聚烯烴擠出吹塑薄膜成型

1、聚烯燒擠出吹塑薄膜成型一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)加深對(duì)聚合物熔體擠出成型原理的理解。(2) 了解通過(guò)擠出吹塑法制備聚烯爛薄膜的工藝過(guò)程及影響因素。(3)掌握通過(guò)擠出吹塑法制備聚烯爛薄膜的實(shí)驗(yàn)技術(shù)(4) 了解吹膜機(jī)頭及輔機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。二、實(shí)驗(yàn)原理塑料薄膜是應(yīng)用廣泛的高分子材料制品。塑料薄膜可以用擠出吹塑、壓延、 流延、擠出拉幅以及使用狹縫機(jī)頭直接擠出等方法制造，各種方法的特點(diǎn)不同， 適應(yīng)性也不一樣。其中吹塑法制備塑料薄膜工藝比較經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)便，結(jié)晶型和非晶 型塑料都適用。吹塑成型不能制備薄至幾微米的包裝薄膜，也能制備厚達(dá) 0.3m 的重包裝薄膜；既能生產(chǎn)窄幅，也能得到寬度達(dá)近 20m的薄膜。這是其他成

2、型方 法無(wú)法比擬的。吹塑過(guò)程塑料受到縱橫方向的拉伸作用，制品質(zhì)量較高，因此， 塑成型在薄膜生產(chǎn)上應(yīng)用十分廣泛。用于薄膜吹塑成型的塑料有聚氯乙烯、 聚乙烯、聚丙烯、尼龍以及聚乙烯醇 等。日前國(guó)內(nèi)外以前兩種居多，但后幾種塑料薄膜的強(qiáng)度或透明度較好，已有很大發(fā)展。吹塑是在擠出工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種熱塑性塑料的成型方法。吹塑的實(shí)質(zhì)就是擠出的坯內(nèi)通過(guò)壓縮空氣吹脹后成型的。它包括吹塑薄膜成型和中空吹塑成型。在吹塑薄膜成型中，根據(jù)牽引的方向不同，通常分為平擠上吹、平 擠下吹和平擠平吹三種工藝方法，其基本原理都是相同的，其中以平擠上吹法應(yīng) 用最廣。本實(shí)驗(yàn)以吹膜級(jí)低密度聚乙烯(LDPE)顆粒為原料，采用平擠

3、上吹工藝制備 聚乙烯薄膜，工藝流程圖如下圖所示。塑料薄膜的吹塑成型在擠出機(jī)的前端安裝吹塑口模，黏流態(tài)的塑料物料從擠出機(jī)口模擠出成管坯后，用機(jī)頭底部通入的壓縮空氣使之均勻而自由地吹脹成直 徑較大的管膜。膨脹的管膜在向上牽引的過(guò)程中被縱向拉伸并逐步冷卻，并由人字板夾平和牽引輾牽引，最后經(jīng)卷繞輾卷繞成雙折膜卷。圖M-1吹顰薄膘匚也示意圖卡舊H .出如J-WLlfc 4一雙樸1冷凝線(xiàn)7等轅AJ（膿丈徹 *#星.不帶朝奏. ：械功 h出用.1A軸糧U埠Wl張需塾 1r.仔，環(huán) n* u至pm 吟碉.內(nèi)-朝擊MTm在吹塑過(guò)程中，各段物料的溫度、螺桿的轉(zhuǎn)速、機(jī)頭的壓力和H模的結(jié)構(gòu)、 風(fēng)環(huán)冷卻室內(nèi)空氣冷卻以及

4、吹入空氣壓力、 膜管拉伸作用等都直接影響薄膜性能 的優(yōu)劣和生產(chǎn)效率的高低。.管坯擠出擠出機(jī)各段溫度的控制是管坯擠出最重要的因素。通常沿機(jī)筒到機(jī)頭口模方向，塑料的溫度是逐步升高的，且要達(dá)到穩(wěn)定的控制。本實(shí)驗(yàn)對(duì) LDPE吹塑，原 則上機(jī)筒溫度依次是140 C、160 C、180c遞增，機(jī)頭口模處稍低些。熔體溫度 升高，黏度降低，機(jī)頭壓力減小，擠出流量增大，有利于提高產(chǎn)量。但若溫度過(guò) 高和螺桿轉(zhuǎn)速過(guò)快，剪切作用過(guò)大，易使塑料分解，且出現(xiàn)膜管冷卻不良，所 得泡（月I）管直徑和壁厚不均，影響操作的順利進(jìn)行。.機(jī)頭和口模吹塑薄膜的主要設(shè)備為單螺桿擠出機(jī)。 由于是平擠上吹，其機(jī)頭口模是轉(zhuǎn)向 式的直角型，作用

5、是向上擠出管狀坯料?？谀？p隙的寬度和平直部分的長(zhǎng)度與薄 膜的厚度有一定的關(guān)系，如吹塑0.030.05mm厚的薄膜所用的模隙寬度為0.40.8mm,平直部分長(zhǎng)度為714mm。.吹脹與牽引在機(jī)頭處通入壓縮空氣，使管坯吹脹成膜管調(diào)節(jié)壓縮空氣的通入量可以控制 膜管的膨脹程度。衡量管坯被吹脹的程度通常以吹脹比 a來(lái)表示，吹脹比是管坯 吹脹后的膜管的直徑D2與擠出機(jī)環(huán)形口模直徑Di的比值，即，a = D/ Di吹脹比的大小表示擠出管坯直徑的變化，也表明了黏流態(tài)下大分子受到橫向 拉伸作用力的大小。常用吹脹比為 26。吹塑是一個(gè)連續(xù)成型過(guò)程，吹脹并冷卻過(guò)程的膜管在上升一卷繞途中，受到 拉伸作用的程度通常以牽伸

6、比 B來(lái)表示，牽伸比是膜管通過(guò)夾輾時(shí)的速度 V2與 口模擠出管坯的速度vi之比，即，B = v/ vi這樣，由于吹塑和牽伸的同時(shí)作用，使擠出的管坯在縱橫兩個(gè)方向都發(fā)生取 向，使吹塑薄膜具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。因此，為了得到縱橫向強(qiáng)度均等的薄膜， 其吹脹比和牽伸比最好是相等的。不過(guò)在實(shí)際生產(chǎn)中往往都是用同一環(huán)形間隙口 模，靠調(diào)節(jié)不同的牽引速度來(lái)控制薄膜的厚度， 故吹塑薄膜縱橫向機(jī)械強(qiáng)度并不 相同，一般都是縱向強(qiáng)度大于橫向強(qiáng)度。吹塑薄膜的厚度6與吹脹比和牽伸比的關(guān)系可用式表示：6 =b/（ a B ）式中：防薄膜厚度（mm）;b為機(jī)頭口模環(huán)形縫隙寬度（mm）。.風(fēng)環(huán)冷卻風(fēng)環(huán)是對(duì)擠出膜管的冷卻裝置，位于

7、離開(kāi)模具膜管的四周，操作時(shí)可調(diào)節(jié)風(fēng)量 的大控制膜管的冷卻速度。在吹塑聚乙烯薄膜時(shí)，接近機(jī)頭處的膜管是透明的， 但在約高于機(jī)頭20cm處的膜管就顯得較混濁。膜管在機(jī)頭上方開(kāi)始變得混濁的 距離稱(chēng)為冷凝線(xiàn)距離（或冷卻線(xiàn)距離）膜管混濁的原因是大分子的結(jié)晶和取向。 從口模間隙中擠出的熔體在塑化狀態(tài)被吹脹并被拉伸到最終的尺寸，薄膜到達(dá)冷凝線(xiàn)時(shí)停止變形的過(guò)程，熔體從塑化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。在相同的條件下，冷卻線(xiàn)的 距離也隨擠出速度的加快而加長(zhǎng)，冷卻線(xiàn)距離的長(zhǎng)短影響薄膜的質(zhì)量和產(chǎn)量。 實(shí) 際生產(chǎn)中，可用冷卻線(xiàn)距離的高低來(lái)判斷冷卻條件是否適當(dāng)。用一個(gè)風(fēng)環(huán)冷卻達(dá)不到要求時(shí)，可用兩個(gè)或兩個(gè)以上的風(fēng)環(huán)冷卻。對(duì)于結(jié)晶型塑料，

8、降低冷卻線(xiàn)距 離可獲得透明度高和橫向撕裂強(qiáng)度較高的薄膜。.薄膜的卷繞管坯經(jīng)吹脹成管膜后被空氣冷卻。先經(jīng)人字導(dǎo)向板夾平，再通過(guò)牽引夾輾， 而后由卷繞輾卷繞成薄膜制品。人字板的作用是穩(wěn)定已冷卻的膜管，不讓它晃動(dòng)， 并將它壓平。牽引夾輾是由一個(gè)橡膠輾和一個(gè)金屬輾組成，其作用是牽引和拉伸 薄膜。牽引輾到口模的距離對(duì)型過(guò)程和管膜性能有一定影響，具決定了膜管在層疊成雙折前的冷卻時(shí)間，這一時(shí)間與塑料的熱性能相關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)材料與儀器.主要實(shí)驗(yàn)材料LDPE(吹膜級(jí)，顆粒狀)。.主要實(shí)驗(yàn)儀器單螺桿擠出機(jī)、直通式吹膜機(jī)頭口模、冷卻風(fēng)環(huán)、牽引卷取裝置、空氣壓縮機(jī)、卡尺、測(cè)厚儀、臺(tái)秤、秒表等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.準(zhǔn)備工作(

9、1)將LDPE在70c左右的烘箱中預(yù)熱12h。(2)根據(jù)實(shí)當(dāng)原料LDPE的特性，初步擬定擠出機(jī)各段加熱溫度及螺桿轉(zhuǎn)速，同時(shí)擬定其他操作工藝條件。(3)安裝模具及吹塑輔機(jī)(4)測(cè)量口模內(nèi)徑和管芯外徑2.薄膜吹塑(1)按照擠出機(jī)的操作規(guī)程，接通電源，開(kāi)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和加熱，檢查機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)、加熱和冷卻是否正常。機(jī)頭口模環(huán)形間隙中心要求嚴(yán)格調(diào)整。 對(duì)機(jī)頭各部分的銜 接、螺栓等檢查并趁熱擰緊。(2)當(dāng)擠出機(jī)加熱到設(shè)定值后穩(wěn)定 30min開(kāi)機(jī)，在慢速下投入少量 LDPE粒 子，同時(shí)注意電流表、壓力表、溫度計(jì)和扭矩是否穩(wěn)定。待熔體擠出成管坯后， 觀(guān)察壁厚度是否均勻，調(diào)節(jié)膜間隙，使沿管坯圓周上的擠出速度相同， 盡量使管

10、 坯厚度均勻。(3)開(kāi)動(dòng)輔機(jī)，以手將擠出管坯慢慢引入火輾，使之沿導(dǎo)輾和收卷輾前進(jìn)。通入壓縮空氣并觀(guān)察泡管的外觀(guān)質(zhì)量。 根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整擠出流量、風(fēng)環(huán)位置和 風(fēng)量、牽引速度、膜管內(nèi)的壓縮空氣等各種影響因素。(4)觀(guān)察泡管形狀變化、冷凝線(xiàn)位置變化及膜管尺寸的變化等，待膜管的形狀穩(wěn)定、薄膜折徑已達(dá)實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，不再通入壓縮空氣，薄膜的卷繞正常進(jìn)行。(5)以手工卷繞代替收卷輾工作，卷繞速度盡量不影響吹塑過(guò)程的順利進(jìn)行。裁剪手工卷繞1min的薄膜成品。(6)重復(fù)手工卷繞實(shí)驗(yàn)兩次(7)實(shí)驗(yàn)完畢，逐步降低螺桿轉(zhuǎn)速，擠出機(jī)內(nèi)存料，趁熱清理機(jī)頭和襯套內(nèi) 的殘留塑料。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論(1)卷繞lmin薄膜成品稱(chēng)量，并測(cè)量其長(zhǎng)度、折徑及厚度公差。計(jì)算速度vi:4x1000 xQ%/7卬(- D