Page 80 - 《橡塑技术与装备》2022年12期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
同气体长度，得到了挤出物膨胀率，结果如图 3 所示。 出物 “ 鲨鱼皮 ” 和熔体破裂现象的主要因素，剪切速
从图 3 可以看出，随着气体长度的增加，挤出物膨胀 率值越大，挤出物出现产生 “ 鲨鱼皮 ” 和熔体破裂现
率降低。在气体长度低于 5 mm 时，依旧有明显的膨 象的可能性越大且越严重，故在相同人口体积流率条
胀率，当气体大于 5 mm 时，膨胀率明显减小。然而， 件下，挤出物表面 “ 鲨鱼皮 ” 现象将随着管壁厚度的
当气体长度约为 15 mm 时，挤出物膨胀率几乎等于零， 增大而得以改善。
当气体长度大于 15 mm 时，挤出物膨胀率的变化不明 由于单一成分及多层叠加成分的制品在经济、环
显，这表明 15 mm 的气体长度是最佳长度。 保和力学性能往往不能满足使用的要求，而包覆技术
的使用可以使整个制品各个方面的性能均一，保护芯
层的材料，因此需要研究多组分的包覆共挤技术来解
决实际中的问题。但在聚合物包覆共挤过程中同样存
在诸多的问题，如包覆共挤出中的离模膨胀、黏性包
围和层间界面不稳定等，这些都严重的制约了包覆共
挤成型技术的进一步发展和新应用领域的开发。周国
发 [13] 等研究了熔体黏弹性对多层共挤成型挤出胀大的
影响，邓小珍等研究了熔体体积流率变化对挤出胀大
率的影响，但均未深入研究熔体层厚变化对其挤出的
影响。万齐访等以Ｌ形异型材为研究对象，运用有限
元方法对俩种聚合物熔体进行了三维等温黏弹数值模
图 3 不同气体长度下聚合物熔体的挤出胀大比 拟，研究熔体层厚度的变化对包覆共挤的影响。
通过采用有限元计算方法对气体长度对塑料制品 实验结果表明在口模整体尺寸保持不变时，整体
挤出胀大的影响进行了数值研究，可以证明，气体长 挤出胀大率不会受到芯层厚度变化的影响，壳层胀大
度也是影响挤出物膨胀率的因素之一，随着气体长度 率随芯层厚度增大而增大，而芯层胀大率随芯层厚度
的增加，挤出物的膨胀率逐渐降低。这是因为当熔体 增大而减小 ；当芯层厚度不变时，整体的挤出胀大率
从模具中挤出时，熔体的流动速度变得均匀，气体辅 不受壳层厚度变化的影响，壳层胀大率随壳层厚度增
助模式大大降低了熔体的压力和剪切应力。 大而减小，芯层胀大率随壳层厚度增大而增大。
与传统的宏观挤出过程类似，微挤出的过程同时 目前，有关聚合物共挤成型技术的研究对于共挤
也是一个非常复杂的非牛顿流体三维流动过程。现有 成型过程中口模入口处两熔体层间界面位置对离模膨
研究主要是针对壁面滑移、表面张力、微尺度效应和 胀、界面不稳定等方面的研究较为少见。邓小珍 [14] 以
牵引力等方面对微挤出成型的影响，对于微管壁面厚 半圆形共挤口模为研究对象，基于有限元数值模拟方
度对挤出成型的影响尚未见报道。肖兵 [12] 针对微挤出 法，对两种拥有不同特性的聚合物熔体进行三维非等
成型过程中管壁厚度对成型的影响，建立三维等温微 温黏弹数值计算，借此分析研究在气辅共挤成型的过
管挤出流动数值模型，并运用计算流体动力学（CFD） 程中，共挤口模入口处熔体层间界面位置和熔体入口
软件进行数值计算，主要研究微管壁厚对成型过程中 流率变化对气辅共挤出胀大率和界面位置的影响。
挤出胀大、挤出物截面尺寸、熔体速度分布、剪切速 经研究发现，在气辅共挤过程中，两熔体离模膨
率分布及口模内熔体压降的影响。 胀率均会随着自身流率的增大而增大，不过随着另一
实验分别观察在不同管壁厚度的情况下的挤出膨 熔体流率的增大，熔体自身的膨胀率反而会减小，如
胀率，实验结果表明熔体的挤出胀大率会受到管壁厚 果两熔体的流率相等，则熔体离模膨胀不会受流率的
度的影响，挤出胀大率随着管壁厚度的增加而增大， 变化产生影响。同时当两熔体的流率相等时，层间界
但增长速度逐渐平缓。但是随着管壁厚度的增加，熔 面位置不随流率的变化而变化 ; 若两熔体流率不相等，
体压力降值显著减小。通过实验还可发现，口模出口 层间界面位置则会向流率低的一侧偏移，但随着两熔
端面上熔体的剪切速率随着管壁厚度的值的增大而减 体流率差的增大，其偏移幅度逐渐减小，趋于稳定位
小，且最大值分布在口模壁面处。剪切速率是引起挤 置。
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