薄膜吹塑設(shè)備核心部件—模頭

模頭，又稱為“機(jī)頭”，在薄膜吹塑中，模頭是整個吹膜成型過程中最核心的部件之一，根據(jù)不同公司和吹塑薄膜的需要，模頭有多種不同的設(shè)計，一般分為如下幾種類型。


 

1. 平面疊加

這種模頭一般采用側(cè)進(jìn)料, 熔體以中心軸線對稱,在每層的疊加面流動,而不是傳統(tǒng)的筒狀流動。它的優(yōu)點是機(jī)頭層數(shù)可以任意組合, 結(jié)構(gòu)簡單, 且每層的溫度可以單獨控制,這樣可以根據(jù)不同的物料的需要單獨控制每層的溫度,也有效的防止物料的分解。疊加型模頭一層層的疊加，熔體在每層流道中流動，層數(shù)的變化不會影響機(jī)頭內(nèi)外徑的大小。筆者認(rèn)為這種模頭由于流道在平面或斜面上，熔體的壓力無法平衡調(diào)，使得熔體的密封困難，需要許多螺釘密封。

2. 錐形疊加

錐形疊加共擠機(jī)頭的設(shè)計思路與平面疊加機(jī)頭一樣，只不過采用了錐形模塊單元化結(jié)構(gòu)，每個單元都由一對短錐形模塊組成，流道在錐形圓柱面上，其本體強(qiáng)度高于平面疊加機(jī)頭, 承受的熔體的壓力更高, 密封性更好。錐形疊加共擠機(jī)頭分為兩種, 即上斜疊加型和下斜疊加型。

• 上斜錐形疊加

這種模頭是每層由下到上斜面疊加, 每層之間相互吻合, 從而不易溢料，主要用于直徑10mm~50mm 的模頭。熔體從每層機(jī)頭進(jìn)料, 一次分流。這種設(shè)計一般適用于較小尺寸的共擠機(jī)頭。 

• 下斜錐形疊加

這種模頭的設(shè)計特點是每層機(jī)頭由上到下斜面疊加, 每層機(jī)頭之間相互吻合, 從而不易溢料。熔體從機(jī)頭底部同一平面?zhèn)冗M(jìn)料并流到相應(yīng)的機(jī)頭層進(jìn)行一次分流, 減少熔體的停滯, 機(jī)頭易于清洗。并得到好的厚度分布。另外, 同其它機(jī)頭相比, 每層的熔體流道數(shù)量不受限制, 視直徑不同, 每層可以設(shè)計為16 條及以上數(shù)量螺旋流道。

3. 徑向方向疊加式

這種模頭的流道是螺旋芯棒式，這種模頭的特點是低中心, 模頭的高度不會隨著層數(shù)的增加而增大。由于熔體的壓力是在流道圓周方向平衡掉,所以密封比疊加型好。缺點是熔體的溫度不能單獨控制, 特別是中間層的溫度。

無論是疊加型還是螺旋芯棒式的, 它的工作原理都是： 熔融物料從一個中心進(jìn)料孔進(jìn)入后首先被分成八股(或十六股) 料流, 然后物料到達(dá)八頭(或十六頭) 螺紋中各螺槽的起點處, 每一股熔融流束q1 又被分成兩股料流;在H2所形成的環(huán)形間隙上的軸向料流q2, 和在螺旋槽中向前流動的螺旋料流，在擠出方向上,q3 越來越少，相反,q2 側(cè)越來越多。因此，在螺旋流道的起點和終點之間存在著一個由純粹的螺旋流動連續(xù)地過渡到純粹地軸向流動的過程。結(jié)果，使熔流得到進(jìn)一步充分有效的混合，使熔料在口模圓周方向上的壓力、溫度和速度分布基本達(dá)到均勻一致的目的, 于是也就保證了熔體薄膜的均勻厚度。

模頭設(shè)計的好壞主要取決于流道參數(shù)：螺旋角Φ，鍥角β，螺旋消退角ψ，初始面積A。流道設(shè)計的理想狀態(tài)是螺旋流q3慢慢轉(zhuǎn)化成軸向料流q2, 剛好在流道結(jié)束的時候全部轉(zhuǎn)換完畢。兩種情況的流道都不是很好： 一種情況是螺旋流過早的結(jié)束,即q3 在螺旋流道結(jié)束前就沒有了; 另一種情況是q3 在螺旋流道的末端還沒有完全轉(zhuǎn)換成軸向料流q2, 螺旋流道末端還有螺旋流。這兩種情況都會使口模處熔體的速度不均勻, 從而影響薄膜的厚薄均勻性。

國外公司對于螺旋流道的設(shè)計, 是經(jīng)驗加上理論計算分析, 所以他們的模頭設(shè)計很好。把物料的參數(shù)和產(chǎn)量作為初始條件, 算出熔體在模頭內(nèi)的壓力分布，停留時間，剪切速率，以及最重要的螺旋流道結(jié)束處的速度分布。根據(jù)計算的數(shù)據(jù)分析流道參數(shù)的合理性，根據(jù)經(jīng)驗，修改參數(shù)，代入理論計算，以得到最好的分析結(jié)果。多層模頭來說，每層流道參數(shù)根據(jù)那層的材料參數(shù)，產(chǎn)量來計算。在多層熔體匯合熔接處，還要算出各層的厚度分布。多層共擠吹塑模頭的設(shè)計比較復(fù)雜，國外公司都有他們自己的理論計算方法。

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