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聚乙烯管材擠出模頭的一般知識(shí)
????????在目前的管材市場(chǎng)上，PE管材以較高的速度正在遇上和超過(guò)PVC管材的用量。在生產(chǎn)中和現(xiàn)在或?qū)?lái)的項(xiàng)目中很有必要了解生產(chǎn)PE管材的重要部件—擠出模頭?，F(xiàn)在常用的兩種擠出模頭為螺旋芯棒式模頭和篩籃式模頭。現(xiàn)就這兩種模頭分別作以論述，供大家參考。
????????1、 模頭必須適應(yīng)所加工的材料；
????????2、 模頭必須嚴(yán)格按照擠出量和管材的斷面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。
????????一、聚烯烴模頭的發(fā)展過(guò)程
????????對(duì)聚烯烴的擠出，從支架式模頭發(fā)展到后來(lái)常用的螺旋式模頭和篩籃式模頭。其目的都是盡可能消除由模頭支架所引起的合模線(xiàn)，使進(jìn)進(jìn)模頭的物料很好的混合，熔體更加均化。
????????1、支架式模頭?
????????模頭的分流體部分為支架式，生產(chǎn)小口徑管材的模頭為十字支架式，生產(chǎn)大口徑管材的模頭多為六條筋或八條筋。這種模頭的最大缺點(diǎn)就是假如前邊的壓縮段的壓力太小的話(huà)，合流線(xiàn)有時(shí)消除的就不太好。從而必須有足夠高的壓力使這些分離的料流再融合。這要求具有相對(duì)高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，因此模頭的整體重量很高。這種模頭一般多用于PVC管材的擠出。
????????2、帶破料板的支架式模頭
????????最簡(jiǎn)單的方法是將一破料板放在支架之后，由支架所引起的幾道料流被分成眾多更小的料流。因此，機(jī)械應(yīng)力從支架部分向前推移，而合模線(xiàn)大體上被大量小的料流消除。這種PE模頭多用于低密度聚乙烯、小口徑管材生產(chǎn)中。以前我公司在西廠(chǎng)生產(chǎn)的低密度PE排水澆灌用管材所用模頭就為此種模頭?，F(xiàn)在這類(lèi)模頭已經(jīng)趨于淘汰，在一些私營(yíng)小廠(chǎng)還在用。
????????3、螺旋芯棒式模頭和篩籃式模頭
????????帶破料板的支架式模頭在現(xiàn)有的中高密度聚乙烯管材生產(chǎn)中已很少使用。而多用螺旋芯棒式模頭和篩籃式模頭。這兩種機(jī)頭已較好地解決了消除合模線(xiàn)的題目。螺旋芯棒式模頭的核心是螺旋芯棒，篩籃式模頭模頭的核心部分是帶有大量孔眼的管狀體，即網(wǎng)疊?，F(xiàn)把這兩種常用模頭的結(jié)構(gòu)及工作原理分別說(shuō)明。
????????二、螺旋芯棒式模頭的結(jié)構(gòu)及工作原理
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????????圖1 螺旋芯棒式模頭的結(jié)構(gòu)及工作原理
????????螺旋芯棒式模頭又叫螺旋分流體模頭。對(duì)于螺旋分流體模頭，進(jìn)進(jìn)模頭的熔體料流，首先通過(guò)分流體系--有的是若干星型孔或其他分流系統(tǒng)，分流到機(jī)頭四周。然后熔體進(jìn)進(jìn)螺旋狀環(huán)繞在芯模外面的流道。螺旋流道的深度隨著靠近模頭流出端而逐漸減小。同時(shí)，芯模與模頭體型腔之間的間隙則逐漸增大。在這一區(qū)段，料流內(nèi)部出現(xiàn)軸向與徑向活動(dòng)的重疊。沿著模頭流出方向，徑向活動(dòng)的比例降低，而軸向活動(dòng)的比例，則持續(xù)進(jìn)步，終極全部的熔體沿軸向活動(dòng)。采用這種方式，分流體流道的活動(dòng)印記沿管材斷面四周均勻分布，這就意味著不會(huì)出現(xiàn)局部的強(qiáng)度損失。
????????沿管材斷面四周熔體分流的質(zhì)量受多種因素的影響。這些因素包括機(jī)頭的幾何尺寸，如流道的數(shù)目、流道纏繞扭曲角度、螺旋的螺距、螺槽深度與寬度、間隙寬度、所加工的原料，特別是其粘度，以及擠出量和物料溫度。借助于計(jì)算機(jī)程序和操縱者的經(jīng)驗(yàn)，可以對(duì)螺旋分流體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)特定的應(yīng)用范圍。在這種情況下，壁厚分布非常均勻。這種模頭除了很好地消除合料線(xiàn)外，還在以下幾方面有上風(fēng)：
????????1、機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力較低，制品有良好地機(jī)械強(qiáng)度。
????????2、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，故適合高粘度材料的擠出，同時(shí)模頭的裝拆和操縱簡(jiǎn)便。
????????3、芯棒上易鉆孔，故易采用內(nèi)冷系統(tǒng)。
????????以上的這些優(yōu)點(diǎn)使螺旋芯棒式模頭得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。
????????這種模頭的缺點(diǎn)是：由于其相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這種類(lèi)型模頭對(duì)原料的改變較敏感。即使是粘度和流變特性的細(xì)小變化都會(huì)引起螺旋體中活動(dòng)情況的改變，管徑的變化也有相似的影響。因此，要設(shè)計(jì)好螺旋的幾何外形，使模頭具有盡可能寬的加工范圍，以適應(yīng)不同的材料和擠出量。
????????三、篩籃式模頭的結(jié)構(gòu)及工作原理
????????在篩籃式模頭上，料流首先通過(guò)支架或帶有多星孔的料流分流體系。緊接著熔體流過(guò)多孔區(qū)段。這個(gè)元件，即篩籃，在這里料流不是沿軸向流過(guò)，而是沿徑向從里向外流過(guò)。由于篩籃具有一定的長(zhǎng)度，在機(jī)頭直徑較小的情況下，提供了很大的過(guò)流面積。因此，在相對(duì)較小的機(jī)頭尺寸下，多孔區(qū)段的壓力降低了。在篩籃區(qū)段內(nèi)，熔體料流兩次改變流向，然后變成軸向。單股料流之間能良好的混合，熔體更加均化。
????????借助于一個(gè)阻滯元件以及相鄰的松弛緩沖區(qū)，實(shí)現(xiàn)料流之間的融合。由于篩籃的斷面面積比較大，篩籃式機(jī)頭的機(jī)頭壓力要明顯低于其他的結(jié)構(gòu)形式。物料受到的負(fù)荷比較小，物料溫度也比較低，可以較輕易地進(jìn)步擠出量。這種機(jī)頭的最大優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性比較好即使在很高的擠出量時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)良好的均化;管材管徑及壁厚的變化，PE原料的型號(hào)、物料粘度、背壓的變化下，都能生產(chǎn)出高質(zhì)量的管材。這種模頭的最大缺點(diǎn)是模頭內(nèi)所有物料的融合、生產(chǎn)中清理、拆裝模頭不如螺旋芯棒式機(jī)頭好和方便。我公司現(xiàn)用的PE管生產(chǎn)線(xiàn)是巴登震雄生產(chǎn)的，所用機(jī)頭為篩籃式機(jī)頭。生產(chǎn)實(shí)踐中可以明顯的看出這種機(jī)頭的適應(yīng)性較強(qiáng)，無(wú)論P(yáng)E80、PE100還是PE63。我們另買(mǎi)一專(zhuān)用機(jī)頭擠出PP-R管材，解決了經(jīng)常清理機(jī)頭的不便。
????????總之，這兩種模頭各有利弊，建議在選購(gòu)PE管材模頭時(shí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，根據(jù)自己的生產(chǎn)情況選用。生產(chǎn)原料的牌號(hào)不固定，生產(chǎn)量較大，不經(jīng)常更換管材顏色而清理拆裝模頭時(shí)，最好選用篩籃式模頭。要求管材壁厚較均勻、生產(chǎn)原料的牌號(hào)較固定，常更換管材顏色而清理拆裝模頭時(shí)，最好選用螺旋芯棒式模頭。
