挤出吹塑薄膜成型

挤出吹塑薄膜成型
一、实验目的
1.加深对基础理论的理解，明确挤出吹塑塑模成型的原理及工艺参数对产品质量的影响。

2.了解挤出机及辅助机的基本结构，掌握挤出吹塑薄膜生产线的操作方法。

3.通过挤出平吹法制取聚乙烯薄膜为性能测试提供样品。

二、实验原理
挤出成型是热塑性塑料十分重要的成型方法，其产量也居各成型方法的首位。

通过更换机头口模，挤出成型可生产多种制品，其中挤出吹塑薄膜是挤出生产的主要产品之一。

挤出吹塑薄膜生产的工作原理如下：当塑料加入挤出机料斗后，随着螺杆的旋转被螺纹强制推向机头，此时塑料一方面被外部热源加热，另一方面由于塑料本身在压缩、剪切和搅动过程中，与料筒、螺杆之间的外摩擦以及大分子之间的内摩擦，也产生很大的热量。

与此同时由于螺杆螺槽深度逐渐减小，加之滤网、多孔板和机头的阻力，是塑料压实，从而改善了它的热传导性。

这样在内、外热及压力的联合作用，是塑料温度逐渐上升直至熔融，粘度也逐步达到成型所要求的范围。

当熔融塑料进入机头后，经环隙形口模成型为薄膜管坯，此时人工将管坯端部封闭并引至牵引辊，从芯膜孔道吹入压缩空气，是管坯横向膨胀，同时牵引辊连续纵向牵伸，使膜管达到所要求的厚度及折径。

膜管经冷却风环冷却定型并由人字板压叠成双折薄膜，通过牵引辊以恒定的速度进入卷取装置，到一定量时可进行切割即成为膜卷。

在挤出吹塑薄膜生产装置中，牵引辊又是压辊，它通过完全压紧已折叠的双层薄膜，使膜管内的空气不能越过牵引辊的缝隙处而使膜管内部保持恒定的空气量和压力，保证薄膜的尺寸不变，因此吹塑薄膜生产中，只是在生产初期鼓入压缩空气，待薄膜尺寸确定后，不需再使用压缩空气。

挤出吹塑薄膜由引模方向的不同可分为上吹法、下吹法和平吹法，本实验所用的是平吹法，其主要特点是机头、辅机结构简单，安装、操作方便，但薄膜厚度均匀性差，不宜生产折径大的产品。

三、使用仪器、材料
原料：高压聚乙烯
设备:挤出机、平吹辅机、机头、托盘天平、温度计5只、千分尺、卷尺、哑铃形标准刀具
四、实验步骤
1.检查主机加热系统是否正常，机头连结部分的螺栓是否紧固，辅机各部分运转是否可
靠。

2.打开冷却水开关，对料斗底部进行冷却。

3.料筒温度预热拟定数值，保温30分钟。

4.开动主机和辅机使其在低速下运转，先加入少量塑料，并注意进料及主机电流情况，
如进料困难或主机电流过大，应及时停车，提高成型温度并保温一段时间后再开车。

5.当熔融塑料正常挤出后，人工将挤出物端口封闭，从芯模通入一定量的压缩空气，缓
慢牵引管坯通过冷却风环、人字板至牵引辊，是产品生产过程连续。

6.逐渐提高螺杆转速并相应改变牵引速度，同时调整压缩空气的进气量、冷却风环的位
置、冷却风环出口间隙等，是生产过程正常进行。

7.在膜管形状尺寸、透明度及外观质量稳定不变的条件下，截取1分钟生产的薄膜，称重
并计算生产生产率：测量平均厚度（δ）及折径（W）,计算吹胀比（α）和牵引比（β）
α＝
k D W 2∏ β＝αδ
t 8. 缓慢改变成型工艺条件待过程正常后，再次截取1分钟的产品进行称量和计算。

9. 观察实验过程中膜管的冷冻线。

改变风环的位置或挤出、牵引速度等观察冷冻线的变
化情况。

10. 截取一尺产品，从薄膜纵横不同方向制取性能测试样品。

11. 对实验各工艺条件作出详细记录，写出实验报告并讨论相关问题。

吹塑工艺控制要点：吹塑薄膜工艺流程大致为：料斗上料一物料塑化挤出→吹胀牵引→风环冷却→人字夹板→牵引辊牵引→电晕处理→薄膜收卷
但是，值得指出的是，吹塑薄膜的性能跟生产工艺参数有着很大的关系，因此，在吹膜过程中，必须要加强对工艺参数的控制，规范工艺操作，保证生产的顺利进行，并获得高质量的薄膜产品。

在聚乙烯吹塑薄膜生产过程中，主要是做好以下几项工艺参数的控制：
1．挤出机温度
吹塑低密度聚乙烯(LDPE)薄膜时，挤出温度一般控制在160℃～170℃之间，且必须保证机头温度均匀，挤出温度过高，树脂容易分解，且薄膜发脆，尤其使纵向拉伸强度显著下降；温度过低，则树脂塑化不良，不能圆滑地进行膨胀拉伸，薄膜的拉伸强度较低，且表面的光泽性和透明度差，甚至出现像木材年轮般的花纹以及未熔化的晶核(鱼眼)。

2．吹胀比
吹胀比是吹塑薄膜生产工艺的控制要点之一，是指吹胀后膜泡的直径与未吹胀的管环直径之间的比值。

吹胀比为薄膜的横向膨胀倍数，实际上是对薄膜进行横向拉伸，拉伸会对塑料分子产生一定程度的取向作用，吹胀比增大，从而使薄膜的横向强度提高。

但是，吹胀比也不能太大，否则容易造成膜泡不稳定，且薄膜容易出现皱折。

因此，吹胀比应当同牵引比配合适当才行，一般来说，低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的吹胀比应控制在2.5～3.0为宜。

3．牵引比
牵引比是指薄膜的牵引速度与管环挤出速度之间的比值。

牵引比是纵向的拉伸倍数，使薄膜在引取方向上具有定向作用。

牵引比增大，则纵向强度也会随之提高，且薄膜的厚度变薄，但如果牵引比过大，薄膜的厚度难以控制，甚至有可能会将薄膜拉断，造成断膜现象。

低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的牵引比一般控制在4～6之间为宜。

4.露点
露点又称霜线，指塑料由粘流态进入高弹态的分界线。

在吹膜过程中，低密度聚乙烯(LDPE)在从模口中挤出时呈熔融状态，透明性良好。

当离开模口之后，要通过冷却风环对膜泡的吹胀区进行冷却，冷却空气以一定的角度和速度吹向刚从机头挤出的塑料膜泡时，高温的膜泡与冷却空气相接触，膜泡的热量会被冷空气带走，其温度会明显下降到低密度聚乙烯(LDPE)的粘流温度以下，从而使其冷却固化且变得模糊不清了。

在吹塑膜泡上我们可以看到一条透明和模糊之间的分界线，这就是露点(或者称霜线)。

在吹膜过程中，露点的高低对薄膜性能有一定的影响。

如果露点高，位于吹胀后的膜泡的上方，则薄膜的吹胀是在液态下进行的，吹胀仅使薄膜变薄，而分子不受到拉伸取向，这时的吹胀膜性能接近于流延膜。

相反，如果露点比较低，则吹胀是在固态下进行的，此时塑料处于高弹态下，吹胀就如同横向拉伸一样，使分子发生取向作用，从而使吹胀膜的性能接近于定向膜。

挤出吹塑薄膜厚度均匀性差的原因：①模口间隙的均匀性直接影响薄膜厚度的均匀性，如果模口间隙不均匀，有的部位间隙大一些，有的部位间隙小一些，从而造成挤出量有多有
少，因此，所形成的薄膜厚度也就不一致，有的部位薄，有的部位厚；②模口温度分布不均匀，有高有低，从而使吹塑后的薄膜薄厚不均；③冷却风环四周的送风量不一致，造成冷却效果的不均匀，从而使薄膜的厚度出现不均匀现象；④吹胀比和牵引比不合适，使膜泡厚度不易控制；⑤牵引速度不恒定，不断地发生变化，这当然就会影响到薄膜的厚度。

解决办法：①调整机头模口间隙，保证各处均匀一致；②调整机头模口温度，使模口部分温度均匀一致；③调节冷却装置，保证出风口的出风量均匀；④调整吹胀比和牵引比；⑤检查机械传动装置，使牵引速度保持恒定。