畢業(yè)設(shè)計(jì)---雙層共擠復(fù)合薄膜機(jī)頭設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 前言1</b></p><p>　　1.1包裝薄膜的現(xiàn)狀與發(fā)展1</p><p

2、>　　1.1.1塑料包裝薄膜的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r1</p><p>　　1.1.2包裝薄膜行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.2多層共擠吹塑薄膜的應(yīng)用2</p><p>　　1.2.1多層共擠薄膜機(jī)械的技術(shù)特點(diǎn) 3</p><p>　　1.2.2多層共擠薄膜機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>

3、　　第2章 配方設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　2.1材料選擇4</b></p><p>　　2.2HDPE樹脂的性能6</p><p>　　2.2.1HDPE的特性6</p><p>　　2.2.2HDPE的加工性6</p><p>　　2.3EVA樹脂的性能7</p>

4、;<p>　　2.3.1EVA的特性7</p><p>　　2.3.2EVA的用途7</p><p>　　2.4助劑的選用8</p><p>　　2.4.1對(duì)助劑的一般要求8</p><p>　　2.4.2光穩(wěn)定劑9</p><p>　　2.4.3抗氧劑9</p><p&g

5、t;　　2.4.4潤(rùn)滑劑10</p><p>　　2.4.5防霧劑11</p><p>　　2.4.6抗靜電劑12</p><p>　　第3章 共擠吹膜機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.1擠出成型模具13</p><p>　　3.1.1吹塑薄膜的成型原理13</p><p>

6、;　　3.1.2擠出成型模具的組成13</p><p>　　3.1.3成型機(jī)頭的設(shè)計(jì)原則15</p><p>　　3.1.4共擠吹塑機(jī)頭的設(shè)計(jì)要求15</p><p>　　3.2吹膜機(jī)頭類型16</p><p>　　3.2.1芯棒式機(jī)頭16</p><p>　　3.2.2十字形機(jī)頭17</p>

7、<p>　　3.2.3螺旋式機(jī)頭17</p><p>　　3.2.4旋轉(zhuǎn)式機(jī)頭18</p><p>　　3.2.5多層共擠吹膜機(jī)頭19</p><p>　　3.2.6常用吹膜機(jī)頭的比較20</p><p>　　3.3機(jī)頭工藝參數(shù)設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.3.1薄膜規(guī)格的確定21</

8、p><p>　　3.3.2擠塑機(jī)的匹配21</p><p>　　3.3.3吹脹比23</p><p>　　3.3.4拉伸比23</p><p>　　3.3.5口?？p隙寬度24</p><p>　　3.3.6口模、芯模定型部分長(zhǎng)度25</p><p>　　3.3.7緩沖槽尺寸25</

9、p><p>　　3.3.8流道擴(kuò)張角25</p><p>　　3.4主要結(jié)構(gòu)零件設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.5機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25</p><p>　　3.5.1螺旋槽數(shù)對(duì)流動(dòng)變化的影響26</p><p>　　3.5.2芯棒和機(jī)頭體之間的初始間隙對(duì)熔體流動(dòng)變化的影響26</p><p>

10、;　　3.5.3螺旋槽的螺旋角對(duì)熔體流動(dòng)均勻性的影響27</p><p>　　3.5.4其它參數(shù)的影響27</p><p>　　第4章 其他輔助裝置設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.1冷卻定徑裝置29</p><p>　　4.1.1冷卻風(fēng)環(huán)29</p><p>　　4.1.2水冷裝置30</p>

11、<p>　　4.2牽引裝置31</p><p>　　4.2.1人字板31</p><p>　　4.2.2牽引機(jī)構(gòu)32</p><p>　　4.3導(dǎo)向輥與展平輥32</p><p>　　4.4卷曲裝置33</p><p>　　4.5切割裝置34</p><p>　　第五章

12、 擠出吹塑薄膜生產(chǎn)工藝34</p><p>　　5.1.HDPE/EVA復(fù)合薄膜成型工藝流程34</p><p>　　5.2成型工藝參數(shù)36</p><p>　　5.2.1成型溫度36</p><p>　　5.2.2吹脹比37</p><p>　　5.2.3牽引比37</p><p&g

13、t;　　5.2.4冷卻速度37</p><p>　　5.2.5露點(diǎn)37</p><p>　　5.3機(jī)頭加熱與壓力測(cè)量38</p><p>　　5.3.1熱功率計(jì)算38</p><p>　　5.3.2加熱方式39</p><p>　　5.3.3溫度控制與調(diào)節(jié)40</p><p>　　5

14、.3.4壓力測(cè)量40</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)44</b></p><p><b>　　參考資料45</b></p><p><b>　　致 謝46</b></p><p><b>　　外文原文47</b></p>&

15、lt;p><b>　　中文翻譯48</b></p><p><b>　　第1章 前言</b></p><p>　　1.1包裝薄膜的現(xiàn)狀與發(fā)展</p><p>　　1.1.1塑料包裝薄膜的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　包裝由于具備保護(hù)商品、便于流通、方便消費(fèi)、促進(jìn)銷售和提升附加值等多重功

16、能，在現(xiàn)代社會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，是商品流通中不可或缺的一部分，下游涉及食品飲料、電子、醫(yī)藥、日化、煙草、家電、機(jī)電等各行各業(yè)。根據(jù)世界包裝組織統(tǒng)計(jì)，2009年全球包裝行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為5,600億美元左右，2002-2009年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.7%。包裝行業(yè)的發(fā)展與人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系中的“朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)” 包裝行業(yè)按照包裝材料可以分為塑料包裝業(yè)、紙包裝業(yè)、金屬包裝業(yè)、玻璃包裝業(yè)和其他包裝業(yè)，其中塑料包裝材料

17、憑借其良好的物理機(jī)械性能、阻隔性、抗化學(xué)藥品性和加工適應(yīng)性，廣泛應(yīng)用于食品飲料、醫(yī)藥品、紡織品、日用品等消費(fèi)品的包裝。由于世界包裝工業(yè)產(chǎn)品對(duì)塑料產(chǎn)品需求快速增長(zhǎng)，塑料包裝新材料、新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，塑料包裝近年來(lái)保持了高增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，其年均增長(zhǎng)速度領(lǐng)先于其它包裝材料，如美國(guó)塑料包裝年均增長(zhǎng)率為6.4%，而紙和玻璃分別為2.2%和0.9%；又如日本塑料包裝年均增長(zhǎng)率為7.1%，而紙、金屬、玻璃分別為4.7%、4.9%和3.3%。

18、</p><p>　　塑料包裝材料包括塑料薄膜（通常指厚度0.25mm以下的平整而柔軟的塑料制品）、塑料容器、塑料絲繩及編織品、泡沫塑料，其中塑料薄膜是所有塑料包裝材料中用量最大的。根據(jù)世界知名咨詢機(jī)構(gòu)Research and Markets 公司發(fā)布的研究報(bào)告：包裝薄膜已經(jīng)成為世界塑料原料最主要消費(fèi)領(lǐng)域，目前已超過(guò)全球塑料原料消費(fèi)總量的25%。</p><p>　　中國(guó)作為塑料生產(chǎn)和消費(fèi)

19、大國(guó)，2009年塑料消費(fèi)總量超過(guò)6000萬(wàn)噸，約占世界消費(fèi)總量的1/4，已成為世界第一大塑料消費(fèi)國(guó)。但從人均水平看，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比還差距很大。國(guó)內(nèi)的塑料包裝行業(yè)近年來(lái)在國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)政策指引下，各生產(chǎn)企業(yè)大力調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，取得了持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展。我國(guó)已經(jīng)成為全球最大的塑料包裝生產(chǎn)國(guó)，其中塑料薄膜的年產(chǎn)量位居世界第一位。 2009年我國(guó)塑料制品產(chǎn)量為4,479萬(wàn)噸，其中各類塑料包裝材料的產(chǎn)量為1,734萬(wàn)噸，

20、已經(jīng)超過(guò)中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)提出的塑料包裝材料“到2010年產(chǎn)量達(dá)到1,100萬(wàn)噸”的目標(biāo)。在各類塑料包裝材料中，塑料薄膜的產(chǎn)量最大，達(dá)到了690萬(wàn)噸。</p><p>　　1.1.2包裝薄膜行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　中國(guó)塑料軟包裝在經(jīng)過(guò)20 世紀(jì)90 年代的高速發(fā)展后，目前已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)平穩(wěn)發(fā)展的時(shí)期。利潤(rùn)率逐漸下降，競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。以下幾項(xiàng)為國(guó)內(nèi)塑料軟包裝的發(fā)展重點(diǎn)：</

21、p><p>　　(1)提高保護(hù)性能，延長(zhǎng)貨架期的高阻隔包裝材料。如高阻隔共擠復(fù)合薄膜的開(kāi)發(fā)應(yīng)用等。 高阻性塑料包裝材料，因可賦予保質(zhì)、保鮮、保風(fēng)味以及延長(zhǎng)貨架壽命功能而獲迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，除目前廣泛應(yīng)用的聚偏氯乙烯(PVDC)、乙烯、乙烯醇共聚物(EVOH)外，近年來(lái)，開(kāi)發(fā)環(huán)保適性材料，促使聚乙烯醇(PVA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PEN)、共聚酰胺(MXD6)、硅或鋁氧化物蒸薄膜(軟玻璃)、納米無(wú)機(jī)材料等的發(fā)展將

22、更引人注目。</p><p>　　(2)納米復(fù)合包裝材料將隨納米技術(shù)的迅速發(fā)展而迅速產(chǎn)業(yè)化，由于其耐磨性、硬度、強(qiáng)度、阻透性、可塑性均有明顯增強(qiáng)和提高，除用于食品包裝外，還可用于特種包裝如防靜電、防電磁、隱形、危險(xiǎn)品包裝等，適用于電磁灶、微波爐加熱的耐熱性包裝材料，它將促使傳統(tǒng)塑料包裝材料產(chǎn)生巨大的變革。</p><p>　　(3)無(wú)菌包裝材料、抗菌性包裝膜、耐輻射包裝膜的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用；無(wú)菌

23、包裝材料和技術(shù)最大優(yōu)點(diǎn)是在無(wú)菌條件下，不加防腐劑、無(wú)需冷藏、能最大限度地保留食品原有的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味，可大大延長(zhǎng)貨架壽命，方便貯存和運(yùn)輸，市場(chǎng)發(fā)展十分迅速，用途不斷擴(kuò)大，除已在奶制品、果汗飲料中占較大的份額外，將進(jìn)一步拓展到醫(yī)藥品、化妝品及調(diào)味品領(lǐng)域。</p><p>　　(4)環(huán)境友好(環(huán)保適性)塑料包裝材料(或綠色塑料包裝材料)，隨著環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)IS 14000系列的實(shí)施成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)，其中易回收再利用的

24、塑料包裝材料如PET、PEN，易環(huán)境降解塑料(EDP)中的生物降解塑料，更成為熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)，其它如零污染泡沫塑料、薄壁瓶及袋狀包裝容器也備受關(guān)注。</p><p>　　1.2多層共擠吹塑薄膜的應(yīng)用</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈， 用戶對(duì)薄膜的使用功能要求越來(lái)越高。單層薄膜包裝已無(wú)法滿足包裝水平提高的需要。發(fā)達(dá)國(guó)家共擠薄膜已占包裝薄膜總量的38％， 目前中國(guó)市場(chǎng)的單

25、層薄膜每年需求量明顯下降。</p><p>　　多層共擠復(fù)合吹塑薄膜技術(shù)近年來(lái)得到很大的發(fā)展。多層共擠薄膜技術(shù)是把不同的塑料，用特殊的機(jī)頭由兩臺(tái)甚至多臺(tái)擠出機(jī)共同擠出成型具有一定功能的薄膜制品。以包裝材料為例，其塑料薄膜要求兼?zhèn)淞W(xué)強(qiáng)度、耐熱性、耐寒性、對(duì)氣體和水蒸汽的氣密性、光澤及透明性、印刷性等性能。用單一塑料制得的薄膜不可滿足所有上述要求。通過(guò)共擠出，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)塑料制品上具有多種顏色或宏觀多組分的目的。&l

26、t;/p><p>　　多層共擠薄膜的主要特點(diǎn)是生產(chǎn)流程短、能耗少、成本低，能充分發(fā)揮各種塑料的固有屬性，可構(gòu)成品種多、花樣新、性能優(yōu)的各種材料，且其生產(chǎn)環(huán)境好，衛(wèi)生性可靠。共擠薄膜可廣泛用于食品、藥品、日化產(chǎn)品包裝、農(nóng)業(yè)棚膜、水利工程、環(huán)境工程等領(lǐng)域。</p><p>　　1.2.1多層共擠薄膜機(jī)械的技術(shù)特點(diǎn) </p><p>　　多層共擠薄膜機(jī)械包括高效塑化

27、擠出機(jī)、多層復(fù)合機(jī)頭、冷卻系統(tǒng)、牽引及卷繞機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等重要部分。近幾年來(lái)， 這些環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)促進(jìn)了多層共擠技術(shù)的快速發(fā)展。</p><p>　　設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)主要有：</p><p><b>　　(1)擠出機(jī)</b></p><p>　　擠出機(jī)的主要功能是輸送、塑化、混煉塑膠。與單層擠出不同，共擠薄膜機(jī)械要求各層擠出機(jī)在塑化質(zhì)量、塑化

28、效率等方面， 與多層復(fù)合機(jī)頭具有一定的協(xié)調(diào)性。</p><p>　　例如北美地區(qū)的擠出設(shè)備應(yīng)用光滑料筒結(jié)構(gòu)的較多，其輸送效率的提高主要靠螺桿的設(shè)計(jì)。無(wú)論是開(kāi)槽進(jìn)料， 還是光滑料筒結(jié)構(gòu)擠出機(jī)， 螺桿一般采用屏障式或分離式，螺桿加料段為雙頭螺紋，均化段有混煉單元， 保證塑膠原料的高效塑化及混煉均勻。</p><p><b>　　(2)多層共擠機(jī)頭</b></p>

29、;<p>　　多層復(fù)合機(jī)頭是多層共擠薄膜設(shè)備最關(guān)鍵的技術(shù)。機(jī)頭必須滿足各層不同性質(zhì)的原料“先進(jìn)先出”，材料應(yīng)用范圍寬，停留時(shí)間短，特別是對(duì)于易降解的材料， 應(yīng)避免流道有角及滯留區(qū)。各層不同原料的加工溫度范圍不同，機(jī)頭對(duì)各層溫度能夠單獨(dú)控制。</p><p>　　目前國(guó)際上多層共擠復(fù)合機(jī)頭的最新結(jié)構(gòu)有疊加式及管套式。</p><p>　　疊加式共擠機(jī)頭也稱為積木式，每層流道串聯(lián)

30、疊回在一起， 這是發(fā)展最快的一種，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可實(shí)現(xiàn)多層疊加，層數(shù)任意組合。②結(jié)構(gòu)單元化，各層溫度能夠單獨(dú)控制。③適應(yīng)性強(qiáng)，可復(fù)合性能相關(guān)較大的材料。④流道短，無(wú)死角。⑤拆卸、清洗方便。</p><p>　　管套式共擠復(fù)合機(jī)頭是每層流道同芯裝在一起，即每層流道是并聯(lián)的。管套式復(fù)合機(jī)頭的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，流道長(zhǎng)度小，熔體停留時(shí)間短。缺點(diǎn)是各層溫度難以單獨(dú)控制， 每層流道的流量、壓力、速度的平衡性設(shè)計(jì)較困難。這

31、類機(jī)頭在中空容器吹塑成型設(shè)備中應(yīng)用較多。</p><p><b>　　(3)冷卻技術(shù)</b></p><p>　　多層共擠薄膜生產(chǎn)中， 冷卻對(duì)產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。冷卻不均勻，會(huì)影響薄膜的厚度、透明度、表面光澤等。</p><p>　　目前的冷卻技術(shù)是采用外冷和內(nèi)冷。外冷法是采用風(fēng)環(huán)冷卻，最新的外冷系統(tǒng)為雙唇環(huán)冷卻。雙唇環(huán)冷卻是在口模上安裝一

32、個(gè)附加風(fēng)環(huán)， 二次氣流將部分冷卻的膜泡快速向上引導(dǎo)，冷卻氣體采用制冷的空氣， 制造商認(rèn)為這種新一代的冷卻環(huán)可提高產(chǎn)量35％。 </p><p>　　(4)電腦輔助工程（CAE）</p><p>　　多層共擠薄膜的基本要求， 是生產(chǎn)的薄膜每層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，不能出現(xiàn)斷料、降解等問(wèn)題。決定這一問(wèn)題的關(guān)鍵是機(jī)頭的流道設(shè)計(jì)與制造。機(jī)頭的每層樹脂在復(fù)合位置的速度、流量、剪切速度、壓力的徑向分布必須

33、平衡。采用常規(guī)的設(shè)計(jì)手段難以保證每層厚度在周向的均勻分布。國(guó)際一流的薄膜設(shè)備商均采用CAE 進(jìn)行機(jī)頭流道的分析優(yōu)化。其中比較成熟的CAE 軟件有FLOW2000 軟件 </p><p>　　1.2.2多層共擠薄膜機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和消費(fèi)模式的不斷改變， 包裝行業(yè)需要各種不同類型的高功能、專用化的包裝，例如提高易腐爛食品和乳制品的保鮮功能，延長(zhǎng)各種物品

34、的貨架壽命的高阻隔性包裝材料等。制品的高功能對(duì)薄膜設(shè)備提出更高的要求。多層共擠設(shè)備前景廣闊，有以下內(nèi)方面發(fā)展方向：</p><p>　　(1)大型化發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)出寬幅20 米三層共擠薄膜設(shè)備，國(guó)外已有24 米寬幅的共擠薄膜設(shè)備。該類設(shè)備主要用于生產(chǎn)溫室大棚和土工膜。</p><p>　　(2)共擠設(shè)備向更高效率、節(jié)能化發(fā)展。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，薄膜生產(chǎn)商非常重視生產(chǎn)成本，高效、節(jié)能的

35、擠出機(jī)及輔機(jī)是提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。</p><p>　　(3)共擠薄膜層數(shù)向更多化發(fā)展。國(guó)外最多做到11 層。折徑5 米以上的大型單層設(shè)備幾乎無(wú)人過(guò)問(wèn)。層數(shù)越多，功能性越強(qiáng)。</p><p>　　(4)高質(zhì)量的薄膜生產(chǎn)要求。用于食品等包裝的多層共擠薄膜外觀光澤、平整度、壁厚均勻性、印刷性能要求越來(lái)越高。對(duì)薄膜設(shè)備的機(jī)械、電氣系統(tǒng)的精密要求更高。</p><p>&

36、lt;b>　　配方設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1材料選擇</b></p><p>　　如前文所述，復(fù)合薄膜對(duì)食品的保鮮和貯存顯得特別重要，本文擬設(shè)計(jì)一種透明型冷凍食品包裝袋及其共擠出機(jī)頭, 以滿足市場(chǎng)的需要。</p><p>　　作為冷凍食品包裝袋應(yīng)具備的條件是: ①衛(wèi)生性和安全性; ②被包裝物的保護(hù)性; ③

37、穩(wěn)定性; ④作業(yè)性, 即具有良好的加工性, 可印刷性和熱封性; ⑤商品性, 即透明可顯示內(nèi)部物質(zhì), 易于標(biāo)準(zhǔn)化、連續(xù)化生產(chǎn),價(jià)格便宜。</p><p>　　又根據(jù)包裝冷凍食品的工作條件, 我們確定選用HDPE 與EVA 進(jìn)行復(fù)合, 其中HDPE 作為內(nèi)層材料,EVA (VA 含量小于15% ) 作為外層材料。其理由如下:</p><p>　　(1) EVA、HDPE二者相容性好。由于EVA

38、 在VA 含量較低時(shí), 其分子結(jié)構(gòu)與HDPE 相似, 相互擴(kuò)散能力強(qiáng), 易于結(jié)合, 可以形成透明性復(fù)合薄膜, 符合冷凍袋要求透明的條件; </p><p>　　(2)HDPE、EVA 性能互補(bǔ)。HDPE物理機(jī)械性能均衡, 易成型加工且成本低廉, 無(wú)毒無(wú)味, 耐高低溫性能均較好, 其缺點(diǎn)是熱封性相對(duì)較差,印刷性差; EVA 的柔韌性較好, 粘合性高, 有良好的熱封性和可印刷性, 其缺點(diǎn)是耐熱、耐油性差。所以HDPE

39、 與EVA 復(fù)合使用可以在性能上揚(yáng)長(zhǎng)避短、互相補(bǔ)充; </p><p>　　(3) EVA 與HDPE 兩者加工條件相近, 這給設(shè)計(jì)共擠出機(jī)頭帶來(lái)了方便, 設(shè)計(jì)時(shí)可以不直接考慮內(nèi)、外層熔融樹脂間的隔熱問(wèn)題, 簡(jiǎn)化了機(jī)頭結(jié)構(gòu), 既便于生產(chǎn)操作, 又降低了成本。單一膜的主要性能如表2-1所示。</p><p>　　表 2-1 HDPE、EVA單一膜的主要性能</p><p

40、>　　從以上分析和性能數(shù)據(jù)不難看出, HDPE/EVA復(fù)合薄膜體系是性能協(xié)調(diào)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的良好匹配體系。</p><p>　　2.2HDPE樹脂的性能 </p><p>　　HDPE是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂。原態(tài)HDPE的外表呈乳 白色，在微薄截面呈一定程度的半透明狀。PE具有優(yōu)良的耐大多數(shù)生活和工業(yè)用化學(xué)品的特性。某些種類的化學(xué)品會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕，例如腐蝕性氧化劑（濃硝酸）

41、，芳香烴（二甲苯）和鹵化烴 （四氯化碳）。該聚合物不吸濕并具有好的防水蒸汽性，可用于包裝用途。HDPE具有很好的電性能，特別是絕緣介電強(qiáng)度高，使其很適用于電線電纜。中到高分子量等級(jí)具有極好的抗沖擊性，在常溫甚至在-40F低溫度下均如此。各種等級(jí)HDPE的獨(dú)有特性是四種基本變量的適當(dāng)結(jié)合：密度、分子量、分子量分布和添加劑。不同的催化劑被用于生產(chǎn)定制特殊性能聚合物。這些變量相結(jié)合生產(chǎn)出不同用途的HDPE品級(jí)；在性能上達(dá)到最佳的平衡。<

42、/p><p>　　2.2.1HDPE的特性</p><p>　　（1）比重0.94～0.96，結(jié)晶性(90%)。 </p><p>　?。?）具有剛性，易加工成為成形材料。  </p><p>　?。?）優(yōu)異的耐沖擊性能和耐寒性能。  </p><p>　?。?）電機(jī)特性優(yōu)異。<

43、;/p><p>　?。?）耐水、耐藥品性優(yōu)異,水蒸汽、空氣無(wú)法透過(guò)膠布。   </p><p>　　（6）成形品的表面較柔軟,在125℃溶融,燃燒產(chǎn)生蠟臭味,不生煙。 （7）不易接著,印刷、受日光、熱(100℃)則逐漸老化..</p><p>　　2.2.2HDPE的加工性</p><p>　　PE可用很寬的不同加工法

44、制造。以乙烯為主要原料，丙烯、1-丁烯、己烯為共聚體，在催化劑的作用下，采用淤漿聚合或氣相聚合工藝，所得到的聚合物經(jīng)閃蒸、分離、干燥、造粒等工序，獲得顆粒均勻的成品。包括諸如片材擠塑、薄膜擠出、管材或型材擠塑，吹塑、注塑和滾塑。 　　</p><p>　?。?）擠塑：用于擠塑生產(chǎn)的品級(jí)一般具有小于1的熔體指數(shù)和中寬到寬的MWD。在加工過(guò)程中，低的MI可獲得適宜的熔體強(qiáng)度。更寬MWD品級(jí)更適于擠塑，因?yàn)樗鼈兙哂懈?/p>

45、的生產(chǎn)速度，較低的?？趬毫Χ胰垠w斷裂趨勢(shì)減少。 PE有許多擠塑用途，如電線、電纜、軟管、管材和型材?！　?lt;/p><p>　?。?）吹塑：在美國(guó)銷售的 HDPE1/3以上用于吹塑用途。這些范圍從裝漂白劑、機(jī)油、洗滌劑、牛奶和蒸餾水的瓶子到大型冰箱、汽車燃料箱和筒罐。吹塑品級(jí)的特性指標(biāo)，如熔體強(qiáng)度、ES－CR和韌性，與用于片材和熱成型應(yīng)用級(jí)相似，故相似品級(jí)可以采用。</p><p>　?。?/p>

46、3）注塑：HDPE有數(shù)不清的應(yīng)用，范圍從可重復(fù)使用的薄壁飲料杯到5－gsl罐，消費(fèi)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的HDPE的1/5。注塑品級(jí)一般熔體指數(shù)5～10，有具有韌性較低流動(dòng)性品級(jí)和具有可加工性的較高流動(dòng)性品級(jí)。用途包括日用品和食品薄壁包裝物；有韌性、耐用的食品和涂料罐；高抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂應(yīng)用，如小型發(fā)動(dòng)機(jī)燃料箱和90－gal垃圾罐。 　　</p><p>　　（4）滾塑：采用這種加工法的材料一般被粉碎成粉末料，使其在熱循環(huán)中熔融

47、并流動(dòng)。滾塑使用兩類PE：通用和可交聯(lián)類。通用級(jí)MDPE/HDPE通常的密度范圍從 0．935到 0．945g/CC，具有窄MWD，使產(chǎn)品具有高沖擊性和最小的翹曲，其熔體指數(shù)范圍一般為3—8。更高M(jìn)I品級(jí)通常不適用，因?yàn)樗鼈儾痪邆錆L塑制品希望的沖擊性和抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性。 　　</p><p>　　(5)薄膜：PE薄膜加工一般用普通吹膜加工或平擠加工法。大多數(shù)PE用于薄膜，通用低密度PE（LDPE）或線性低密PE（

48、LLDPE）都可用。HDPE薄膜級(jí)一般用于要求優(yōu)越的拉伸性和極好的防滲性的地方。例如，HDPE膜常用于商品袋、雜貨袋和食物包裝。</p><p>　　2.3EVA樹脂的性能</p><p>　　EVA乳液是醋酸乙烯－乙烯共聚乳液的簡(jiǎn)稱，是以醋酸乙烯和乙烯單體為基本原料，與其它輔料通過(guò)乳液聚合方法共聚而成的高分子乳液。 </p><p>　　乙烯與醋酸乙烯共聚物是乙烯

49、共聚物中最重要的產(chǎn)品，國(guó)外一般將其統(tǒng)稱為EVA。但是在我國(guó)，人們根據(jù)其中醋酸乙烯含量的不同，將乙烯與醋酸乙烯共聚物分為EVA樹脂、EVA橡膠和VAE乳液。醋酸乙烯含量小于40%的產(chǎn)品為EVA樹脂；醋酸乙烯含量40%～70%的產(chǎn)品很柔韌；富有彈性特征，人們將這一含量范圍的EVA樹脂有時(shí)稱為EVA橡膠；醋酸乙烯含量在70%～95%范圍內(nèi)通常呈乳液狀態(tài)，稱為VAE乳液。VAE乳液外觀呈乳白色或微黃色。 </p><p>

50、;　　2.3.1EVA的特性</p><p>　　(1)耐水性：密閉泡孔結(jié)構(gòu)、不吸水、防潮、耐水性能良好。 </p><p>　　(2)耐腐蝕性：耐海水、油脂、酸、堿等化學(xué)品腐蝕，抗菌、無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)污染。 </p><p>　　(3)加工性：無(wú)接頭，且易于進(jìn)行熱壓、剪裁、涂膠、貼合等加工。 </p><p>　　(4)防震動(dòng)：回彈性和抗張力

51、高，韌性高，具有良好的防震、緩沖性能。 </p><p>　　(5)保溫性：隔熱，保溫防寒及低溫性能優(yōu)異，可耐嚴(yán)寒和曝曬。 </p><p>　　(6)隔音性：密閉泡孔，隔音效果好。</p><p>　　2.3.2EVA的用途</p><p>　　制作冰箱導(dǎo)管、煤氣管、土建板材、容器和日用品等, 亦可制包裝用薄膜、墊片、醫(yī)用器材, 還可用作熱

52、熔膠粘劑、電纜絕緣層等。</p><p><b>　　2.4助劑的選用</b></p><p>　　塑料助劑是為了改善樹脂的加工性能和使用性能而加入的化學(xué)品。在塑料薄膜的加工和使用過(guò)程中要加入塑料助劑是因?yàn)橛行渲虮∧ぎa(chǎn)品其固有性能不適應(yīng)其所需的加工工藝的要求，添加助劑僅僅是需要改變其加工性；而有些材料其加工性能較好，而產(chǎn)品性能卻達(dá)不到我們的要求，這也要添加助劑，以

53、改變其產(chǎn)品性能。當(dāng)然這兩種作用是相輔相成的，有時(shí)是為了同時(shí)達(dá)到這兩種目的。通常所用的塑料助劑有十幾類，隨著塑料品種的增多，用途的擴(kuò)大和加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，助劑的類型和品種也日益增多。 </p><p>　　2.4.1對(duì)助劑的一般要求</p><p><b>　　(1)相容性 </b></p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，助劑只有與樹脂間有良好的相容性

54、，才能使助劑長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地存在于薄膜中，有效地發(fā)揮其功能。如果相容性不好，則易發(fā)生“遷移”現(xiàn)象。表現(xiàn)在液體助劑中就為“出汗”，表現(xiàn)在固體助劑中為“噴霜”現(xiàn)象。但有時(shí)在對(duì)薄膜要求不太嚴(yán)格時(shí)，仍然可以允許其相容性欠缺一些，如填充劑與樹脂間相容性不好，但只要填充的粒度小，仍然能基本滿足薄膜性能要求，當(dāng)然若用偶聯(lián)劑或表面活性劑處理一下，則更能充分發(fā)揮其功能。但是有一些改善薄膜表面性能的助劑如開(kāi)口劑、抗靜電劑等則要求其要稍微有一些遷移性，以使

55、其在薄膜的表面發(fā)揮作用。 </p><p><b>　　(2)耐久性 </b></p><p>　　耐久性是要求助劑長(zhǎng)期存在于薄膜中而基本不或很少損失，而助劑的損失主要通過(guò)三條途徑：揮發(fā)、抽出和遷移。這主要與助劑的分子量大小，在介質(zhì)中的溶解度及在樹脂中的溶解度有關(guān)。 </p><p>　　(3)對(duì)加工條件的適應(yīng)性 </p><

56、;p>　　某些樹脂的加工條件較苛刻，如加工溫度高，此時(shí)應(yīng)考慮所選助劑會(huì)否分解，助劑對(duì)加工設(shè)備有無(wú)腐蝕作用。 </p><p>　　(4)薄膜用途對(duì)助劑的制約 </p><p>　　不同用途的薄膜對(duì)助劑的氣味、毒性、耐候性、熱性能等均有一定的要求。例如裝食品的塑料袋，因要求無(wú)毒，故所用的助劑與一般包裝用的塑料袋的助劑是不同的。 </p><p>　　(5)助劑配

57、合中的協(xié)同作用和相抗作用 </p><p>　　在同一樹脂體系中，有的兩種助劑會(huì)產(chǎn)生“協(xié)同作用”，也就是比單獨(dú)各用某一種助劑，發(fā)揮功能大的多。但如果配合不當(dāng)，有些助劑間可能產(chǎn)生“相抗作用”，這樣會(huì)削弱每種助劑的功能，甚至使某種助劑失去作用，這一點(diǎn)應(yīng)特別注意，如炭黑與胺類或酚類抗氧劑并用就會(huì)產(chǎn)生對(duì)抗作用。</p><p>　　2.4.2光穩(wěn)定劑 </p><p>　　

58、為了保護(hù)高分子材料薄膜免受紫外線與氧的破壞，延長(zhǎng)它們的使用壽命，將光穩(wěn)定劑添加于塑料材料中，使它們?cè)跇渲形兆贤饩€的能量，并將所吸收的能量以無(wú)害的形式轉(zhuǎn)換出來(lái)。以抑制或減弱光降解的作用，提高材料耐光性。由于光穩(wěn)定劑大多數(shù)都能夠吸收紫外光，故又稱光穩(wěn)定劑為紫外線吸收劑。評(píng)定一種紫外線吸收劑的好壞，要考慮到效能、加工、價(jià)格、無(wú)毒等，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某一兩項(xiàng)效果。這些條件綜合起來(lái)為：</p><p>　?、倌苡行У匚詹?/p>

59、長(zhǎng)為290~410nm的紫外線，且吸收帶寬；能夠有效地消除或削弱紫外線對(duì)聚合物的破壞作用，而對(duì)聚合物的其它理化性能沒(méi)有影響； </p><p>　　②本身具有良好的穩(wěn)定性，經(jīng)紫外線長(zhǎng)期曝曬，吸收能力不致下降； </p><p>　?、蹮岱€(wěn)定性良好，在加工成型時(shí)和使用過(guò)程中不因受熱而失效，不變色；不影響聚合物的加工性能； </p><p>　?、芘c聚合物相容性好，在加

60、工和使用過(guò)程中不分離，遷移，不易被水和溶劑抽提，不易揮發(fā)； 化學(xué)穩(wěn)定，不與材料中的其他成份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而損壞材料性能；</p><p><b>　?、轃o(wú)毒或低毒； </b></p><p>　?、?價(jià)格便宜，制造方便，來(lái)源豐富。</p><p>　　常用的光穩(wěn)定劑很多，按照其不同的作用機(jī)理及化學(xué)組成，主要包括：①鄰羥基二苯甲酮類(如UV-9，U

61、V-531等)；②苯并三唑類(如UV-P、UV-327、UV-326等)，②水楊酸酯類(BAD、TBS等)；④三嗪類；⑤取代丙烯腈類⑥有機(jī)鎳絡(luò)合物；⑦受阻胺類。這幾類吸收劑的效能，以苯并三唑類和三嗪類為最好。 </p><p><b>　　2.4.3抗氧劑</b></p><p>　　對(duì)于大多數(shù)塑料品種來(lái)說(shuō)，在其制造、加工、貯存及應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)氧化降解都有一定的敏感性

62、，氧滲入塑料薄膜中幾乎與大多數(shù)聚合物都能發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致降解或交聯(lián)，從而改變材料的性能。這類反應(yīng)如果不受阻止，可以很快使聚合物氧化并失去使用價(jià)值。抗氧劑的作用是捕捉活性游離基，使連鎖反應(yīng)中斷，目的是延緩塑料的氧化過(guò)程和速度。</p><p>　　抗氧劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為：①.酚類，包括：?jiǎn)畏?、雙酚、三酚、多酚、對(duì)苯二酚、硫代雙酚；②.胺類，包括：萘胺、二苯胺、對(duì)苯二胺、喹啉衍生物，另外還有亞磷酸脂類、硫酯類以及其它一

63、些種類。 </p><p>　　在以上幾類中，酚類、胺類是抗氧劑的主體，約占總量的90%以上，一般來(lái)說(shuō)，胺類抗氧劑的防護(hù)效能比酚類高，但由于胺類在受到光、氧作用下，發(fā)生不同程度的變色，不適用于淺色、艷色和透明薄膜，因此在塑料薄膜中應(yīng)用較少。 </p><p>　　按照抗氧效果，將抗氧劑分為主抗氧劑和輔助抗氧劑。苯胺類抗氧效果較好，但污染性較大，主要用于橡膠制品；酚類抗氧效果稍差，但污染性較

64、小，綜合效果較好，多用于塑料薄膜中。通常將硫醇或硫代酯、亞磷酸酯劃歸輔助抗氧劑，與主抗氧劑并用，以產(chǎn)生協(xié)同效果，延長(zhǎng)抗氧劑的效能。 </p><p><b>　　2.4.4潤(rùn)滑劑</b></p><p>　　高聚物的在熔融之后通常具有較高的粘度，在加工過(guò)程中，熔融的高聚物在通過(guò)窄縫、澆口等流道時(shí)，聚合物熔體必定要與加工機(jī)械表面產(chǎn)生摩擦，有些摩擦在對(duì)聚合物的加工是很不

65、利的，這些摩擦使熔體流動(dòng)性降低，同時(shí)嚴(yán)重的摩擦?xí)贡∧け砻孀兊么植冢狈鉂苫虺霈F(xiàn)流紋。為此，需要加入以提高潤(rùn)滑性、減少摩擦、降低界面粘附性能為目的助劑。這就是潤(rùn)滑劑。</p><p>　　在塑料薄膜的生產(chǎn)中，我們還會(huì)遇到一些粘連現(xiàn)象，比如在塑料薄膜生產(chǎn)中，兩層膜不易分開(kāi)，這給自動(dòng)高速包裝帶來(lái)困難。為了克服它，可向樹脂中加入少量增加表面潤(rùn)滑性的助劑，以增加外部潤(rùn)滑性，一般稱作抗粘連劑或爽滑劑。一般潤(rùn)滑劑的分子結(jié)構(gòu)

66、中，都會(huì)有長(zhǎng)鏈的非極性基和極性基兩部分，它們?cè)诓煌木酆衔镏械南嗳菪允遣灰粯拥?，從而顯示不同的內(nèi)外潤(rùn)滑的作用。按照化學(xué)組分，常用的潤(rùn)滑劑可分為如下幾類：脂肪酸及其酯類、脂肪酸酰胺、金屬皂、烴類、有機(jī)硅化合物等。 </p><p>　　潤(rùn)滑劑在塑料的實(shí)際加工中具有多種效能，例如在混煉、壓延加工時(shí)，能防止聚合物粘著料筒，抑制摩擦生熱，減小混煉轉(zhuǎn)矩和負(fù)荷，從而防止聚合物材料的熱劣化。在擠出成型時(shí)，可提高流動(dòng)性，改善聚合

67、物料與料筒和模具的黏附性，防止并減少滯留物。另外還能改善薄膜的外觀和光澤。 </p><p>　　從加工機(jī)械角度來(lái)看，在混煉、壓延、搪塑等成型加工中，外潤(rùn)滑劑有重要作用，在擠出、注射成型中，內(nèi)潤(rùn)滑劑則更有效果。 </p><p>　　潤(rùn)滑劑的用量一般在0.5%~1%，選用時(shí)應(yīng)注意： </p><p>　　(1)潤(rùn)滑效能高而持久； </p><p&

68、gt;　　(2)與樹脂的相容性大小適中，內(nèi)部、外部潤(rùn)滑作用的平衡；不噴霜、不易結(jié)垢； </p><p>　　(3)表面引力小，粘度小，在界面處的擴(kuò)展性好，易形成界面層； </p><p>　　(4)盡量不降低聚合物的各種優(yōu)良性能，不影響塑料的二次加工性能； </p><p>　　(5)本身的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，在加工中不分解、不揮發(fā)； </p>&

69、lt;p>　　(6)不腐蝕設(shè)備，不污染薄膜，沒(méi)有毒性。 </p><p>　　但是，單純使用一種潤(rùn)滑劑，往往難以達(dá)到目的，需幾種潤(rùn)滑劑聯(lián)合使用，近年來(lái)復(fù)合潤(rùn)滑發(fā)展很快，在選擇時(shí)，可以多角度地來(lái)看待潤(rùn)滑劑的作用。 </p><p>　　常用的潤(rùn)滑劑有硬脂酸、硬脂酸丁酯、油酰胺、乙撐雙硬脂酰胺等。 </p><p><b>　　2.4.5防霧劑</

70、b></p><p>　　透明的塑料薄膜、片材或板材，在潮濕環(huán)境中，當(dāng)濕度達(dá)到露點(diǎn)以下時(shí)，會(huì)在其表面凝結(jié)一層細(xì)微水滴，使表面模糊霧化，阻礙了光波的透過(guò)，例如利用薄膜包裝產(chǎn)品時(shí)，也會(huì)因結(jié)霧而看不見(jiàn)內(nèi)裝物，而且產(chǎn)生的霧滴還容易造成內(nèi)裝物的腐爛損壞。 </p><p>　　防霧劑就是防止上述結(jié)霧現(xiàn)象而使用的一類助劑。它們是一些帶有親水基的表面活性劑，可在塑料表面取向，疏水基向內(nèi)，親水基向外

71、，從而使水易于濕潤(rùn)塑料表面，凝結(jié)的細(xì)水滴能迅速擴(kuò)散形成極薄的水層或大水珠順薄膜流下來(lái)。這樣就可避免小水珠的光散射所造成的霧化，防止凝結(jié)的水滴灑落到被包裝物上面，損害被包裝物。 </p><p>　　按照防霧劑加入塑料中的方式，可將防霧劑分為內(nèi)加型和外涂型兩類。內(nèi)加型防霧劑是在配料時(shí)加入到樹脂中，其特點(diǎn)是不易損失、效能持久，但對(duì)于結(jié)晶性較高的聚合物難以獲得良好的防霧性；外涂型防霧劑是溶于有機(jī)溶劑或水中后，涂于塑料薄

72、膜的表面，并使用簡(jiǎn)便、成本低，但耐久性差，易被洗去或擦掉，只有在內(nèi)加型防霧劑無(wú)效的場(chǎng)合或不要求持久性時(shí)使用。 </p><p>　　防霧劑的效能可分為初期防霧性、持久防霧性、低溫防霧性和高溫防霧性四種，一種防霧性很難兼具四種效果，往往是根據(jù)薄膜對(duì)防霧效果的要求，選擇幾種配合使用。 </p><p>　　防霧劑的化學(xué)組成主要是脂肪酸與多元醇的部分酯化物。常用的多元醇是甘油、山梨糖醇及其酸酐，

73、常用的脂肪酸是C11、C12的飽和酸或不飽和酸、碳原子數(shù)為24以上的脂肪酸也可使用。一般來(lái)說(shuō)，中鏈脂肪酸的酯初期防霧效果好；長(zhǎng)鏈脂肪酸的脂持久防霧效果好。實(shí)際上防霧劑往往是多種酸的混合酯，許多多元醇的脂肪酸酯缺乏親水性，通過(guò)環(huán)氧乙烷加成，可提高親水性，增大初期防霧性和低溫防霧性。 </p><p>　　防霧劑應(yīng)具備以下性能： </p><p>　　(1)防霧效能高，生效迅速，耐久性好； &

74、lt;/p><p>　　(2)熱穩(wěn)定性好，不易受熱分解，而且分解物不導(dǎo)致聚合物的降解； </p><p>　　(3)與其它助劑的配合性好，不妨礙其它助劑的功能； </p><p>　　(4)不影響薄膜的透明性、電性能、粘著性、耐污染性等功能。 </p><p>　　下面介紹幾種典型的防霧劑。 </p><p>　　甘油單油

75、酸酯 白色的蠟狀物，可作為內(nèi)加型防霧劑，具有良好的初期防霧性和低溫防霧性，適用于食品包裝薄膜，在聚乙烯中的一般用量為1~1.5份、在聚烯烴中為0.5~1份。</p><p>　　山梨糖醇酐單棕櫚酸酯為黃色粒狀物，為內(nèi)加型防霧劑，生效迅速持久，在聚氯乙烯中的用量為1~1.7份。 </p><p>　　山梨糖醇酐單硬脂酸酯也是內(nèi)加型防霧劑，它為黃色粒狀固體，熔點(diǎn)約為60℃，效能持久，常用于農(nóng)用

76、薄膜，也可用于作食品包裝材料，它在聚氯乙烯中的用量一般為1.5~1.8份，在聚醋酸乙烯酯中為0.7~1份。 </p><p>　　聚環(huán)氧乙烷(20)甘油單硬脂酸酯也是內(nèi)加型防霧劑，生效極快，具有良好的初期和低溫防霧性。它是淡黃色液體，同時(shí)也有抗靜電效能，適用于食品包裝薄膜。在聚氯乙烯中的一般用量為1~1.5份，在聚烯烴中為0.5~l份。</p><p><b>　　2.4.6抗靜

77、電劑</b></p><p>　　工業(yè)用抗靜電劑主要是一些非離子型與離子型表面活性劑的單一化合物或復(fù)配物。按其分子中親水基能否電離，分為離子型和非離子型，而離子型又分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性型?？轨o電原理是利用其親水基在塑料表面吸收空氣中的水汽，或在表面排列形成一個(gè)導(dǎo)電層來(lái)降低表面電阻值?！　￡?yáng)離子型抗靜電劑抗靜電性能優(yōu)良，但通常熱穩(wěn)定性差，高溫加工條件下易分解而致變色，一般只用于PVC制品中。而

78、陰離子型抗靜電劑由于會(huì)影響透明性不能用于薄膜制品?！　》请x子型抗靜電劑具有低毒、熱穩(wěn)定性好、不易引起塑料老化等特點(diǎn)，使之成為包裝材料中主要的內(nèi)添加型抗靜電劑。主要品種有脂肪酸多元醇酯，脂肪酸、醇、胺的環(huán)氧乙烷加成物。代表性產(chǎn)品有北京市化工研究院ASA-51、ASP-2等產(chǎn)品?！　≡诎b材料中，抗靜電劑性能好壞的判定不僅要考察其抗靜電效果，還要關(guān)注它對(duì)于制品性能的影響。正因如此，抗靜電劑開(kāi)發(fā)的技術(shù)關(guān)鍵集中在各類表面活性劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配

79、伍性的考察。當(dāng)前，開(kāi)發(fā)系列化、專用化的產(chǎn)品是抗靜電劑的一個(gè)重要發(fā)展方向。</p><p><b>　　表 2-2 配方</b></p><p>　　第3章 共擠吹膜機(jī)頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1擠出成型模具</b></p><p>　　3.1.1吹塑薄膜的成型原理</p&

80、gt;<p>　　塑料薄膜一般是指厚度在0.25mm以下的平整而柔軟的塑料制品，其生產(chǎn)方式大體可分為擠出法（可分為擠出吹塑法、擠出拉伸法和擠出流延法），壓延法和流延法三類。吹塑薄膜是塑料薄膜生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的方法。用擠出機(jī)將塑料原料熔融塑化后，通過(guò)機(jī)頭環(huán)形口模間隙形成薄膜管坯，趁熱從機(jī)頭中心通入一定量的壓縮空氣，使之橫向吹脹到一定尺寸，同時(shí)借助牽引輥連續(xù)的進(jìn)行縱向拉伸，經(jīng)冷卻定型后被人字板壓疊成雙層的薄膜，使膜管的空氣不能

81、越過(guò)牽引輥縫隙處，從而保持恒定的空氣量，保證薄膜寬度不變。進(jìn)入到卷曲裝置的薄膜，當(dāng)卷到一定量時(shí)，進(jìn)行切割成為膜卷。</p><p>　　與其他薄膜相比，吹塑薄膜具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，見(jiàn)效快；</p><p>　　(2)擠出薄膜再經(jīng)牽引和吹脹，獲得雙向拉伸和變形，使薄膜力學(xué)強(qiáng)度有所提高，縱向和橫向強(qiáng)度較均衡；</p>

82、<p>　　(3)機(jī)器利用率高，同一臺(tái)設(shè)備可生產(chǎn)多種規(guī)格的產(chǎn)品；</p><p>　　(4)擠出吹塑所得的薄膜呈圓筒形，用于制作包裝袋時(shí)可省去一道焊接線，使制袋容易。</p><p>　　(5)生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)廢邊料，無(wú)需切除邊料，使成品率高，降低了制品成本；</p><p>　　(6)操作簡(jiǎn)單，工藝易控制。</p><p>　　3.

83、1.2擠出成型模具的組成</p><p>　　以典型的吹膜機(jī)組為例,如圖3-1所示,擠出成型模具的結(jié)構(gòu)可分為以下幾個(gè)主要部分。</p><p>　　圖3- 1 吹膜機(jī)組組成示意圖</p><p>　　1-卷曲裝置 2-人字板 3-風(fēng)環(huán) 4-機(jī)頭 5-擠出機(jī)主機(jī)</p><p><b>　　（1）擠壓系統(tǒng)</b>

84、</p><p>　　主要由料筒和螺桿組成。塑料通過(guò)擠壓系統(tǒng)塑化成均勻熔體，并在這一過(guò)程中產(chǎn)生的壓力下，被螺桿連續(xù)的定壓、定量、定溫的擠出機(jī)頭。</p><p><b>　?。?）傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　為螺桿提供所需的扭矩和轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　加熱冷卻系統(tǒng)</b>&l

85、t;/p><p>　　通過(guò)對(duì)料筒（或螺桿）進(jìn)行加熱和冷卻，保證成型工藝過(guò)程在工藝要求的溫度范圍內(nèi)完成。</p><p><b>　　機(jī)頭</b></p><p>　　制品成型的主要部件，保證熔融物料獲得一定的幾何截面和尺寸。</p><p><b>　　定型裝置</b></p><p

86、>　　將從機(jī)頭中擠出的塑料的既定形狀穩(wěn)定下來(lái)，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，從而得到更加精確的截面尺寸和光亮的表面。</p><p><b>　　冷卻裝置</b></p><p>　　將從定型裝置中擠出的塑料在此充分冷卻，獲得最終的形狀和尺寸。</p><p><b>　　牽引裝置</b></p><p>

87、　　均勻的牽引制品，并對(duì)制品的截面尺寸進(jìn)行控制，使擠出過(guò)程穩(wěn)定。</p><p><b>　　切割裝置</b></p><p>　　將連續(xù)擠出的制品切成一定長(zhǎng)度的產(chǎn)品。</p><p><b>　　卷曲裝置</b></p><p>　　將軟制品卷繞成卷 </p><p>　

88、　3.1.3成型機(jī)頭的設(shè)計(jì)原則</p><p>　　⑴內(nèi)腔呈流線型。為使物料能沿著機(jī)頭的流道充滿并均勻地被擠出而成型，同時(shí)還需要避免物料發(fā)生過(guò)熱分解，機(jī)頭內(nèi)腔流道應(yīng)呈流線型，不能急劇地?cái)U(kuò)大和縮小，更不能有死角和停滯區(qū)，流道應(yīng)加工得十分光滑。</p><p>　　⑵機(jī)頭內(nèi)應(yīng)有壓縮區(qū)。壓縮區(qū)的作用是通過(guò)截面變化對(duì)物料產(chǎn)生剪切作用，達(dá)到進(jìn)一步塑化的目的。如果剪切力小，塑化不均勻，易發(fā)生熔接不良；

89、剪切力過(guò)大，則會(huì)使物料發(fā)生熱分解，并出現(xiàn)較大的殘余應(yīng)力以及產(chǎn)生渦流和表面變粗等弊病。</p><p>　?、沁x擇正確的成型截面。熔融塑料在機(jī)頭內(nèi)處于受應(yīng)力狀態(tài)，所以擠出后因彈性恢復(fù)而產(chǎn)生變形，導(dǎo)致擠出制品發(fā)生膨脹或收縮。因此口模尺寸并不是擠出制品實(shí)際的截面形狀尺寸，二者有相當(dāng)?shù)牟町悺Ｖ破返淖詈蟪叽邕€與冷卻收縮、定型以及牽引速度等有關(guān)，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮留有試模后修整的余量。</p><p>

90、　?、葢?yīng)有相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。為了保證制品的形狀、尺寸和質(zhì)量，擠出時(shí)對(duì)擠出力、擠出速度、擠出量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外如流量、溫度、口模與芯棒各項(xiàng)間隙也應(yīng)能正確控制和調(diào)節(jié)。</p><p>　　⑸結(jié)構(gòu)緊湊。在滿足強(qiáng)度和剛度的條件下，機(jī)頭結(jié)構(gòu)應(yīng)緊湊。機(jī)頭與機(jī)筒連接處要緊密，易于裝卸，其形狀應(yīng)盡量規(guī)則而且對(duì)稱，使傳熱均勻。</p><p>　　⑹選材合理。由于機(jī)頭磨損較大，所以機(jī)頭材料應(yīng)選擇耐磨性好、

91、有足夠的韌性、熱處理變形小，抗腐蝕性好和加工與拋光性能好的鋼材。其中尤以耐熱性、韌性和耐磨性最為重要，有時(shí)還要表面鍍鉻，以提高其耐磨性與耐腐蝕性。</p><p>　　3.1.4共擠吹塑機(jī)頭的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　共擠吹塑機(jī)頭的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則除與單層吹塑機(jī)頭相同之外, 還有以下幾點(diǎn)要求：</p><p>　　(1)每層熔體要按要求的速變均勻地流動(dòng), 保證每層厚度的

92、均勻性；</p><p>　　(2)每一流道的壓力降應(yīng)使兩層熔體復(fù)合壓力匹配；</p><p>　　(3)每層熔體在復(fù)合前后的平均流速應(yīng)盡可能相同；</p><p>　　(4)能復(fù)合熔體性能差別較大的物料, 適應(yīng)產(chǎn)量不同, 各層厚度比不同的要求。</p><p>　　共擠吹塑機(jī)頭設(shè)計(jì)還要考慮下列問(wèn)題：</p><p>

93、　　(1)入料口的布置；</p><p>　　(2)如何最好地把各層復(fù)合成型；</p><p>　　(3)各層熔體匯合線的排列。</p><p>　　在共擠吹塑中, 一般每層均形成一條匯合線, 影響匯合線排列的因素有多個(gè)。從制品強(qiáng)度的角度看, 使各層熔體的匯合線錯(cuò)開(kāi)排列更可取, 但從制品的外觀考慮, 最好把各匯合線排成一線, 尤其對(duì)透明半透明制品, 另一優(yōu)選方法就是

94、使各匯合線與吹塑模具的分模線重合。</p><p><b>　　3.2吹膜機(jī)頭類型</b></p><p>　　吹塑薄膜擠出機(jī)頭簡(jiǎn)稱吹膜機(jī)頭，其方法是擠出壁薄的大直徑管坯，然后用壓縮空氣吹漲。吹塑成型可以生產(chǎn)聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚 胺等各種塑料薄膜，應(yīng)用廣泛。</p><p>　　按塑料經(jīng)過(guò)機(jī)頭的流動(dòng)方向可分為側(cè)進(jìn)料、水平式和直角式機(jī)頭

95、三類；</p><p>　　根據(jù)成型過(guò)程中管坯的擠出方向及泡管的牽引方向不同，吹塑薄膜成型可分為平擠上吹、平擠下吹及平擠平吹三種方法。其中前兩種使用直角式機(jī)頭，后一種使用水平機(jī)頭。</p><p>　　按機(jī)頭的結(jié)構(gòu)可分為芯棒式機(jī)頭、十字形機(jī)頭、螺旋機(jī)頭和旋轉(zhuǎn)機(jī)頭；</p><p>　　3.2.1芯棒式機(jī)頭</p><p>　　如圖3-2來(lái)自擠

96、出機(jī)的塑料熔體，通過(guò)機(jī)頸7到達(dá)9轉(zhuǎn)向90°，并分成兩股沿芯棒軸分流線流動(dòng)，在其末端尖處匯合后，沿機(jī)頭流道芯棒軸9和口模3的環(huán)隙擠成管坯，由芯棒9中通入壓縮空氣，將管坯吹漲成膜，調(diào)節(jié)螺釘5，可調(diào)節(jié)管坯厚薄的均勻性。</p><p>　　圖3- 2 芯棒式機(jī)頭</p><p>　　1-芯棒 2－緩沖槽 3-口模 4-壓環(huán) 5-調(diào)節(jié)螺釘 6-上機(jī)頭體 7-機(jī)頸 </p>

97、<p>　　8-緊固螺母 9-芯棒軸10-下機(jī)頭體</p><p>　　芯棒式機(jī)頭的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)頭存料少，不易造成塑料過(guò)熱分解，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易拆裝，較適用于吹塑PVC薄膜；缺點(diǎn)①料流在機(jī)頭內(nèi)流速不等，易使薄膜不均勻②料流拼合處易造成薄膜厚度不均③芯棒易產(chǎn)生偏中現(xiàn)象④芯棒機(jī)頭模口間隙不好控制</p><p>　　3.2.2十字形機(jī)頭</p><p>　　如圖3-

98、3所示，其結(jié)構(gòu)類似于擠管機(jī)頭。在設(shè)計(jì)這種中心進(jìn)料式機(jī)頭時(shí)，要注意分流器支架上的支承肋在不變形的前提下，數(shù)量盡可能少一些，寬度和長(zhǎng)度也應(yīng)小一些，以減少接合線。為了消除接合線，可在支架上方開(kāi)一道環(huán)形緩沖朝槽，并適當(dāng)加長(zhǎng)支承肋到出口的距離。</p><p>　　圖3- 3 十字形機(jī)頭</p><p>　　1-機(jī)頸2-十字形分流支架 3-鎖壓蓋 4-連桿 5-芯模6-鎖母 7-調(diào)節(jié)螺釘</

99、p><p>　　8-口模 9-機(jī)頭座 10-氣嘴 11-套 12-過(guò)濾板 13-機(jī)頭體 14-堵頭</p><p>　　十字形機(jī)頭的優(yōu)點(diǎn)是出料均勻，薄膜厚度易于控制。由于中心進(jìn)料，芯模不受側(cè)向力，因而沒(méi)有“偏中”現(xiàn)象。其缺點(diǎn)是：因?yàn)橛袔讞l支承肋，增加了薄膜的接合線；機(jī)頭內(nèi)部空腔大，存料多，不適合于容易分解的物料。</p><p>　　3.2.3螺旋式機(jī)頭</p&g

100、t;<p>　　熔如圖3-4所示，融樹脂從機(jī)頭底部的樹脂流人口10進(jìn)入模體，通過(guò)一個(gè)由若干個(gè)徑向分布孔所組成的星形分配器，自分歧點(diǎn)9分成2－8股料流，分別沿著各自的螺槽旋轉(zhuǎn)上升，并從切向流動(dòng)逐漸過(guò)渡為軸向流動(dòng)。熔料至成型前的5處匯合，然后經(jīng)緩沖槽4均勻地從定型段擠出。</p><p>　　圖3- 4 螺旋式機(jī)頭</p><p>　　1-調(diào)節(jié)螺釘 2-口模 3-定型段

101、4-緩沖槽 5-合流部分 6-芯模 7-樹脂流道</p><p>　　8-模體 9-螺旋分歧點(diǎn) 10-樹脂流入口 11-壓縮空氣進(jìn)口</p><p>　　螺旋式機(jī)頭的優(yōu)點(diǎn)是①料流在機(jī)頭內(nèi)沒(méi)有熔接痕②由于機(jī)頭壓力大，薄膜的物理力學(xué)性能好③薄膜厚度較均勻④機(jī)頭安裝操作方便⑤機(jī)頭堅(jiān)固耐用；其缺點(diǎn)是料在機(jī)頭內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)，所以不能加工熱敏性材料</p><p>

102、　　3.2.4旋轉(zhuǎn)式機(jī)頭</p><p>　　如圖3-5所示，芯模l和口模2既可分別單獨(dú)旋轉(zhuǎn)，又能以同速、異速同向或異向旋轉(zhuǎn)。由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)傳給齒輪，帶動(dòng)空心軸4和芯模1旋轉(zhuǎn)。由另一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)傳給外模支持體5和機(jī)頭旋轉(zhuǎn)體6而帶動(dòng)外模2旋轉(zhuǎn)。芯模1的最高速度為2.5r/min，口模2的最高速度為2r/min。</p><p>　　圖3- 5 旋轉(zhuǎn)機(jī)頭&l

103、t;/p><p>　　1-芯模 2-口模 3-齒輪 4-空心軸 5-外模支撐體 </p><p>　　6-機(jī)頭螺旋體 7-螺旋套 8-絕緣環(huán) 9-銅環(huán) 10-碳刷 </p><p>　　11-銅環(huán)的輸電結(jié)構(gòu);</p><p>　　旋轉(zhuǎn)式機(jī)頭的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)外套或芯棒的轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)流道中壓力和流速不均衡的料層產(chǎn)生一個(gè)“抹平”的機(jī)械作用，使薄膜

104、超差點(diǎn)均勻地分布到整個(gè)圓周上，于是大大改善了薄膜的收卷質(zhì)量；同時(shí)可以改善薄膜厚度的不均勻性和消除熔接痕。</p><p>　　3.2.5多層共擠吹膜機(jī)頭</p><p>　　也稱復(fù)合吹塑機(jī)頭，是將同種（異色）或異種樹脂分別加入兩臺(tái)以上的擠出機(jī)，經(jīng)過(guò)同一個(gè)機(jī)頭同時(shí)擠出，一次制成多色或多層薄膜。復(fù)合薄膜可以彌補(bǔ)單層薄膜的缺陷，發(fā)揮每層膜的長(zhǎng)處，達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短的目的，從而獲得綜合性能優(yōu)越的薄膜材料

105、。</p><p>　　(1)模內(nèi)復(fù)合：擠出的各熔融樹脂分別導(dǎo)人模內(nèi)各自的流路，這些層流于?？诙ㄐ蛥^(qū)進(jìn)行匯合,如圖3-6a所示。</p><p>　　(2)模外復(fù)合：是在樹脂剛剛離開(kāi)口模時(shí)就進(jìn)行復(fù)合的一種工藝，如圖3-6b所示。</p><p>　　圖3- 6 多層薄模吹塑機(jī)頭</p><p>　　a)模內(nèi)復(fù)合 b)模外復(fù)合</p&

106、gt;<p>　　1-外層樹脂入口 2-內(nèi)層樹脂入口 3-壓縮空氣入口 4-調(diào)節(jié)螺釘</p><p>　　在設(shè)計(jì)多層薄膜吹塑機(jī)頭時(shí)，一般要求機(jī)頭內(nèi)的料流達(dá)到相等的線速度。其次，對(duì)模內(nèi)復(fù)合機(jī)頭應(yīng)注意接合部件形狀，使之容易加工制造。另外，模外復(fù)合機(jī)頭往往帶有引入氧化性氣體通道，使兩層薄膜之間進(jìn)行物理和化學(xué)的接合。</p><p>　　3.2.6常用吹膜機(jī)頭的比較</p

107、><p>　　為了便于選用，將常用吹膜機(jī)頭的比較列于下表。</p><p>　　表3- 1 常用吹膜機(jī)頭的比較</p><p>　　常用塑料的適用機(jī)頭在下表中給出：</p><p>　　表3- 2 常用塑料的適用機(jī)頭</p><p>　　綜合以上信息，結(jié)合復(fù)合薄膜的材料及性能，選用螺旋式旋轉(zhuǎn)雙層共擠薄膜機(jī)頭。</

108、p><p>　　3.3機(jī)頭工藝參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　在生產(chǎn)吹塑薄膜時(shí)，無(wú)論使用哪種生產(chǎn)方法和吹膜結(jié)構(gòu)，均要求這類機(jī)頭具有圓環(huán)隙出料口。塑料熔體從擠出機(jī)料筒進(jìn)入機(jī)頭口模內(nèi)，物料沿口模環(huán)隙均勻分布，經(jīng)膜唇擠出成厚度均勻的模胚，進(jìn)而配合吹脹、風(fēng)環(huán)冷卻等操作技術(shù)，才能獲得厚度公差符合要求的薄膜制品。</p><p>　　在設(shè)計(jì)哪種結(jié)構(gòu)形式的吹膜機(jī)頭時(shí)，必須考慮與擠出機(jī)的

109、匹配、吹脹比、拉伸比、口?？p隙寬度等結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)。</p><p>　　3.3.1薄膜規(guī)格的確定</p><p>　　復(fù)合膜的特點(diǎn)是能取其各單一組份薄膜的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)彼此之不足。取舍的程度除受所</p><p>　　選原材料材質(zhì)和價(jià)格的影響外, 各層的厚度也是一重要影響因素。HDPE/EVA復(fù)合膜的阻</p><p>　　隔性主要取決于EVA層的

110、厚度。薄膜的阻隔性能隨EVA層厚度的增加而提高,因此當(dāng)對(duì)薄膜的阻氣性要求高時(shí), 應(yīng)增加EVA層厚度, 但薄膜的成本也隨之升高。聚乙烯層的特點(diǎn)是防濕、價(jià)廉,它與EVA復(fù)合除能彌補(bǔ)EVA易吸潮的不足之點(diǎn)外, 還可降低成本。</p><p>　　綜合考慮，確定HDPE層厚度為0.065mm，EVA層厚度為0.025mm，折徑為300mm。</p><p>　　3.3.2擠塑機(jī)的匹配</p&

111、gt;<p>　　生產(chǎn)吹塑薄膜，一般應(yīng)根據(jù)所制薄膜的寬度和厚度來(lái)選用合適規(guī)格的擠出機(jī)，以便取得好的經(jīng)濟(jì)效益。擠出機(jī)的生產(chǎn)率一般受冷卻和牽引兩種速度控制。例如，用大型擠出機(jī)生產(chǎn)薄而窄的塑料薄膜，就不易實(shí)現(xiàn)在快速牽引下的冷卻；反之，厚而寬的薄膜選用小型擠出機(jī)，會(huì)使塑料處于高溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，對(duì)薄膜質(zhì)量損害大，生產(chǎn)率也達(dá)不到要求。所以，一種擠出機(jī)只適用生產(chǎn)少數(shù)幾種規(guī)格的薄膜。</p><p>　　吹塑薄膜一般采

112、用單螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑多為Φ45~Φ150mm，長(zhǎng)徑比通常為20~30，為了提高混煉效率，有時(shí)在螺桿頭部增加混煉裝置，螺桿的長(zhǎng)徑比應(yīng)該比較大，取25以上。</p><p>　　此外，擠出機(jī)的選擇還要考慮被加工物料的物理性能，主要考慮擠出機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)類型的選擇。例如，加工熱敏性PVC塑料時(shí)，要避免物料在料筒內(nèi)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，為避免螺桿頭和多孔板之間的積料，螺桿頭應(yīng)設(shè)計(jì)為尖頭的。反之，對(duì)于聚烯烴類物料，則可采用高效螺桿

113、提高質(zhì)量和產(chǎn)量，不會(huì)產(chǎn)生分解問(wèn)題。</p><p>　　表3- 3 擠出機(jī)規(guī)格和薄膜尺寸的關(guān)系 （單位：mm）</p><p>　　表3- 4 螺桿直徑與吹膜機(jī)頭直徑的關(guān)系 （單位：mm）</p><p>　　表3- 5 吹膜機(jī)頭與擠塑機(jī)的關(guān)系 （單位：mm）</p><p>　　表3- 6 擠出機(jī)基本參數(shù)</