5.1 简介

尽管挤出机头的几何形状看起来很简单，但它在挤出生产线中起着至关重要的作用。挤出机头的作用是将挤出机泵送的熔体以规定的速度挤压成所需的横截面，但它也对挤出物的最终物理和美学特性起着决定性的作用。

由于发生的各种挤压后现象会导致挤出物横截面沿挤出生产线发生变化，因此模唇尺寸通常与最终产品的尺寸不同。这种差异不仅在理论上极难预测，而且还会随操作条件和加工材料的流变特性而变化。 因此，在实践中，挤压模具通常都配有调节系统，可直接或间接地改变流道的局部厚度，从而提供生产具有适当尺寸公差的挤压物的可能性。为此，操作人员的技能也起着决定性作用。

如今，由于控制和自动化技术的进步，挤压模具的复杂程度和效率都达到了很高的水平。只要控制系统检测到挤出质量发生变化，就能自动采取纠正措施。此外，还开发了能够模拟聚合物熔体通过典型模头通道的粘弹性压力流的计算技术，为设计新工具或评估现有工具的性能提供了支持。这些程序提高了设计的准确性，减少了调整所花费的时间。遗憾的是，除了一些特殊的几何形状，如螺旋心轴、平膜和电缆包覆外，模具设计所采用的一般策略仍未完全整合。 因此，一些挤出生产线的有效质量的产量可能会需要操作人员的工艺知识以实施操作策略来弥补设计的局限性。

挤出生产线的产量由其各种构成元素的最低能力决定：

• 挤出机的输出能力，由容积输出、熔化能力和可用功率决定；

• 校准和冷却能力（由传热时间、传热系数以及聚合物和冷却介质之间的温差决定）；

• 处理挤出物的能力（例如，挤出后整形操作或在收卷机中更换卷轴所需的时间）；

• 挤出模头的性能（引起的应力、压力、速度和温度场）；

• 熔体的流变特性。

更换和/或改装挤压机，增加冷却/校准区的数量和/或长度，以及进一步提高生产线的自动化程度（全自动收卷机，可自动更换完整的线轴，已问世一段时间），都将提高前三个参数的能力。挤出机头的设计应考虑聚合物的流变性，以尽量减少总压降和粘性耗散，确保足够的熔体均匀性，并将法向应力保持在临界值以下。因此，挤出生产线的性能直接取决于挤出机头的效率和处理器优化相应操作条件的能力。理想情况下，最大产量应取决于材料的可加工性（流变缺陷的出现、分子取向–因此是各向异性引起的，以及不可避免的加热和粘性耗散引起的降解）。

总之，高效的挤出机头应能以较高的速度生产出具有严格公差的特定截面，同时具有良好的熔体均匀性、可接受的压降和良好的表面特性。这些工具通常有三个不同的几何区域。在入口区，入口熔体最终会穿过过滤组件和破碎板。熔体过滤和加压以及破坏先前沿挤出机螺杆的螺旋形流动模式均在此完成。在适配器（或过渡区），通道逐渐从圆形横截面变为模唇形状。该区域的几何形状可能相对复杂，形状也可能多种多样，包括螺旋心轴或带有相应支撑腿的 “鱼雷 ”形心轴。在平行区内，熔体在离开模具前获得其最终特性，模具膨胀、平均停留时间、流动均匀性和背压等参数可在一定程度上得到控制。

由于聚合物流动的粘弹性特征在挤出机头的正确设计和操作中起着主导作用，加工商对这些问题的了解往往有限，这就使挤出机头的设计和操作成为半经验性的过程，操作者会不必要地使用校正机制，操作速率往往远低于可达到的值。

本章以下各节将确定影响挤压模性能的主要因素，介绍有关挤压模设计的一些一般考虑因素，并讨论实际操作/故障排除措施。