角度圆锥短口模的挤出胀大现象及机理，利用生产用挤出机进行不同角度的圆锥短口模实验。结果表明，圆锥短口模挤出过程中，熔体在收敛流道受到拉伸流变，导致强烈的入口弹性效应，表现为熔体在短口模挤出时显著的挤出胀大。理论和实验研究结果进一步表明不同圆锥口模入口角对实验材料表现出有不同的挤出胀大值。     

L形异型材共挤胀大及变形的三维非等温数值模拟

采用PTT本构方程,应用Arrhenius方程来描述温度对黏度的影响,建立了L形双层共挤模型,通过有限元方法分析了聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）熔体的三维非等温黏弹流动过程,对比分析了2种材料在不同组合情况下口模出口面的速度场、剪切速率场以及共挤出胀大和变形情况。结果表明,L形分层共挤的胀大和变形不仅与2种熔体黏度差异有关,还与口模截面形状有关;黏度较低的PP会向黏度较高的PS一侧偏转,且PP有包覆PS的趋势;黏度较低的PP位于L形内侧时共挤出胀大和变形程度大于其位于外侧时,且两熔体黏度差异越大,两方案的共挤出胀大和变形程度的差异越大。     

聚合物熔体在任意长径比圆锥口模的挤出胀大唯象研究

深入讨论了聚合物熔体在不同长径比、不同角度圆锥口模的挤出胀大现象及机理。对口模长径比较小的挤出胀大,由于熔体入口拉伸弹性变形来不及松弛,产生较大的挤出胀大;对长径比较大的口模,熔体在平直流道内停留时间较长,入口弹性形变逐渐松弛,这时主要是流动剪切应变引起的弹性变形,产生较弱的挤出胀大,比长径比小的挤出胀大来得小,并且聚合物熔体的挤出胀大随着长径比的增大而趋向一恒定值。结果还表明:聚合物熔体在圆锥口模的挤出胀大受到挤出口模入口角影响。当L/D较小时,挤出胀大与口模入口角有关;当L/D较大时,口模入口角对挤出胀大影响较小。     

聚合物多层共挤成型离模膨胀过程的三维黏弹性数值模拟

共挤成型中,聚合物黏弹特性与过程参数波动的耦合作用会产生波动的离模膨胀,使得根据共挤制品的形状设计相应的共挤定型口模在工程上仍是一项技术挑战。基于这一技术问题,通过建立的稳态有限元数值算法,系统研究了过程参数和黏弹性流变性能参数对共挤成型离模膨胀的影响规律和机理。研究结果表明,多层共挤口模芯壳层熔体离模膨胀是由熔体的二次流动引起,主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度。熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关,而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差大小呈正比。芯层熔体的离模膨胀与口模出口和混合区进口处芯层熔体向外的二次流动强度呈正比,而壳层熔体的离模膨胀取决于壳层熔体内外界面向外的二次流动的相对强度。研究还表明芯、壳层熔体及口模整体的离模膨胀随着壳层熔体黏度的增大而增加,而随着壳层熔体进口流量的增大而减小。