摘 要：介紹聚乙烯管材模頭的發(fā)展過程及兩種主要模頭的一般知識。
關(guān)鍵詞：支架式模頭、帶破料板的支架式模頭、螺旋芯棒式模頭和篩籃式模頭
在目前的管材市場上，PE管材以較高的速度正在趕上和超過PVC管材的用量。在我公司PE管材也正在成為主導(dǎo)產(chǎn)品。在生產(chǎn)中和現(xiàn)在或?qū)淼捻椖恐泻苡斜匾私馍a(chǎn)PE管材的重要部件—擠出模頭。現(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。
在管材擠出線中，無論PVC管材還是PE管材，模頭對于產(chǎn)品質(zhì)量都起著非常關(guān)鍵的作用，其作用是使擠出機擠出來的熔融物均勻地通過整個模頭斷面。管材模頭與擠出產(chǎn)品的要求相適應(yīng)，對于整條生產(chǎn)線的工作效率與經(jīng)濟性，具有決定性的作用。對模頭的兩點基本要求是：
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行設(shè)計。
一、聚烯烴模頭的發(fā)展過程
對聚烯烴的擠出，從支架式模頭發(fā)展到后來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，使進入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就是如果前邊的壓縮段的壓力太小的話，合流線有時消除的就不太好。從而必須有足夠高的壓力使這些分離的料流再融合。這要求具有相對高強度的結(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，機械應(yīng)力從支架部分向前推移，而合模線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。以前我公司在西廠生產(chǎn)的低密度PE排水灌溉用管材所用模頭就為此種模頭。現(xiàn)在這類模頭已經(jīng)趨于淘汰，在一些私營小廠還在用。
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。這兩種機頭已較好地解決了消除合模線的問題。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。現(xiàn)把這兩種常用模頭的結(jié)構(gòu)及工作原理分別說明。
二、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。對于螺旋分流體模頭，進入模頭的熔體料流，首先通過分流體系--有的是若干星型孔或其他分流系統(tǒng)，分流到機頭四周。然后熔體進入螺旋狀環(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，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)軸向與徑向流動的重疊。沿著模頭流出方向，徑向流動的比例降低，而軸向流動的比例，則持續(xù)提高，最終全部的熔體沿軸向流動。采用這種方式，分流體流道的流動印記沿管材斷面四周均勻分布，這就意味著不會出現(xiàn)局部的強度損失。
沿管材斷面四周熔體分流的質(zhì)量受多種因素的影響。這些因素包括機頭的幾何尺寸，如流道的數(shù)量、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。借助于計算機程序和操作者的經(jīng)驗，可以對螺旋分流體進行優(yōu)化設(shè)計，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外，還在以下幾方面有優(yōu)勢：
1、機械應(yīng)力和熱應(yīng)力較低，制品有良好地機械強度。
2、結(jié)構(gòu)堅固，故適合高粘度材料的擠出，同時模頭的裝拆和操作簡便。
3、芯棒上易鉆孔，故易采用內(nèi)冷系統(tǒng)。
以上的這些優(yōu)點使螺旋芯棒式模頭得到越來越廣泛地應(yīng)用。
這種模頭的缺點是：由于其相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，這種類型模頭對原料的改變較敏感。即使是粘度和流變特性的細小變化都會引起螺旋體中流動情況的改變，管徑的變化也有相似的影響。因此，要設(shè)計好螺旋的幾何形狀，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，料流首先通過支架或帶有多星孔的料流分流體系。緊接著熔體流過多孔區(qū)段。這個元件，即篩籃，在這里料流不是沿軸向流過，而是沿徑向從里向外流過。由于篩籃具有一定的長度，在機頭直徑較小的情況下，提供了很大的過流面積。因此，在相對較小的機頭尺寸下，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。
借助于一個阻滯元件以及相鄰的松弛緩沖區(qū)，實現(xiàn)料流之間的融合。由于篩籃的斷面面積比較大，篩籃式機頭的機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，可以較容易地提高擠出量。這種機頭的最大優(yōu)點是適應(yīng)性比較好即使在很高的擠出量時，也能實現(xiàn)良好的均化；管材管徑及壁厚的變化，PE原料的型號、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頭好和方便。我公司現(xiàn)用的PE管生產(chǎn)線是巴登震雄生產(chǎn)的，所用機頭為篩籃式機頭。生產(chǎn)實踐中可以明顯的看出這種機頭的適應(yīng)性較強，無論PE80、PE100還是PE63。我們另買一專用機頭擠出PP-R管材，解決了經(jīng)常清理機頭的不便。
總之，這兩種模頭各有利弊，建議在選購PE管材模頭時，取長補短，根據(jù)自己的生產(chǎn)情況選用。生產(chǎn)原料的牌號不固定，生產(chǎn)量較大，不經(jīng)常更換管材顏色而清理拆裝模頭時，最好選用篩籃式模頭。要求管材壁厚較均勻、生產(chǎn)原料的牌號較固定，常更換管材顏色而清理拆裝模頭時，最好選用螺旋芯棒式模頭。
