聚烯烃挤出吹塑薄膜成型

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1、聚烯烃挤出吹塑薄膜成型一、实验目的(1) 加深对聚合物熔体挤出成型原理的理解。(2) 了解通过挤岀吹塑法制备聚烯烃薄膜的工艺过程及影响因素。(3) 掌握通过挤出吹塑法制备聚烯烃薄膜的实验技术(4) 了解吹膜机头及辅机的结构和工作原理。二、实验原理塑料薄膜是应用广泛的高分子材料制品。塑料薄膜可以用挤出吹塑、压延、 流延、挤出拉幅以及使用狭缝机头直接挤出等方法制造，各种方法的特点不同， 适应性也不一样。其中吹塑法制备塑料薄膜工艺比较经济和简便，结晶型和非晶 型塑料都适用。吹塑成型不能制备薄至几微米的包装薄膜，也能制备厚达 0.3m 的重包装薄膜;既能生产窄幅，也能得到宽度达近 20m 的薄膜。这是

2、其他成型方 法无法比拟的。吹塑过程塑料受到纵横方向的拉伸作用，制品质量较高，因此， 塑成型在薄膜生产上应用十分广泛。用于薄膜吹塑成型的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙以及聚乙烯醇 等。日前国内外以前两种居多，但后几种塑料薄膜的强度或透明度较好，已有很 大发展。吹塑是在挤出工艺的基础上发展起来的一种热塑性塑料的成型方法。吹 塑的实质就是挤出的坯内通过压缩空气吹胀后成型的。它包括吹塑薄膜成型和中 空吹塑成型。在吹塑薄膜成型中，根据牵引的方向不同，通常分为平挤上吹、平 挤下吹和平挤平吹三种工艺方法，其基本原理都是相同的，其中以平挤上吹法应 用最广。本实验以吹膜级低密度聚乙烯(LDPE)颗粒为原料

3、，采用平挤上吹工艺制备 聚乙烯薄膜，工艺流程图如下图所示。塑料薄膜的吹塑成型在挤出机的前端安装吹塑口模，黏流态的塑料物料从挤 岀机口模挤出成管坯后，用机头底部通入的压缩空气使之均匀而自由地吹胀成直 径较大的管膜。膨胀的管膜在向上牵引的过程中被纵向拉伸并逐步冷却，并由人 字板夹平和牵引辊牵引，最后经卷绕辊卷绕成双折膜卷。图z wwk r.示遞图陋.jjex AATUfi 4-明$-斑 k冷爾 彌 弘禮號痂 7酬7册啊t嗣I HTt理樽I册 乃一均解肆辄F4-收勰 4苗耳lfrHfl l 鏗认m_ift俺在吹塑过程中，各段物料的温度、螺杆的转速、机头的压力和H模的结构、 风环冷却室内空气冷却以及吹

4、入空气压力、膜管拉伸作用等都直接影响薄膜性能 的优劣和生产效率的高低。1管坯挤出挤出机各段温度的控制是管坯挤出最重要的因素。通常沿机筒到机头口模方 向，塑料的温度是逐步升高的，且要达到稳定的控制。本实验对LDPE吹塑，原 则上机筒温度依次是140C、160C、180C递增，机头口模处稍低些。熔体温度 升高，黏度降低，机头压力减小，挤出流量增大，有利于提高产量。但若温度过 高和螺杆转速过快，剪切作用过大，易使塑料分解，且出现膜管冷却不良，所 得泡（膜）管直径和壁厚不均，影响操作的顺利进行。2机头和口模吹塑薄膜的主要设备为单螺杆挤出机。由于是平挤上吹，其机头口模是转向 式的直角型，作用是向上挤出管

5、状坯料。口模缝隙的宽度和平直部分的长度与薄 膜的厚度有一定的关系，如吹塑0.030.05mm厚的薄膜所用的模隙宽度为0.40.8mm，平直部分长度为714mm。3吹胀与牵引在机头处通入压缩空气，使管坯吹胀成膜管调节压缩空气的通入量可以控制 膜管的膨胀程度。衡量管坯被吹胀的程度通常以吹胀比a来表示，吹胀比是管坯 吹胀后的膜管的直径D2与挤出机环形口模直径D的比值，即，a= D2/ D1吹胀比的大小表示挤出管坯直径的变化，也表明了黏流态下大分子受到横向 拉伸作用力的大小。常用吹胀比为 26。吹塑是一个连续成型过程，吹胀并冷却过程的膜管在上升一卷绕途中，受到 拉伸作用的程度通常以牵伸比卩来表示，牵伸

6、比是膜管通过夹辊时的速度v2与 口模挤出管坯的速度V之比，即，P= V2/ V1这样，由于吹塑和牵伸的同时作用，使挤出的管坯在纵横两个方向都发生取 向，使吹塑薄膜具有一定的机械强度。因此，为了得到纵横向强度均等的薄膜， 其吹胀比和牵伸比最好是相等的。不过在实际生产中往往都是用同一环形间隙口 模，靠调节不同的牵引速度来控制薄膜的厚度，故吹塑薄膜纵橫向机械强度并不 相同，一般都是纵向强度大于横向强度。吹塑薄膜的厚度8与吹胀比和牵伸比的关系可用式表示：8=b/(ap)式中:8为薄膜厚度(mm);b为机头口模环形缝隙宽度(mm)。4. 风环冷却风环是对挤出膜管的冷却装置，位于离开模具膜管的四周，操作时

7、可调节风量 的大控制膜管的冷却速度。在吹塑聚乙烯薄膜时，接近机头处的膜管是透明的， 但在约高于机头20cm处的膜管就显得较混浊。膜管在机头上方开始变得混浊的 距离称为冷凝线距离(或冷却线距离) 膜管混浊的原因是大分子的结晶和取向。 从口模间隙中挤出的熔体在塑化状态被吹胀并被拉伸到最终的尺寸，薄膜到达冷 凝线时停止变形的过程，熔体从塑化态转变为固态。在相同的条件下，冷却线的 距离也随挤出速度的加快而加长，冷却线距离的长短影响薄膜的质量和产量。实 际生产中，可用冷却线距离的高低来判断冷却条件是否适当。用一个风环冷却达 不到要求时，可用两个或两个以上的风环冷却。对于结晶型塑料，降低冷却线距 离可获得

8、透明度高和横向撕裂强度较高的薄膜。5. 薄膜的卷绕管坯经吹胀成管膜后被空气冷却。先经人字导向板夹平，再通过牵引夹辊， 而后由卷绕辊卷绕成薄膜制品。人字板的作用是稳定已冷却的膜管，不让它晃动， 并将它压平。牵引夹辊是由一个橡胶辊和一个金属辊组成，其作用是牵引和拉伸 薄膜。牵引辊到口模的距离对型过程和管膜性能有一定影响，其决定了膜管在层 叠成双折前的冷却时间，这一时间与塑料的热性能相关。三、实验材料与仪器1. 主要实验材料LDPE(吹膜级，颗粒状)。2. 主要实验仪器单螺杆挤出机、直通式吹膜机头口模、冷却风环、牵引卷取装置、空 气压缩机、卡尺、测厚仪、台秤、秒表等。四、实验步骤1. 准备工作(1)

9、 将LDPE在70C左右的烘箱中预热12h。(2) 根据实验原料 LDPE 的特性，初步拟定挤出机各段加热温度及螺杆转速， 同时拟定其他操作工艺条件。(3) 安装模具及吹塑辅机( 4 )测量口模内径和管芯外径2. 薄膜吹塑( 1)按照挤出机的操作规程，接通电源，开机运转和加热，检查机器运转、 加热和冷却是否正常。机头口模环形间隙中心要求严格调整。对机头各部分的衔 接、螺栓等检查并趁热拧紧。(2)当挤出机加热到设定值后稳定 30min 开机，在慢速下投入少量 LDPE 粒 子，同时注意电流表、压力表、温度计和扭矩是否稳定。待熔体挤出成管坯后， 观察壁厚度是否均匀，调节膜间隙，使沿管坯圆周上的挤出

10、速度相同，尽量使管 坯厚度均匀。(3) 开动辅机，以手将挤出管坯慢慢引入夹辊，使之沿导辊和收卷辊前进。 通入压缩空气并观察泡管的外观质量。根据实际情况调整挤出流量、风环位置和 风量、牵引速度、膜管内的压缩空气等各种影响因素。(4) 观察泡管形状变化、冷凝线位置变化及膜管尺寸的变化等，待膜管的形 状稳定、薄膜折径已达实验要求时，不再通入压缩空气，薄膜的卷绕正常进行。(5) 以手工卷绕代替收卷辊工作，卷绕速度尽量不影响吹塑过程的顺利进行。 裁剪手工卷绕lmin的薄膜成品。(6) 重复手工卷绕实验两次(7) 实验完毕，逐步降低螺杆转速，挤出机内存料，趁热清理机头和衬套内 的残留塑料。五、实验结果分析与讨论(1) 卷绕lmin薄膜成品称量，并测量其长度、折径及厚度公差。 计算速度v1：4x10002讪二 由薄膜成品折径d计算膜管的直径D2，计算吹胀比a。 由lmin薄膜成品的长度，即为牵引速度v2和计算的v”计算牵伸比卩。 由口模内径D1、管芯外径D和计算的牵伸比B，计算口模缓刑缝隙宽度b。 由lmin薄膜成品的质量Q换算成吹膜产量Qm (Kg/h)(2) 挤出吹膜成型与其他成型方法有何差别，可以制备哪些塑料制品？