共擠吹膜法生產工藝
2006-09-22 10:29 來源:杰成醫藥包裝材料有限公司 責編:olica
采用共擠吹膜法生產工藝,通過厚度的有效調整使膜的功能得到量化控制,膜的各層結構組合方便靈活,基材選用范圍更加廣泛,從而使復合膜的成本降低,附加值增加并且市場適應性增強。而流延膜加工方法能夠充分的發揮被加工材料的性能,而同時又能保持最佳的尺寸精度。大多數熱塑性塑性塑料薄膜都可以用流延法生產。
用多種方法可以制取多組分的復合材料制品,采用共擠出工藝是最簡便易行的一種方法。它已成為當代最先進的塑料成型加工方法之一。高聚物共擠出工藝是一種使用數臺擠出機分別供給不同的熔融料流,在一個復合機頭內匯合共擠出得到多層復合制品的加工過程。它能夠使多層具有不同特性的物料在擠出過程中彼此復合在一起,使制品兼有幾種不同材料的優良特性,在特性上進行互補,從而得到特殊要求的性能和外觀,如防氧和防濕的阻隔能力、著色性、保溫性、熱成型和熱粘合能力,及強度、剛度、硬度等機械性能。這些具有綜合性能的多層復合材料在許多領域中有極其廣泛的應用價值。此外,它可以大幅度地降低制品成本、簡化流程、減少設備投資,符合過程不用溶劑、不產生三廢物質。因此共擠出技術被廣泛用于復合薄膜、板材等的生產。
下面著重討論近年來得到廣泛應用的復合薄膜、平膜和流延脂共擠出技術。
復合薄膜共擠出
多層復合薄膜的特點為:對氧和水汽的阻隔性好;薄膜的強度和耐穿刺性高;熱封性好;粘結性強;有良好的防霧性、防滑性、著色性,因此,在包裝領域有著廣泛的應用。
共擠吹膜法主要用于生產高阻隔性包裝膜、收縮膜、中空保鮮膜、土工膜等,在食品、藥品、日化產品包裝、農用大棚、水利工程、環境工程等領域有廣泛應用。
采用共擠吹膜法生產工藝,通過厚度的有效調整使膜的功能得到量化控制,膜的各層結構組合方便靈活、基材選用范圍更加廣泛。從而使復合膜的成本降低、強度提高、阻隔性增加,附加值增加而市場適應性增強。
共擠吹膜法的技術難點在于復合機頭的流道設計,流道設計應保證各層熔料的流速均勻、結合層剪切應力一致,各層機頭的料溫應能獨立控制。為此,加拿大Brampton Enginee ring、美國Battenfeld Gloucester、加拿大Marco Engineering、意大利Amut、美國MA等公司分別研究成功多層圓盤式環形共擠出機頭、同心螺旋芯軸式共擠出機頭和多層圓錐盤環形共擠出機頭等,其每層流道的結構形狀有環形流道、心型包絡式流道、螺旋支管式流道等數種型式。
目前共擠出吹膜機頭的最新技術為多層圓錐盤環形共擠出機頭和螺旋支管式流道的組合型式,相鄰層間溫差可達
共擠吹膜法不足之處有:
■ 層數不允許有較多的變化
■ 各層膜的比率不允許有大幅的波動
■ 隨著層數的增加,機頭外徑的增加,外層膜的熔體在機頭內停留時間增加,有分解的危險;
■ 當相鄰層樹脂熔點、粘度相差較大時,若各層溫度控制不當,對某些熱穩定性較差的樹脂,有可能形成分解層。
平膜和流延膜共擠出
流延膜成型原理是將在擠出機中塑料熔體經T型模頭擠出,直接進入水溶液或驟冷輥經冷卻、牽引后制得流延膜。這種加工方法能夠充分的發揮被加工材料的性能,而同時又能保持最佳的尺寸精度。大多數熱塑性塑料薄膜都可以用流延法生產。尤其對半結晶型熱塑性塑料更為合適。
平膜擠出的成型原理是將在擠出機中已經塑化均勻的塑料熔體從平膜機頭擠出,經冷卻輥接觸而冷卻固化,最后剪裁成一定寬度的膜,卷取成卷。共擠膜各層的結構可以是對稱的或不對稱的,當兩層膜之間的粘附性能不佳時,就需要在兩層之間加入一層很薄的粘結層,以提高熱封性能和邊界粘附性能。
用于平膜和流延膜的共擠出機頭有三種型式,即多流道共擠出機頭、帶喂料塊共擠出機頭以及多流道機頭和喂料塊組合的共擠出機頭。
多流道共擠出機頭由數臺擠出機擠出的熔體從一個擁有多流道的機頭進料端分別流入設定寬度及厚度的分流道中,各層熔體在機頭口型內復合成型。采用這種方法人們可以選擇流動性和熔點相差較大的塑料原料制取復合制品。但復合層數不能太多,否則共擠出機頭過于龐大。
帶共擠出喂料塊的機頭:由數臺擠出機擠出的熔體經喂料塊分流道,通過其內設置的熔體流率比調節閥和厚度調節栓調節,然后匯合進入衣架機頭擠出成型。這種方法允許人們生產較多層數的復合薄膜,共擠出機頭小巧而精密。其缺點是只有流動性和加工溫度相近的塑料才能彼此復合,加工范圍較窄。
多流道機頭和喂料塊組合的共擠出機頭:它是由德國ReiferlH se r公司開發的專門用來加工五層以上熱敏性物科的共擠出機頭。
共擠出復合成型同其他復合成型工藝相比,各層厚度的控制和調節比較困難,層間界面不夠清晰,界面處兩層科流有可能發生相互干擾,尤其是機頭內各層物料流匯合處到口型之間的距離比較長的情況下更容易發生。
國外,制造平膜和流延膜共擠出的著名廠家有美國CIoe re公司和EDI公司,德國ReiferlH se r公司等。擠出復合膜的寬度為
此項技術的關鍵是共擠出機頭設計和彩色科物化性能的有機配合。共擠出機頭的結構隨著型材截面的不同,可選用不同的共擠方式,通常采用模內復合共擠方式,即來自兩臺擠塑機的兩種熔體經獨立的流道在離開口模前處交匯,彩色熔體以極薄的厚度與PVC熔體大面積復合,并一起被擠出模外,再經定型模及水箱冷卻成型。
根據現有文獻資料總結,筆者認為共擠出技術理論研究有以下三點發展趨勢:
近年來的理論研究大多集中在等溫流動的研究上,這是由于聚合物本身性質的復雜性所決定的,另外由于復合過程是在口型出口處很小的范圍內進行的,等溫假設是可行的。
粘性流體有限元(FEM)分析方法和迭代算法具有很大的優越性,被廣泛地用來模擬共擠出流動。
對共擠出界面的位置、穩定性的影響因素的研究一直是該領域理論研究的核心。
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