聚乙烯塑料管材、管件的挤出技术

三、能确保物料在机头内保持较低熔体压力和挤出稳定的平衡。

四、能确保物料在机头内维持较低的料温，以防止物料在机头挤出时产生横向流动和过早地产生氧化效应。

在PE管材的加工领域，使用较广泛的模头结构有：1、螺旋机头；2、篮式机头；3、过滤机头。

螺旋机头

螺旋机头的原形来自于PE薄膜的管状模头，其原理就是：熔融物料从主机进入模头，通过若干个星状分配孔，或者通过若干道放射状分布的流道，环绕芯模形成多股的螺旋料流。螺旋机头因而得名。

在这种机头里，有个关键的部件--螺旋分流体，熔体在螺旋分流体的状态直接影响管材的品质。

螺旋机头的设计原理是通过利用多股螺旋分流对主机挤出的物料进行多次的轴向和径向的重叠，以达到充分混合的目的，以期达到高度均匀的挤出熔体。

多股螺旋料流的重叠沿着挤出方向，径向重叠逐渐减少，螺旋分流体与型腔间隙沿挤出方向逐渐增加，轴向流动逐渐成主流。在这个重叠过程中，由于螺旋料流较大程度地改变了主机挤出物料的方向，从而会产生多股料流之间因流动方向相冲击而产生过多的紊流，和沿挤出方向的压力波动，从而会对管材的内壁产生挤出波动，影响管材的品质。

因此，螺旋机头的合理和准确的设计就显得非常困难和掌握。如流道数量，螺旋流道的渐变斜度与宽度，螺旋分流体与型腔之间的间隙变化率等等因素的平衡和分配并不能依赖于理论上的优化设计。因此，机头的修模时间就会变得更长，成功率也会大大降低。

对不同的物料而言，有关螺旋分流体的参数必须加以调整，也就是说对一种设计的螺旋分流体而言，这只能满足特定的某种物料的挤出，改变挤出物料的品种，必须更换螺旋分流

体，否则会影响熔物料熔体的质量，因而对螺旋机头而言，加工的适应面较窄是它的突出的缺点。

篮式机头

在篮式机头里，同样存在着一个关键的部件--筛篮，在篮式机头上，芯模可以通过支架或带有星状孔的料流导入块固定在机头体上，在工作时熔融物料流过多孔区域，物料的流动方向不是沿轴向流动，而是沿径向从里向外流动，在筛篮区域内熔体料流两次改变流向。首先由轴向变成径向，然后再变成轴向，物料通过此种方式得到混合均化。

然后物料必须通过一个阻滞区域和相邻的松驰缓冲区域，实现料流之间的融合，从而以比较均匀的熔体挤出口模。

在这种结构的模头里，物料在筛篮区域的流动状态直接影响熔体的质量和管材的品质。 由于在篮式机头里，混合元件--筛篮往往设置在机头的芯棒体上，这样限制了筛篮体的直径大小。这种结构使能提供熔体在圆周截面上具有较大的过流面积，但是决定模头混合效果的主要是径间截面的过流面积的大小。因此，篮式机头在混合效果上不足是它的较明显的缺陷。

但是，这种机头在低压挤出的稳定性方面也有它的较好的体现。 过滤式机头

在这种机头里有一个关键的核心部件--过滤网板。

在挤出时，熔融物料从主机通过星状分布的多个小孔分成多股料流，然后经过第一个松驰缓冲区进入第一阻滞区域，在这个过程中，熔体的流动速率发生了较大的变化。熔体流动速率的变化会对物料的均化发生较大的促进作用。

物料经过第一个阻滞区域后进入到第二个松驰缓慢区，在这个松驰缓慢区里，特别设置了一个具有极大过流面积的过滤网板。物料在这个过程中再次发生了一次流动速率的变化。

物料得到再一次混合后经过核心元件--过滤网板，在过滤网板上设置了1200个以上的过滤小孔，物料由此得到了最充分的混合。

最后物料再经过一个压力阻滞区后挤出口模。

在这种过滤式机头里，物料的流动速率发生多次的变化从而增加了机头的混合效果，再经过过滤网板使料流之间产生重叠。由于在过滤网板上的径向过流面积较篮式模头增大很多，无疑过滤网板在这个区域里起到一个静态混合器的功能。同样，这种机头也是一个低压高混合机头，即使在很高的挤出量状态下，也能实现理想的均化效果，这种机头同样赋予物料的低压和超稳定的流动。因此，对管材的高速挤出特别适合和令人满意，同时这种机头的熔融物料得到足够和充分的热量传递和热量交换。因此，该模头具有较好的适应性能，能满足各种型号物料的高品质管材的挤出。

定型装置

模具中的定型装置是PE管材挤出系统中较主要的部件，熔融物料在定径套内表面被冷却下来从而形成一层固相表层，保证管材获得准确的外径。也保证管材的稳定和正常的牵引和挤出。熔融物料在定型装置的状态和成型条件直接影响管材的内外表面质量，也直接决定着整个挤出系统的稳定性和高速生产的可靠性。

因此，良好的定型装置设计满足以下要求：

良好的导热性能提供熔融物料在短距离内快速得到充分的表面冷却，冷却速度能保证管材的表面迅速形成固体相的皮层。

高耐磨性能。

内表面应具备较高的光洁度。

根据物料的不同和生产速度，质量要求的不同可以选择不同的定型结构，目前较流行的PE管材定型装置主要有两种：圆筒状定径套；片状组合式定径套。

在这两种定型装置，使用最广泛的是圆筒状定径套。它是有较广的适用性能，能满足PE管材的Φ20~Φ630的挤出成型。

对于圆筒状定径套来说，导入水环的水流的稳定性和均匀性直接影响管材的挤出质量，而熔融物料在定径套的冷却速率可以直接影响管材的内壁的品质。

而片状组合式定径套主要针对小口径、高速挤出的PE管材的生产，适用口径范围：Φ20~Φ63MM，根据管材直径和所加工材料的不同，可以达到35M/MIN或更高的挤出速度。

片状定型装置多层薄铜片组成，中间有定径圆孔，外侧由支撑柱固定。每层薄铜片之间的距离按以下规则分布：沿坯料导入方向。距离逐渐增加，在靠近坯料导入端，铜片之间的距离越小，以防止还处于塑化状态的坯料在薄片之间积存和挤压，随着管材表面硬层的形成，铜片之间的距离可以逐渐加大。

合理选择管材的定型装置，对管材的质量和生产的经济性起着较大的作用。 真空定型装置和冷却装置

真空定型装置在PE管材生产线中是较重要的部件，真空定型装置设计的优劣直接影响生产的稳定性和管材内外表面的质量，一个优良的真空定型装置应该满足以下要求：

能提供强力的冷却能力。

具有各种生产条件下的稳定的真空度。 具有稳定的水温水位控制系统。 具有长期的防腐蚀性能。

在真空定型装置之后，管材还需要进一步的冷却，因此，对现代的聚乙烯管材生产线来说，冷却装置是必不可少的，良好的冷却装置应满足以下要求：

能提供环绕管材的均匀的冷却能力。

能满足管材足够的冷却长度，使管材通过牵引机后不会破坏管材的圆度。