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供稿︰工控網 2006/9/14 8:54:00

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1.塑料門窗行業發展迅猛
十多年來,我國塑料門窗行業發展雖有過幾次大起落,但在同仁們的共同努力下,始終處于 技術不斷地進步和市場不斷拓展之中。近幾年,由于國情的需要和國家政策導向,又一次 獲得了迅猛發展的機遇,現已形成了相當的行業規模。據有關統計報道,1999年全年消耗的 塑料異型材在30萬t以上,生產塑料門窗3000∼4000萬m 2,比1998年增加50%以上。現國內進口和國產塑料異型材生產線的總數超過2500條,異型 材 生產能力已突破100萬t,已建成十余家?10 000t?以上的大型或超大型塑料異型材生產廠 。門窗生 產能力超過1.2億m2。塑料異型材擠出模(以下簡稱擠出模)是塑料門窗的關鍵技術之一。 我國擠出模的生產正是隨著塑料門窗行業的發展而發展。?

2 擠出模的發展歷程和現狀
長期以來,塑料異型材擠出成型加工,在我國塑料加工工業中一直是相對薄弱的一個門類,所使用的是單螺桿擠出機,擠出模在較低的速率下(1m/min左右)生產截面相對簡單的異型材 。自80年代中期開始,為加速發展塑料門窗工業,我國開始大量進口國外先進的雙螺桿異型材 擠出成型生產線。這樣,花費數十億美元,把我國塑料異型材的生產水平提高了一個檔次。 然而,發展塑料異型材門窗生產對擠出模的需求量大。而隨擠出機組引進的幾付或十幾付擠 出模,遠遠滿足不了建築門窗市場變化和發展的需要。當時,能適應這些先進擠出機組要 求的 擠出模,國際市場價格每付約3∼4萬美元,甚至更貴。而國內不能很好地配套,成了制約進 一步發展的主要因素之一。這一狀況及其形成的商機促進了擠出模的研究與開發工作。也正 因為如此,國內關于擠出模的研究和開發工作,基本以進口擠出模為樣本開展,測繪仿制的 多,實驗性研究的少,機理性研究和探索更少。而擠出模的實踐性很強,至今還沒有形成嚴 格的理論和固定的模式。我國擠出模的設計與制造在引進的國外先進擠出︰鴕恍┐笱N 牟斡胂,獲得了迅速的發展。
但是,擠出模的設計要解決模塑料流動的非牛頓特性以及模塑型壞離模膨脹、牽引變形和冷 卻收縮等綜合作用的問題;並受到擠出機組(主要為螺桿、螺筒),模塑料配方(包括配方組 分和混合狀況)和操作工藝(溫度、速度、冷卻水和真空度)等多方面的影響。因此,僅僅簡單的測繪仿制是很難真正設計出高質量擠出模的。尤其面對復雜的異型材和原料配方的不斷 改進和發展,以及對異型材產品質量和生產效率要求的不斷提高,就更加顯現出理論和實驗 的 缺乏。另外,局限于感性的經驗,過多地依賴于反復的調試修模,所造成的必然是較多的失 敗和調試修模過程中大量的人力、能源和原材料浪費,也很難穩定地獲得高質量的擠出模。 然而,市場需求有著巨大的推動力,十多年來,我國的擠出模隨著塑料門窗行業的發展,已 形成了相當大的生產能力。據了解,目前國內每年擠出模實際交付使用超過200套的制造商 已不止五六家,此外還有更多的模具廠提供了大量的擠出模。1999年,國內生產的擠出模實 際交付使用的總數已超過3000套。並且除單一熔體擠出的單腔擠出模之外,還制造出了一模 多腔、雙色共擠、軟硬共擠、後共擠、再生料共擠出和低發泡鋼塑共擠等各類擠出模。擠出 模的塑料異型材生產速度也不斷地得到提高,國內領先的擠出模已經實現了主型材2.5m/mi n以上的擠出速度。計算機高技術手段的應用進一步促進了我國擠出模的發展,現已開發成 功了實用的擠出模CAD系統,並和線切割數控機床連接,實現了CAD/CAM集成;使用了慢走 絲四坐標線切割機床(其中進口十多台)和進口的磨料流擠壓研 磨拋光機床加工擠出模模腔,大大地提高了生產效率和制造精度。模具行業于1998年制定並 發布實施了塑料擠出模行業標準--JB/T8744-8746-1998,這更是成熟的表現。?

3 與進口擠出模的差距
雖然我國的擠出模已形成了相當大的生產能力,但與進口的先進擠出模相比,還存在著一定 的差 距。因此,盡管進口擠出模的價格高出國產擠出模五六倍,甚至十多倍,每年還是有上百套 擠出模進口。國產擠出模與進口先進擠出模的差距主要表現在以下幾個方面︰
(1)進口的先進擠出模的異型材擠出速度高于國產擠出模。異型材擠出速度除受到擠出模的 影響外,還受擠出機組、型材配方和一些工藝條件的影響,由于進口的擠出模都和進口的塑 料異型材生產系統相配套,所以能保證穩定高速擠出。進口擠出模主型材的擠出速度從80年 代的2m/min,到90年代的2.5m/min,直到目前的3m/min,一直在不斷地提高(據有關資料介 紹,國外單孔擠出模主型材的擠出速度在不采用內冷卻的情況下,已達到了5m/min)。國產 擠出模則是從1.5m/min左右提高到2m/min,領先的國產擠出模主型材的擠出速度已達到了2 .5m/min以上,但將其作為一個可保證的穩定水平還有待進一步努力。
(2)進口的先進擠出模所生產的塑料異型材截面的規整程度比較高。這不僅是指型材的外形 ,整個壁厚的均勻程度、內筋和功能結構的規整程度都較高。國產擠出模雖然所生產的型材 基本上符合GB 8814-98的要求,但不少在保證型材穩定的高規整程度方面還不理想。
(3)進口的先進擠出模工藝調整較方便也較穩定可靠,因而便于實現較低的廢品率。這是與 進口塑料異型材生產系統的配套分不開的。
(4)進口擠出模有較合理的材質選用,標準件、專用件都比較講究,外觀顯得更精制,操作 起來顯得更方便和穩定。?

4 擠出模的改進?
實際上,十多年來進口擠出模也是處于不斷的改進之中。我國前後引進了許多國家不同的擠 出模產品,所涉及的國家主要有德國、奧地利、意大利、美國,還有加拿大、西班牙、日本 、韓國以 及我國台灣地區等,所涉及的公司更有幾十家之眾。這些進口的模具之間,不但在性能上, 而且在結構方面都有很大的差異,因而造成國內不同廠家制造的擠出模之間也具有不同的結構 特點。受到近期進口擠出模的影響,國產擠出模結構也出現了一些明顯的變化。例如,在擠 出 模頭設計方面︰模腔多數從縱向分塊改為橫向分塊;內筋從連接外壁一起供料,多數改為型 芯內單獨供料;多數增加了局部結構的單獨供料和阻流筋設計等。在定型模設計方面︰很少 再設計全干式真空定型,一般都采用干濕混合式真空定型,而且干式定型套的長度越來越短 ;水箱的設計曾出現過噴淋式、渦流式、直流式等多種結構形式。這些變化在很大程度上反映了國產擠出模的技術進步,但也進一步說明了擠出模至今並沒有固定的模式。對于進口擠 出模的各種結構和制造方法,不宜不加分析、不講條件地仿制。
例如,對于擠出模頭模腔的縱向分塊,雖然制造過程相對復雜一些,但卻方便試模調整, 更適宜于構造內部有復雜結構的異型材模頭。單獨供料雖然增加了局部料流調節的穩定性, 但也增加了更換模頭時清料的難度,對于內筋或交叉內筋較多的型材,采用瓖件結構可 能更適宜。再例如,關于減少干式真空定型套,這有利于定型模的設計與制造和提高冷卻效 率。但是定型套冷卻型材,對避免冷卻水直接接觸型材可能造成的急冷和冷卻不均現象,也 不是沒有益處的,關鍵是合理確定所需長度以及定型模的總長度。確定定型模長度Ld 的理論公式為︰
?Ld=ε1•ε2•Vt (1)?
? tc=f(h2,TM,TW,TE,αP) (2)??
式中︰ε1--反映定型模本身對冷卻效率影響的壁溫系數;
ε2--定型模本身對冷卻效率影響的冷卻效率系數;
?Vt?--型材牽引速度;?
?tc?--最小理論冷卻時間;?
?h?--型材壁厚;
?TM --入口型材溫度;
?TW?--定型模壁溫度;
?TE?--出口型材溫度;
?αP?--擠出塑料熱擴散系數。
由此可知,定型套長度和定型模總長度主要取決于型材壁厚h和型材的牽引速度Vt,並受 到定型模自身結構(包括水箱結構)和型材擠出成型工藝參數的影響。因此,要獲得合理的 定型套和定型模總長設計,必須根據型材壁厚h和型材牽引速度Vt的要求,掌握定型套及水箱的冷卻效率和型材擠出成型工藝的要求。僅僅簡單的測繪仿制顯然是不適宜的。有時我 們應該考慮到,商業上的成功與技術領先不是可以完全劃等號的。?
總之,十多年來大量引進的許多國家的擠出模,給我們學習國外先進的擠出模技術提供了極 好的機會,但由于缺少理論和實驗研究,加之配套條件不充分,國產的擠出︰徒詰南冉擠出模相比,始終存在著一定差距。?

5 加強擠出︰托筒鈉笠導淶男 br/> 目前,我國快速發展的塑料門窗行業,已經形成了十分激烈的競爭局面。在全國市場多樣化 及 個性化發展的大趨勢中,建築物的地區差異更是對建築門窗提出了特別強烈的多樣化和個性化要求,這些對擠出模無論在數量上還是質量上都提出了更高的要求。另一方面,國內擠 出模通過十多年的發展,已經形成了不少有相當實力的企業,他們已經有能力投資于擠出模 技術的深入研究和開發。而且國內已建成的十多家萬噸以上的大型或超大型型材生產廠, 出于企業發展的安全性考慮,也已經開始了對擠出模技術的投入。因此,深入開 展有關擠出 模技術的理論和實驗研究,進一步消化吸收進口擠出模的先進技術,從基礎上提高國產擠出 模的水平,從而全面提高我國塑料異型材及其門窗制品的整體水平,真正開發出中國體系的 塑料門窗,應該提到整個行業繼續發展的議事日程上來。
這里有兩方面的問題,一方面,作為專業的擠出模生產廠家,有必要開展對擠出物流變學測 試和實驗研究。應該建立完善的擠出模實驗系統,這不同于一般的擠出生產線,而應在擠出 生產線基礎上配備有全面的模頭壓力和溫度、冷卻水溫和 水壓及真空數據等測試手段的專用擠出模<

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