共挤吹膜法生产工艺
2006-09-22 10:29:03.0 来源:杰成医药包装材料有限公司 责编:olica
采用共挤吹膜法生产工艺,通过厚度的有效调整使膜的功能得到量化控制,膜的各层结构组合方便灵活,基材选用范围更加广泛,从而使复合膜的成本降低,附加值增加并且市场适应性增强。而流延膜加工方法能够充分的发挥被加工材料的性能,而同时又能保持最佳的尺寸精度。大多数热塑性塑性塑料薄膜都可以用流延法生产。
用多种方法可以制取多组分的复合材料制品,采用共挤出工艺是最简便易行的一种方法。它已成为当代最先进的塑料成型加工方法之一。高聚物共挤出工艺是一种使用数台挤出机分别供给不同的熔融料流,在一个复合机头内汇合共挤出得到多层复合制品的加工过程。它能够使多层具有不同特性的物料在挤出过程中彼此复合在一起,使制品兼有几种不同材料的优良特性,在特性上进行互补,从而得到特殊要求的性能和外观,如防氧和防湿的阻隔能力、着色性、保温性、热成型和热粘合能力,及强度、刚度、硬度等机械性能。这些具有综合性能的多层复合材料在许多领域中有极其广泛的应用价值。此外,它可以大幅度地降低制品成本、简化流程、减少设备投资,符合过程不用溶剂、不产生三废物质。因此共挤出技术被广泛用于复合薄膜、板材等的生产。
下面着重讨论近年来得到广泛应用的复合薄膜、平膜和流延脂共挤出技术。
复合薄膜共挤出
多层复合薄膜的特点为:对氧和水汽的阻隔性好;薄膜的强度和耐穿刺性高;热封性好;粘结性强;有良好的防雾性、防滑性、着色性,因此,在包装领域有着广泛的应用。
共挤吹膜法主要用于生产高阻隔性包装膜、收缩膜、中空保鲜膜、土工膜等,在食品、药品、日化产品包装、农用大棚、水利工程、环境工程等领域有广泛应用。
采用共挤吹膜法生产工艺,通过厚度的有效调整使膜的功能得到量化控制,膜的各层结构组合方便灵活、基材选用范围更加广泛。从而使复合膜的成本降低、强度提高、阻隔性增加,附加值增加而市场适应性增强。
共挤吹膜法的技术难点在于复合机头的流道设计,流道设计应保证各层熔料的流速均匀、结合层剪切应力一致,各层机头的料温应能独立控制。为此,加拿大Brampton Enginee ring、美国Battenfeld Gloucester、加拿大Marco Engineering、意大利Amut、美国MA等公司分别研究成功多层圆盘式环形共挤出机头、同心螺旋芯轴式共挤出机头和多层圆锥盘环形共挤出机头等,其每层流道的结构形状有环形流道、心型包络式流道、螺旋支管式流道等数种型式。
目前共挤出吹膜机头的最新技术为多层圆锥盘环形共挤出机头和螺旋支管式流道的组合型式,相邻层间温差可达
共挤吹膜法不足之处有:
■ 层数不允许有较多的变化
■ 各层膜的比率不允许有大幅的波动
■ 随着层数的增加,机头外径的增加,外层膜的熔体在机头内停留时间增加,有分解的危险;
■ 当相邻层树脂熔点、粘度相差较大时,若各层温度控制不当,对某些热稳定性较差的树脂,有可能形成分解层。
平膜和流延膜共挤出
流延膜成型原理是将在挤出机中塑料熔体经T型模头挤出,直接进入水溶液或骤冷辊经冷却、牵引后制得流延膜。这种加工方法能够充分的发挥被加工材料的性能,而同时又能保持最佳的尺寸精度。大多数热塑性塑料薄膜都可以用流延法生产。尤其对半结晶型热塑性塑料更为合适。
平膜挤出的成型原理是将在挤出机中已经塑化均匀的塑料熔体从平膜机头挤出,经冷却辊接触而冷却固化,最后剪裁成一定宽度的膜,卷取成卷。共挤膜各层的结构可以是对称的或不对称的,当两层膜之间的粘附性能不佳时,就需要在两层之间加入一层很薄的粘结层,以提高热封性能和边界粘附性能。
用于平膜和流延膜的共挤出机头有三种型式,即多流道共挤出机头、带喂料块共挤出机头以及多流道机头和喂料块组合的共挤出机头。
多流道共挤出机头由数台挤出机挤出的熔体从一个拥有多流道的机头进料端分别流入设定宽度及厚度的分流道中,各层熔体在机头口型内复合成型。采用这种方法人们可以选择流动性和熔点相差较大的塑料原料制取复合制品。但复合层数不能太多,否则共挤出机头过于庞大。
带共挤出喂料块的机头:由数台挤出机挤出的熔体经喂料块分流道,通过其内设置的熔体流率比调节阀和厚度调节栓调节,然后汇合进入衣架机头挤出成型。这种方法允许人们生产较多层数的复合薄膜,共挤出机头小巧而精密。其缺点是只有流动性和加工温度相近的塑料才能彼此复合,加工范围较窄。
多流道机头和喂料块组合的共挤出机头:它是由德国ReiferlH se r公司开发的专门用来加工五层以上热敏性物科的共挤出机头。
共挤出复合成型同其他复合成型工艺相比,各层厚度的控制和调节比较困难,层间界面不够清晰,界面处两层科流有可能发生相互干扰,尤其是机头内各层物料流汇合处到口型之间的距离比较长的情况下更容易发生。
国外,制造平膜和流延膜共挤出的著名厂家有美国CIoe re公司和EDI公司,德国ReiferlH se r公司等。挤出复合膜的宽度为
此项技术的关键是共挤出机头设计和彩色科物化性能的有机配合。共挤出机头的结构随着型材截面的不同,可选用不同的共挤方式,通常采用模内复合共挤方式,即来自两台挤塑机的两种熔体经独立的流道在离开口模前处交汇,彩色熔体以极薄的厚度与PVC熔体大面积复合,并一起被挤出模外,再经定型模及水箱冷却成型。
根据现有文献资料总结,笔者认为共挤出技术理论研究有以下三点发展趋势:
近年来的理论研究大多集中在等温流动的研究上,这是由于聚合物本身性质的复杂性所决定的,另外由于复合过程是在口型出口处很小的范围内进行的,等温假设是可行的。
粘性流体有限元(FEM)分析方法和迭代算法具有很大的优越性,被广泛地用来模拟共挤出流动。
对共挤出界面的位置、稳定性的影响因素的研究一直是该领域理论研究的核心。
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