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PE管材擠出模頭的一般知识

  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。在生産中和現在或将来的項目中很有必要了解生産PE管材的重要部件—擠出模頭。現在常用的兩種擠出模頭为螺旋芯棒式模頭和篩籃式模頭。現就这兩種模頭分别作以論述,供大家參考。

  在管材擠出線中,無論PVC管材還是PE管材,模頭對于産品質量都起着非常關鍵的作用,其作用是使擠出機擠出来的熔融物均勻地通過整個模頭斷面。管材模頭與擠出産品的要求相适應,對于整條生産線的工作效率與经濟性,具有決定性的作用。對模頭的兩點基本要求是:

  1、 模頭必須适應所加工的材料;

  2、 模頭必須嚴格按照擠出量和管材的斷面尺寸進行設計。

  一、聚烯烴模頭的發展過程

  對聚烯烴的擠出,從支架式模頭發展到後来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

  模頭的分流體部分为支架式,生産小口徑管材的模頭为十字支架式,生産大口徑管材的模頭多为六條筋或八條筋。这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这些分離的料流再融合。这要求具有相對高強度的結構,因此模頭的整體重量很高。这種模頭一般多用于PVC管材的擠出。

  2、帶破料闆的支架式模頭

  最簡單的方法是将一破料闆放在支架之後,由支架所引起的幾道料流被分成衆多更小的料流。因此,機械應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。这種PE模頭多用于低密度聚乙烯、小口徑管材生産中。以前我公司在西廠生産的低密度PE排水灌溉用管材所用模頭就为此種模頭。現在这類模頭已经趨于淘汰,在一些私營小廠還在用。

  3、螺旋芯棒式模頭和篩籃式模頭

  帶破料闆的支架式模頭在現有的中高密度聚乙烯管材生産中已很少使用。而多用螺旋芯棒式模頭和篩籃式模頭。这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,即網疊。現把这兩種常用模頭的結構及工作原理分别說明。

  二、螺旋芯棒式模頭的結構及工作原理

  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--有的是若幹星型孔或其他分流系統,分流到機頭四周。然後熔體進入螺旋狀環繞在芯模外面的流道。螺旋流道的深度随着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。在这一區段,料流内部出現軸向與徑向流动的重疊。沿着模頭流出方向,徑向流动的比例降低,而軸向流动的比例,則持續提高,最終全部的熔體沿軸向流动。采用这種方式,分流體流道的流动印記沿管材斷面四周均勻分布,这就意味着不會出現局部的強度損失。

  沿管材斷面四周熔體分流的質量受多種因素的影響。这些因素包括機頭的幾何尺寸,如流道的數量、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,特别是其粘度,以及擠出量和物料溫度。借助于計算機程序和操作者的经验,可以對螺旋分流體進行優化設計,以适應特定的應用範圍。在这種情況下,壁厚分布非常均勻。这種模頭除了很好地消除合料線外,還在以下幾方面有優勢:

  1、機械應力和熱應力較低,制品有良好地機械強度。

  2、結構堅固,故适合高粘度材料的擠出,同時模頭的裝拆和操作簡便。

  3、芯棒上易鑽孔,故易采用内冷系統。

  以上的这些優點使螺旋芯棒式模頭得到越来越廣泛地應用。

  这種模頭的缺點是:由于其相對複雜的結構,这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动情況

  的改變,管徑的變化也有相似的影響。因此,要設計好螺旋的幾何形狀,使模頭具有盡可能寬的加工範圍,以适應不同的材料和擠出量。

  三、篩籃式模頭的結構及工作原理

  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。緊接着熔體流過多孔區段。这個元件,即篩籃,在这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,多孔區段的壓力降低了。在篩籃區段内,熔體料流兩次改變流向,然後變成軸向。單股料流之間能良好的混合,熔體更加均化。

  借助于一個阻滞元件以及相鄰的松弛緩沖區,實現料流之間的融合。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構形式。物料受到的負荷比較小,物料溫度也比較低,可以較容易地提高擠出量。这種機頭的最大優點是适應性比較好即使在很高的擠出量時,也能實現良好的均化;管材管徑及壁厚的變化,PE原料的型号、物料粘度、背壓的變化下,都能生産出高質量的管材。这種模頭的最大缺點是模頭内所有物料的融合、生産中清理、拆裝模頭不如螺旋芯棒式機頭好和方便。我公司現用的PE管生産線是巴登震雄生産的,所用機頭为篩籃式機頭。生産實踐中可以明顯的看出这種機頭的适應性較強,無論PE80、PE100還是PE63。我們另買一专用機頭擠出PP-R管材,解決了经常清理機頭的不便。

  總之,这兩種模頭各有利弊,建議在選購PE管材模頭時,取長補短,根據自己的生産情況選用。生産原料的牌号不固定,生産量較大,不经常更換管材顔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、生産原料的牌号較固定,常更換管材顔色而清理拆裝模頭時,最好選用螺旋芯棒式模頭。

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