实验01 挤出吹塑薄膜成型工艺实验

实验一挤出吹塑薄膜成型工艺实验

一、实验目的

l、加深对挤出理论的理解，明确挤出吹塑薄膜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、通过平挤上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。

塑料薄膜是指厚度在0.005~0.25mm，长而成卷的软质片状聚合物材料。工业上生产塑料薄膜的方法大体有四种：压延法、拉伸法、流延法和挤出吹塑法。相对于其它方法，挤出吹塑薄膜具有以下优点：

①设备装置简单，投资少，见效快。

②操作工艺易于控制，同一模具可以生产多种规格的薄膜。

③薄膜经吹胀和牵引后，双轴定向，在一定程度上消除了机械性能的方向性。

④可生产超宽薄膜，且不需切边，废料少成本低。

⑤制品为圆筒状，特别适合于制作包装产品。

挤出吹塑薄膜生产的主要缺点是厚度均匀性差，产量低。尽管如此，由于挤出吹塑薄膜具有上述一系列优点，所以其应用范围较广，在整个薄膜生产中占有很重要的地位。

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槽强制推向机头，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，使塑料压实，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，使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，从芯模孔道吹入压缩空气，使管坯横向膨胀，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。

挤出吹塑薄膜由引膜方向的不同可分为上吹法、下吹法和平吹法，本实验所用的是上吹法，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、工艺流程

挤出吹塑薄膜工艺流程见图1。

图1 挤出吹塑工艺流程

四、实验原料及仪器、设备

l、实验用原料

本实验用原料为高压聚乙烯（简称LDPE）、线性低密度聚乙烯（简称LLDPE），这一塑料加工流动性好，无臭、无毒，透明度高，是目前挤出吹塑薄膜生产的主要原料之一。

2、实验用设备及仪器

(1) 挤出机（SJM30×20FM300）

螺杆直径D：30mm，长径比（L／D）=20：1，螺杆转速10~90转／分，无级变速，最大产量（kg／h）：LDPE=8、HDPE=5，中心高=700mm，主电机功率(KW)：5.5，变频调速。

(2)上吹辅机（SJ—M—F0.3）

卷取最大宽度500mm，卷取最大直径300mm，薄膜厚度0.01～0.10mm，风环直径500mm，压缩空气的压力0.8MPa，鼓风机风量21 m3/min。牵引及卷取速度0～50m/min，无级变速，磨擦单卷取。

(3) 机头

直通式上吹机头，口径直径Dk=50mm，口模间隙t=1.2mm。

(4) 托盘天平（200g，感度0.2g）。

(5)千分尺、卷尺、哑铃形标准刀具各一。

五、实验工艺条件的预定

根据原料性能包括：熔融指数、熔融温度以及分解温度等，制品及生产线的特点在自己所学专业知识的基础上，通过查阅相关手册和资料，初步拟定下列工艺参数：

l、原料预处理的内容及条件

包括：原料是否需过筛、清洗、染色、干燥等以及相应条件。具体内容：过筛的目数，清洗的液体类型，着色剂的品种和比例，干燥的温度、时间、方式等。

2、成型温度的确定

包括料筒温度、机头温度和口模温度。

3、螺杆转速的确定

4、牵引速度的确定

六、实验内容及操作步骤

l、检查主机加热系统是否正常，机头联结部分的螺栓是否紧固，辅机各部分运转是否可靠。

2、打开挤出机总电源。

3、设定料筒各段温度。开始加热，待料筒温度预热到拟定数值后，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行开车。

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，使产品生产过程连续。

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，使生产过程正常进行。

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分钟产生的薄膜，称重并计算生产产率；测量平均厚度(δ)及折径(w)，计算吹胀比和牵引比。

8、缓慢改变成型工艺条件（如螺杆转速、牵引速度、膜管内空气压力及成型温度等）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、截取一段产品，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。

七、实验注意事项

1、挤出机加热部分不到实验要求的温度时不得加料开车。

2、机器一般不允许在空载下运转，以免螺杆和料筒擦伤。

3、主机或辅机启动时，各电压、速度档应处于最低位置，然后再按实验要求逐步提高，以免负载突然增大而造成设备损坏。

5、物料被挤出前，任何人不得处于口模的正前方，以免突然喷出而烫伤人体。人工牵引挤出物时一定带手套，以免烫伤。

6、严防硬金属杂质落入料斗。清理设备时也要用铜质工具或压缩空气，以免损坏螺杆或口模。

7、安放卷取装置时，要注意开合销子的位置，以防卷取薄膜无法脱离卷取板。

8、实验过程中，同组人员要密切配合，注意安全，发现设备有异常应及时停车并报告指导教师，不得擅自修理。

9、实验完毕后逐渐减速停车，并清理机头、口模内的残料，以便下次实验能正常进行。

10、用切刀冲裁哑铃形试样，数目不得少于20个，以保证测试实验的顺利进行。

八、问题讨论

1、挤出吹塑薄膜生产中的主要工艺及控制因素有哪些？

2、简述牵引辊的作用。

3、薄膜卷取方式有几种？本实验采用的是哪种方式？有何特点？

4、讨论挤出吹塑薄膜生产中吹胀比、牵引比、产量和质量之间的关系。

5、冷冻线距口模的远近受哪些因素影响，如何影响？