柱塞法生产PE-XE管材的优点是单台设备投资小，生产工艺简单，无需后续交联等等。但这一生产方法又有一最重要的缺点就是生产效率低，即单管生产线速度极低。螺杆法塑料管材生产单管线速度可达到20米/分以上，但柱塞法PE-XE管材生产单管线速度一般不超过1.5米/分。本文重点分析制约PE-XE生产线速度的因素并提出提高生产速度的解决方案。

柱塞法PE-XE生产线速度工作原理

柱塞法冲压法挤出PE-XE管材生产线的关键技术是利用曲柄连杆机构将曲柄连续的旋转运动转换为柱塞间歇的上下往复运动；柱塞将原料间歇地冲压进流道内，经结构优化后的流道又将间歇进入的固态原料转换为连续挤出的粘弹态PE-XE管材型坯。这一过程与螺杆挤出机工作原理有很大不同。

第一，螺杆挤出机中工作元件螺杆是作连续的旋转运动，而柱塞法挤出的工作元件柱塞是做往复运动，连续旋转运动可以很高的转速平稳工作，而往复运动的运动速度越快其震动越大。

第二，PE-XE熔体粘度非常高，这是必须采用往复运动挤压的原因，如此高的熔体在流动时其流动速度受到限制。

第三，PE-XE熔体在口模内必须停留足够的时间，才能使过氧过物分解并与PE完成交联反应。

影响生产速度的因素分析

上述三条中第一条要对RAM主机进行优化设计以达到最佳生产条件。柱塞推料的速度与柱塞活动的频率和行程成正比关系。通常来说，频率越高，行程越大，推料量越大。但这两项的提高也会使设备的震动增大。经优化设计和实际生产检验其优化值为，频率4-8次/s，行程30-40毫米。PE-XE熔体粘度可供改变的参数很少，通过原料配方调整可作出一定的改善，但可通过改善熔体与模具表面的摩擦性能来提高生产速度。

第三条是最值得进行研究的一个课题。这一条不解决，上两条改善的再好也不能大幅度提高产量。要使PE-XE管材彻底完成交联反应后离开模具，一要在模具内停留足够的时间，二要有足够的温度，三交联机的份数要恰当。而模具温度是有限制的，不可能升到分解以上的温度。

提高生产速度的解决方案 通过以上分析可以得到的三个提高柱塞冲压PE-XE管材产量的有效方案：优化柱塞的行程和频率；加入添加剂，改善熔体与模具的摩擦性能；适度提高模具温度，加长口模和芯棒长度。经过以上优化后，20×1.9的管材生产速度可以达到1.8米/分以上。

作者： 北京化工大学教授 王伟明