大多數(shù)熱塑性塑料都可以用吹塑法來生產(chǎn)吹塑薄膜,吹塑薄膜是將塑料擠成薄管,然后趁熱用壓縮空氣將塑料吹脹,再經(jīng)冷卻定型后而得到的筒狀薄膜制品,這種薄膜的性能處于定向膜同流延膜之間:強度比流延膜好,熱封性比流延膜差。
吹塑法生產(chǎn)的薄膜品種有很多,比如低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、尼龍(PA)、乙烯一乙酸乙烯共聚物(EVA)等,這里我們就對常用的低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的吹塑生產(chǎn)工藝及其常見故障進行簡單的介紹。
聚乙烯吹塑薄膜材料的選擇
1.選用的原料應(yīng)當是用吹膜級的聚乙烯樹脂粒子,含有適量的爽滑劑,保證薄膜的開口性。
2.樹脂粒子的熔融指數(shù)(MI)不能太大,熔融指數(shù)(MI)太大,則熔融樹脂的粘度太小,加工范圍窄,加工條件難以控制,樹脂的成膜性差,不容易加工成膜;此外,熔融指數(shù)(MI)太大,聚合物相對分子量分布太窄,薄膜的強度較差。因此,應(yīng)當選用熔融指數(shù)(MI)較小,且相對分子量分布較寬的樹脂原料,這樣既能滿足薄膜的性能要求,又能保證樹脂的加工特性。吹塑聚乙烯薄膜一般選用熔融指數(shù)(MI)在2~6g/10min范圍之間的聚乙烯原料。
吹塑工藝控制要點
吹塑薄膜工藝流程大致如下:
料斗上料一物料塑化擠出→吹脹牽引→風環(huán)冷卻→人字夾板→牽引輥牽引→電暈處理→薄膜收卷
但是,值得指出的是,吹塑薄膜的性能跟生產(chǎn)工藝參數(shù)有著很大的關(guān)系,因此,在吹膜過程中,必須要加強對工藝參數(shù)的控制,規(guī)范工藝操作,保證生產(chǎn)的順利進行,并獲得高質(zhì)量的薄膜產(chǎn)品。
1.擠出機溫度
吹塑低密度聚乙烯(LDPE)薄膜時,擠出溫度一般控制在160℃~170℃之間,且必須保證機頭溫度均勻,擠出溫度過高,樹脂容易分解,且薄膜發(fā)脆,尤其使縱向拉伸強度顯著下降;溫度過低,則樹脂塑化不良,不能圓滑地進行膨脹拉伸,薄膜的拉伸強度較低,且表面的光澤性和透明度差,甚至出現(xiàn)像木材年輪般的花紋以及未熔化的晶核(魚眼)。
2.吹脹比
吹脹比是吹塑薄膜生產(chǎn)工藝的控制要點之一,是指吹脹后膜泡的直徑與未吹脹的管環(huán)直徑之間的比值。吹脹比為薄膜的橫向膨脹倍數(shù),實際上是對薄膜進行橫向拉伸,拉伸會對塑料分子產(chǎn)生一定程度的取向作用,吹脹比增大,從而使薄膜的橫向強度提高。但是,吹脹比也不能太大,否則容易造成膜泡不穩(wěn)定,且薄膜容易出現(xiàn)皺折。因此,吹脹比應(yīng)當同牽引比配合適當才行,一般來說,低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的吹脹比應(yīng)控制在2.5~3.0為宜。
3.牽引比
牽引比是指薄膜的牽引速度與管環(huán)擠出速度之間的比值。牽引比是縱向的拉伸倍數(shù),使薄膜在引取方向上具有定向作用。牽引比增大,則縱向強度也會隨之提高,且薄膜的厚度變薄,但如果牽引比過大,薄膜的厚度難以控制,甚至有可能會將薄膜拉斷,造成斷膜現(xiàn)象。低密度聚乙烯(LDPE)薄膜的牽引比一般控制在4~6之間為宜。
4.露點
露點又稱霜線,指塑料由粘流態(tài)進入高彈態(tài)的分界線。在吹膜過程中,低密度聚乙烯(LDPE)在從??谥袛D出時呈熔融狀態(tài),透明性良好。當離開模口之后,要通過冷卻風環(huán)對膜泡的吹脹區(qū)進行冷卻,冷卻空氣以一定的角度和速度吹向剛從機頭擠出的塑料膜泡時,高溫的膜泡與冷卻空氣相接觸,膜泡的熱量會被冷空氣帶走,其溫度會明顯下降到低密度聚乙烯(LDPE)的粘流溫度以下,從而使其冷卻固化且變得模糊不清了。在吹塑膜泡上我們可以看到一條透明和模糊之間的分界線,這就是露點(或者稱霜線)。
在吹膜過程中,露點的高低對薄膜性能有一定的影響。如果露點高,位于吹脹后的膜泡的上方,則薄膜的吹脹是在液態(tài)下進行的,吹脹僅使薄膜變薄,而分子不受到拉伸取向,這時的吹脹膜性能接近于流延膜。相反,如果露點比較低,則吹脹是在固態(tài)下進行的,此時塑料處于高彈態(tài)下,吹脹就如同橫向拉伸一樣,使分子發(fā)生取向作用,從而使吹脹膜的性能接近于定向膜。
基本性能的技術(shù)要求
1.規(guī)格及偏差
聚乙烯薄膜的寬度、厚度應(yīng)當符合要求,薄膜薄厚均勻,橫、縱向的厚度偏差小,且偏差分布比較均勻。
2.外觀
要求聚乙烯薄膜塑化良好,無明顯的"水紋"和"云霧";薄膜的表面應(yīng)當平整光滑,無皺折或僅有少量的活褶;不允許有氣泡、穿孔及破裂現(xiàn)象;無明顯的黑點、雜質(zhì),晶點和僵塊;不允許有嚴重的掛料線和絲紋存在。
3.物理機械性能
由于吹塑后的聚乙烯薄膜用于印刷或者復(fù)合加工工藝時,要受到機械力的作用,因此,要求聚乙烯薄膜的物理機械性能應(yīng)當優(yōu)良,主要包括拉伸強度、斷裂伸長率、撕裂強度等幾項指標應(yīng)當符合標準。
4.表面張力的大小
為了使印刷油墨和復(fù)合用膠粘劑在聚乙烯薄膜表面具有良好的潤濕性和附著力,要求聚乙烯薄膜的表面張力應(yīng)當達到一定的標準,否則就會影響印刷和復(fù)合生產(chǎn)的順利進行。一般來說,聚乙烯薄膜的表面張力至少應(yīng)當達到38達因以上,達到40達因以上更佳。
低密度聚乙烯(LDPE)吹塑薄膜常見故障及解決方法
1.薄膜太粘,開口性差
故障原因:
①樹脂原料型號不對,不是吹膜級的低密度聚乙烯樹脂粒子,其中不含開口劑或者開口劑的含量偏低;
②熔融樹脂的溫度太高,流動性太大;
③吹脹比太大,造成薄膜的開口性變差;
④冷卻速度太慢,薄膜冷卻不足,在牽引輥壓力的作用下發(fā)生相互粘結(jié);
⑤牽引速度過快。
解決辦法:
①更換樹脂原料,或向科斗中加一定量的開口劑;
②適當降低擠出溫度和樹脂的溫度;
③適當降低吹脹比;
④加大風量,提高冷卻效果,加快薄膜冷卻速度;
⑤適當降低牽引速度。
2.薄膜透明度差
故障原因:
①擠出溫度偏低,樹脂塑化不良,造成吹塑后薄膜的透明性較差;
②吹脹比過??;
③冷卻效果不佳,從而影響了薄膜的透明度;
④樹脂原料中的水分含量過大;
⑤牽引速度太快,薄膜冷卻不足。
解決辦法:
①適當提高擠出溫度,使樹脂能夠均勻塑化;
②適當提高吹脹比;
③加大風量,提高冷卻效果;
④對原料進行烘干處理;
⑤適當降低牽引速度。
3.薄膜出現(xiàn)皺折
故障原因:
①薄膜厚度不均勻;
②冷卻效果不夠;
③吹脹比太大,造成膜泡不穩(wěn)定,左右來回擺動,容易出現(xiàn)皺折;
④人字夾板的夾角過大,膜泡在短距離內(nèi)被壓扁,因此薄膜也容易出現(xiàn)皺折;
⑤牽引輥兩邊的壓力不一致,一邊高一邊低;
⑥各導(dǎo)向輥之間的軸線不平行,影響薄膜的穩(wěn)定性和平展性,從而出現(xiàn)皺折。
解決辦法:
①調(diào)整薄膜的厚度,保證厚度均勻一致;
②提高冷卻效果,保證薄膜能夠充分冷卻;
③適當降低吹脹比;
④適當減小人字夾板的夾角;
⑤調(diào)整牽引輥的壓力,保證薄膜受力均勻;
⑥檢查各導(dǎo)向軸的軸線,并使之相互平行。
4,薄膜有霧狀水紋
故障原因:
①擠出溫度偏低,樹脂塑化不良;
②樹脂受潮,水分含量過高。
解決辦法:
①調(diào)整擠出機的溫度設(shè)置,并適當提高擠出溫度。
②將樹脂原料烘干,一般要求樹脂的含水量不能超過0.3%。
5.薄膜厚度不均勻
故障原因:
①模口間隙的均勻性直接影響薄膜厚度的均勻性,如果模口間隙不均勻,有的部位間隙大一些,有的部位間隙小一些,從而造成擠出量有多有少,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??跍囟确植疾痪鶆?,有高有低,從而使吹塑后的薄膜薄厚不均;
③冷卻風環(huán)四周的送風量不一致,造成冷卻效果的不均勻,從而使薄膜的厚度出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象;
④吹脹比和牽引比不合適,使膜泡厚度不易控制;
⑤牽引速度不恒定,不斷地發(fā)生變化,這當然就會影響到薄膜的厚度。
解決辦法:
①調(diào)整機頭??陂g隙,保證各處均勻一致;
②調(diào)整機頭模口溫度,使??诓糠譁囟染鶆蛞恢拢?
③調(diào)節(jié)冷卻裝置,保證出風口的出風量均勻;
④調(diào)整吹脹比和牽引比;
⑤檢查機械傳動裝置,使牽引速度保持恒定。
6.薄膜的厚度偏厚
故障原因:
①模口間隙和擠出量偏大,因此薄膜厚度偏厚;
②冷卻風環(huán)的風量太大,薄膜冷卻太快;
③牽引速度太慢。
解決辦法:
①調(diào)整??陂g隙;
②適當減小風環(huán)的風量,使薄膜進一步吹脹,從而使其厚度變薄一些;
③適當提高牽引速度。
7.薄膜的厚度偏薄
故障原因:
①??陂g隙偏小,阻力太大,因此薄膜厚度偏?。?
②冷卻風環(huán)的風量太小,薄膜冷卻太慢;
③牽引速度太快,薄膜拉伸過度,從而使厚度變薄。
解決辦法:
①調(diào)整??陂g隙;
②適當增大風環(huán)的風量,加快薄膜的冷卻;
③適當降低牽引速度。
8.薄膜的熱封性差
故障原因:
①露點太低,聚合物分子發(fā)生定向,從而使薄膜的性能接近定向膜,造成熱封性能的降低;
②吹脹比和牽引比不適當(過大),薄膜發(fā)生拉伸取向,從而影響了薄膜的熱封性能。
解決辦法:
①調(diào)節(jié)風環(huán)中風量的大小,使露點高一點,盡可能地在塑料的熔點下進行吹脹和牽引,以減少因吹脹和牽引導(dǎo)致的分子拉伸取向;
②吹脹比和牽引比應(yīng)適當小一點,如果吹脹比過大,且牽引速度過快,薄膜的橫向和縱向拉伸過度,那么,就會使薄膜的性能趨于雙向拉伸,薄膜的熱封性就會變差。
9.薄膜縱向拉伸強度差
故障原因:
①熔融樹脂的溫度太高,會使薄膜的縱向拉伸強度下降;
②牽引速度較慢,薄膜縱向的定向作用不夠,從而使縱向的拉伸強度變差;
③吹脹比太大,同牽引比不匹配,使薄膜橫向的定向作用和拉伸強度提高,而縱向的拉伸強度就會變差;
④膜的冷卻速度太快。
解決辦法:
①適當降低熔融樹脂的溫度;
②適當提高牽引速度;
③調(diào)整吹脹比,使之與牽引比相適應(yīng);
④適當降低冷卻速度。
10.薄膜橫向拉伸強度差
故障原因:
①牽引速度太快,同吹脹比相差太大,使縱向產(chǎn)生纖維化,橫向強度就變差;
②冷卻風環(huán)的冷卻速度太慢。
解決辦法:
①適當降低牽引速度,使之與吹脹比相配合;
②加大風環(huán)風量,使吹脹膜快速冷卻,避免在較高
溫度的高彈態(tài)下被拉伸取向。
11.膜泡不穩(wěn)定
故障原因:
①擠出溫度過高,熔融樹脂的流動性太大,粘度過小,容易產(chǎn)生波動;
②擠出溫度過低,出料量少;
③冷卻風環(huán)的風量不穩(wěn)定,膜泡冷卻不均勻;
④受到了外來較強氣流的干擾和影響。
解決辦法:
①調(diào)整擠出溫度;
②調(diào)整擠出溫度;
③檢查冷卻風環(huán),保證四周的送風量均勻一致;
④阻止和減小外界氣流的干擾。
12,薄膜表面粗糙,凹凸不平
故障原因:
①擠出溫度太低,樹脂塑化不良;
②擠出速度太快。
解決辦法:
①調(diào)整擠出的溫度設(shè)置,并適當提高擠出溫度,保證樹脂塑化良好;
②適當降低擠出速度。
13.薄膜有異味
故障原因:
①樹脂原料本身有異味;
②熔融樹脂的擠出溫度太高,造成樹脂分解,從而產(chǎn)生異味;
③膜泡冷卻不足,膜泡內(nèi)的熱空氣沒有排除干凈。
解決辦法:
①更換樹脂原料;
②調(diào)整擠出溫度;
③提高冷卻風環(huán)的冷卻效率,使膜泡充分冷卻。