塑料門窗用膠條后共擠模具的設計

楊 寧

（連云港杰瑞模具技術有限公司，江蘇 連云港222006）

塑料門窗用膠條后共擠模具的設計

楊 寧

（連云港杰瑞模具技術有限公司，江蘇 連云港222006）

介紹了塑料門窗用膠條后共擠模具的設計過程，并提出了漸變增壓式流道、增設預熱塊、螺釘點定位等設計思路。采用漸變增壓式流道有效保證了擠出壓力；增設預熱塊延長了與塑料異型材復合位置的加熱時間，進而提高了膠條與塑料異型材的黏結強度；采用螺釘對塑料異型材進行點定位，使得擠出阻力減小，有效提高了擠出速度。生產實踐證明，此后共擠模具定位準確、操作簡單，有效解決了塑料異型材定位不準、膠條黏結不牢等問題。

后共擠技術；擠出模具；密封膠條；塑料門窗

0 前言

膠條后共擠技術是一種軟硬共擠技術，采用在線生產的方式，在門窗用塑料異型材生產成型末端即定型水箱后，將柔軟、特殊截面形狀的密封膠條通過共擠模具與硬質異型材復合成一體的技術。膠條后共擠技術只對被復合的塑料異型材局部表面進行加熱，將熔融的軟質物料在擠出壓力下保持一定的形狀和尺寸與塑料異型材黏結，工藝簡單，可操作性強；由于是熔融的軟質物料與冷卻的硬質塑料異型材復合，復合時不需要進入定型模，使得定型過程容易控制，后共擠制品的形狀尺寸精確，同時也使模具的設計制造簡單，生產時廢品率低；膠條黏結強度可控，降低了產品的回收難度；對已有的硬質塑料異型材模具只安裝后共擠部分，就可實現硬質、軟硬兩種方式型材的生產，應用靈活，可投入較小的成本生產后共擠產品。另外，膠條后共擠制品減少了塑料門窗加工過程中“穿膠條”的工作量；因膠條和塑料異型材是同時生產，較好地解決了門窗使用過程中軟硬兩種材質收縮不一致導致密封不好的問題，有效提高了門窗的密封性能［1－5］。

近幾年，膠條后共擠技術在門窗用塑料異型材上的應用越來越廣泛，各大門窗異型材生產企業基本上都開發了膠條后共擠產品。但膠條后共擠技術在實際應用時還普遍存在2個問題：一是膠條和塑料異型材黏結不牢，尤其是后共擠產品存放或使用一段時間后膠條容易脫落；另一個是在復合擠出生產時，膠條復合位置尺寸小，塑料異型材不易定位［1－6］。

1 后共擠模具的結構及成型機理

膠條后共擠模具一般由預熱塊、前擠出塊、后擠出塊、上擠出塊、定位/調節螺釘等組成。預熱塊、前擠出塊沿擠出方向上設置有加熱槽，熱空氣通過若干小孔與之連接并對塑料異型材與膠條復合處進行加熱。后擠出塊設有漸變增壓式擠出流道。定位/調節螺釘安裝在上擠出塊上，對塑料異型材進行定位。為了對共擠物料加熱和保溫，前共擠塊和后共擠塊一般會安裝有加熱板，而上擠出塊主要是起限位作用故不需要加熱板。

圖1是雙腔推拉扇膠條后共擠模具簡圖，這是一種結構較為復雜的后共擠模具。后共擠模具的組裝順序是：首先將預熱塊、前擠出塊用螺釘聯結，再將后擠出塊、上擠出塊先后用螺釘固定在前擠出塊上，最后將定位/調節螺釘擰入上擠出塊上方及側方的定位螺釘孔內。復合擠出生產時，打開上擠出塊，將塑料異型材穿過后共擠模具。待塑料異型材生產穩定后，將上擠出塊固定住，調整定位/調節螺釘，使塑料異型材預復合位置對準預熱塊、前擠出塊上的加熱槽。熱空氣通過入口進入預熱塊內，沿通道通過若干個小孔到達加熱槽內，對塑料異型材預復合位置預熱。同時熔融的膠條物料通過共擠料入口進入后擠出塊上的漸變增壓式流道，在后擠出塊末端與已局部微熔的塑料擠出塊復合。通過自然冷卻或水箱冷卻，帶膠條的塑料異型材制品最終成型。

圖1 后共擠模具的典型結構Fig.1 Typical structure for the post co－extrusion die

2 后共擠膠條的設計

門窗膠條主要有玻璃密封用K型膠條和框扇密封用O型膠條。最早出現的膠條后共擠技術主要考慮為代替玻璃密封用的K型膠條，而且從模具加工難易以及節約材料成本考慮，后共擠膠條最為普遍的設計是簡化的K型膠條，如圖2（a）所示，但這種結構的缺點是膠條和塑料異型材每一處復合尺寸僅有2mm左右，生產時黏結強度不易保證。圖2（b）是在普通K型膠條基礎上，將膠條根部設計成燕尾狀，膠條深入到塑料異型材內，兩者存在物理連接，黏結強度大大提高。這種膠條成本和普通K型膠條不相上下，黏結強度高，但不易剝離回收，同時膠條根部的燕尾結構一般僅有1mm×1mm，生產加工時不易成型。圖2（c）將K型膠條的兩部分聯合在一起，增加了膠條和塑料異型材的黏結長度，成型好且黏結強度高，已經逐漸成為主流產品。

圖2 后共擠膠條的形狀Fig.2 The post co－extruded sealing strip

前邊介紹的3種膠條都是用于安裝玻璃的密封膠條，但隨著膠條后共擠技術被普遍接受，框扇密封用O型膠條的后共擠越來越受到關注。圖2（d）就是最新的一種膠條后共擠形式，其結合了K型和O型膠條的特點，既可用于玻璃密封又可用于框扇密封。

3 后共擠模具的結構設計

3.1 后共擠流道的設計

膠條后共擠模具設計的重點是共擠流道。膠條后共擠成型過程是熔融的膠條物料與冷卻的塑料異型材復合，二者熔合距離短，需要有合適的熔體壓力和共擠溫度進行黏結復合。如果共擠溫度設定較低，熔體壓力偏低，擠出的共擠物料與塑料異型材接觸面之間形成的焊接熔池較淺，甚至不能形成熔池，兩種材料接觸處的高分子鏈段運動纏繞較少，因此分子間相互作用力較小，從宏觀上來講就表現為黏結強度較差。當然過高的共擠溫度和熔體壓力也是無益的。如果共擠溫度設定較高，熔體壓力偏高，擠出的膠條雖然與塑料異型材接觸面之間能形成較深的熔池，但由于熔體溫度過高，導致部分共擠物料分解，熔體內產生氣泡，微觀上表現為高分子鏈斷裂，造成強度降低，所以后共擠制品很容易撕裂，同時老化性能變差［6］。

合理的流道設計如圖3所示，漸變增壓式流道設計在后擠出塊上。共擠流道深度逐漸變淺，這樣就不會因流道距離的加長而使熔體壓力有所減小，可以保證熔融的膠條物料到達復合位置時還有足夠的壓力。漸變增壓式流道從設置在后擠出塊右側的圓柱形物料入口開始，包括若干段為保持熔體壓力設計成斜度的半圓形流道，最后是貫穿后擠出塊的異形切割過渡至膠條形狀的流道。

圖3 后擠出塊上的共擠流道Fig.3 Runner in the post extrusion block

3.2 后共擠加熱方式的設計

膠條后共擠模具設計的關鍵是對塑料異型材與膠條復合部分進行加熱。加熱的目的是將塑料異型材預復合表面瞬間微熔，熔融的膠條物料在一定壓力下，保持一定的形狀和尺寸與異型材表面黏結復合。一般采用專用的加熱吹風槍，通過專門設計的熱氣通道對基材的黏結部位進行定向加熱，微熔層的厚度可根據吹風槍的風量、溫度和型材的牽引速度等因素調節，從而達到調節膠條和塑料異型材之間黏結強度的目的。由于共擠塊本身厚度有限及塑料異型材擠出速度日益增高，有效提高加熱效率才能保證黏結強度。根據實際應用情況，筆者在前擠出塊的前端增設了預熱塊，相當于將加熱的距離加長；同時把普通單獨的加熱孔連接起來做成加熱槽，提高了加熱強度。

從圖4可以看出，預熱塊和前擠出塊在塑料異型材預復合位置加工有條狀凹槽。凹槽內加工有若干個加熱孔，這些孔聯接至大的加熱管道。當后共擠生產時，熱空氣通過大的加熱管道到小的加熱孔直至條狀凹槽，對塑料異型材膠條預復合位置進行加熱。根據共擠膠條的大小、塑料異型材擠出速度，合理調節熱空氣的風量大小，便可控制膠條的黏結強度。

圖4 熱空氣在預熱塊及前共擠出塊中的流動路線Fig.4 Flowing path for heat air in the preheating block and front extrusion block

另外，后共擠模具對塑料異型材預復合位置的加熱方式也有采用加熱棒方式的，即在共擠塊和塑料異型材預復合位置下面打圓柱孔，孔內放置加熱棒。這種方式是采用電加熱而非熱空氣加熱。兩種加熱方式都已實際應用，各有利弊：熱空氣加熱方式風量控制容易，溫度調節快，但熱風槍容易壞；加熱棒加熱方式操作簡單，但溫度調節過慢。

3.3 異型材在后共擠模具內的定位方式

膠條在塑料異型材中的尺寸僅約2～8mm，所以后共擠模具和塑料異型材之間的定位就顯得至關重要。如果兩者定位不精確，膠條不能復合在微熔的塑料異型材表面，不易黏結，牢固度就會受到影響。但同時也不能對塑料異型材過定位，否則會產生過大阻力，嚴重時影響塑料異型材的正常擠出生產。前擠出塊、后擠出塊、上擠出塊多處設有臺階，用點接觸替代面接觸，一個原因就是為了減小與塑料異型材的牽引摩擦阻力，另一個原因是隔離熱傳導，減少熱量的損失，提高加熱效率［2］。

塑料異型材定位的方式多種多樣，使用較多的3種方式如圖5所示。圖5（a）是采用限位塊進行定位，限位塊中間設置有凹槽，松開螺釘時，限位塊可以滑動；當塑料異型材定好位后，將螺釘擰緊即可。圖5（b）是對塑料異型材高速擠出、可視面要求高時采用的定位方式。調節位置同限位塊一樣，其特點是與塑料異型材接觸的部位是可以滾動的圓柱輥，在定位的同時減小了對塑料異型材的阻力，保護了塑料異型材的表面質量。圖5（c）是目前采用最多的定位方式，在塑料異型材水平和垂直方向上各用1個螺釘進行定位和調節。這種定位方式對于模具加工和生產操作都非常簡單實用。需要注意的是，定位/調節螺釘端部需做拋光處理，否則會對塑料異型材表面產生劃痕。

3.4 后共擠冷卻方式的設計

膠條經后共擠模具復合在塑料異型材后，可以采用自然冷卻和水箱噴淋冷卻兩種方式。根據膠條截面的大小、成型難易以及塑料異型材擠出速度等因素選擇冷卻方式。國內生產企業一般采用自然冷卻。

4 結論

（1）采用漸變增壓式流道，有效保證了擠出壓力，使熔融的膠條物料和塑料異型材有良好的黏結，提高了膠條的黏結強度；

（2）增設預熱塊，其上設有密集并且定位準確的加熱槽對塑料異型材進行加熱，延長了塑料異型材復合位置的加熱時間，提高了膠條的黏結強度；

（3）采用螺釘對塑料異型材進行點定位，同時擠出塊型腔加工成臺階，使得擠出阻力減小，生產時定位簡單準確，有效提高了擠出速度；

（4）經多種塑料異型材和多個生產企業的實踐驗證，按照本文思路設計制作的后共擠模具生產膠條后共擠制品時定位快捷方便，操作簡單，膠條成型飽滿，黏結牢靠，制品長時間存放和使用膠條都不會脫落。

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Design of Post Co－extrusion Die for Sealing Strip in Plastic Door and Window

YANG Ning
（Lianyungang Jari Tooling Technology Co，Ltd，Lianyungang 222006，China）

The design of post co－extrusion die for sealing strip in the plastic door and window was introduced.Using gradient pressurized runner，installing preheating block to extend the heating distance，and dot location by screws were discussed.Using gradient pressurized runner effectively ensured the extrusion pressure.Installing preheating block prolonged the heating time for the bonding position，which could improve the bonding strength.Dot location by screws decreased the extrusion resistance，and effectively improved the extrusion speed.Production practices proved that the co－extrusion die was simple for operation，exact for location，solved the problems of the plastic profile location，and improved the bond strength of sealing strip.

post co－extrusion；extrusion die；sealing strip；plastic door and window

TQ320.66＋3

B

1001－9278（2012）05－0112－04

2011－12－31

聯系人，yangning716＠163.com

（本文編輯：李 瑩）