聚乙烯薄膜的吹塑成形及性能测试大型工艺实验讲义编者：杨庆2008年3月
聚乙烯薄膜的吹塑 成形及性能测试 大型工艺实验讲义 编者：杨 庆 2008 年 3 月
一、实验目的和要求1、了解聚乙烯薄膜吹塑的工作原理：2、掌握聚乙烯薄膜吹塑成形工艺参数的作用及其对薄膜质量的影响3、了解螺杆挤出机的基本结构以及上吹式挤出吹膜机组的组成：4、掌握聚乙烯薄膜吹塑的工艺操作过程；5、要求所制备薄膜厚度为0.0士10%mm，宽度（折径）为15（士10%mm。二、实验原理挤出吹膜法是塑料加工的主要加工方法之一，塑料薄膜由于具有质地轻、强度高、平整、光洁和透明等优点，同时其加工容易，价格低廉，因而在建筑、包装、农业大棚等方面得到广泛的应用。塑料薄膜可以用多种方法成形，如压延、流延、拉幅和吹塑等。各种方法的特点不同，适应性也不一样。压延法主要用于非晶型塑料加工，所需设备复杂，投资大，但生产效率高，产量大，薄膜的均匀性好；流延法主要也是用于非晶型塑料加工，工艺最简单，所得薄膜透明度好，具有各向近似同性，质量均匀，但强度较低，且耗费大量溶剂，成本增加，对环保形成污染拉幅法主要应用于结晶型塑料，工艺简单，薄膜质量均匀，物理力学性能最好，但设备投资大；吹塑法最为经济，工艺设备都比较简单，结晶与非晶型塑料都适用，既能生产窄幅，又能生产宽幅薄膜。吹塑过程中，薄膜的纵横向都得到拉伸取向，薄膜质量较高，因此得到广泛的应用。薄膜吹塑成形即挤出一吹胀成形，塑料熔体从挤出机口模成管坏状挤出，由管环内芯棒中心孔引入压缩空气使管环吹胀成膜管，后经空气冷却定型
1 一、实验目的和要求 1、了解聚乙烯薄膜吹塑的工作原理； 2、掌握聚乙烯薄膜吹塑成形工艺参数的作用及其对薄膜质量的影响； 3、了解螺杆挤出机的基本结构以及上吹式挤出吹膜机组的组成； 4、掌握聚乙烯薄膜吹塑的工艺操作过程； 5、要求所制备薄膜厚度为 0.04 10％mm，宽度（折径）为 150 10％mm。 二、实验原理 挤出吹膜法是塑料加工的主要加工方法之一，塑料薄膜由于具有质地轻、 强度高、平整、光洁和透明等优点，同时其加工容易，价格低廉，因而在建 筑、包装、农业大棚等方面得到广泛的应用。 塑料薄膜可以用多种方法成形，如压延、流延、拉幅和吹塑等。各种方 法的特点不同，适应性也不一样。压延法主要用于非晶型塑料加工，所需设 备复杂，投资大，但生产效率高，产量大，薄膜的均匀性好；流延法主要也 是用于非晶型塑料加工，工艺最简单，所得薄膜透明度好，具有各向近似同 性，质量均匀，但强度较低，且耗费大量溶剂，成本增加，对环保形成污染； 拉幅法主要应用于结晶型塑料，工艺简单，薄膜质量均匀，物理力学性能最 好，但设备投资大；吹塑法最为经济，工艺设备都比较简单，结晶与非晶型 塑料都适用，既能生产窄幅，又能生产宽幅薄膜。吹塑过程中，薄膜的纵横 向都得到拉伸取向，薄膜质量较高，因此得到广泛的应用。 薄膜吹塑成形即挤出－吹胀成形，塑料熔体从挤出机口模成管坯状挤出， 由管坯内芯棒中心孔引入压缩空气使管坯吹胀成膜管，后经空气冷却定型
牵引卷绕而成薄膜。吹塑薄膜通常分为平挤上吹、平挤平吹和平挤下吹等三种工艺，其原理都是相同的。薄膜的成形都包括挤出、初定型、定型、冷却牵伸、收卷和切割等过程。本实验为聚乙烯的平挤上吹法成形，是目前最常见的工艺（本实验无切割工序）。塑料薄膜的吹塑成形是基于高聚物的分子量高、分子间力大而具有可塑性及成膜性能。当塑料熔体通过挤出机机头的环形间隙口模而成管坏后，因通入压缩空气而膨胀为膜管，而膜管被夹持向前的拉伸也促进了减薄作用。与此同时，薄膜管的大分子以纵横双向取向，提高了薄膜的物理力学性能。为了取得性能良好的薄膜，纵横向的拉伸作用最好取得平衡，也就是级向的喷口拉伸比（牵引薄膜管向上的速度与口模处熔体的挤出速度比）与横向的空气膨胀比（膜管的直径与口模直径比）应尽量相等。实际上，操作时吹胀比受到冷却风环直径的限制，其可调节的范围是有限的，因此吹胀比不易过大，否则造成膜管不稳定。由此可见，拉伸比和吹胀比是很难一致的，也即薄膜的综横向强度总有差异的。在吹塑过程中，塑料沿着螺杆向机头口模的挤出以致吹胀成膜，经历着粘度、相变等一系列的变化，与这些变化有密切关系的是螺杆各段的温度、螺杆的转速是否稳定、机头的压力、风环吹风及室内空气冷却以及吹入空气压力、膜管拉伸作用等相互配合与协调都直接影响薄膜性能的优劣和生产效率的高低。各段温度和机外冷却效果是最重要的因素。通常，延机筒到机头口模方向，塑料的温度是逐步升高的。各部位温差对不同的塑料各不相同。对LDPE（低密度聚乙烯）来说，通常螺杆温度依次是130℃、150℃、170℃递增，机头口模处稍低些。熔体温度升高将导致粘度降低，机头压力减少，挤出流
2 牵引卷绕而成薄膜。吹塑薄膜通常分为平挤上吹、平挤平吹和平挤下吹等三 种工艺，其原理都是相同的。薄膜的成形都包括挤出、初定型、定型、冷却 牵伸、收卷和切割等过程。本实验为聚乙烯的平挤上吹法成形，是目前最常 见的工艺（本实验无切割工序）。 塑料薄膜的吹塑成形是基于高聚物的分子量高、分子间力大而具有可塑 性及成膜性能。当塑料熔体通过挤出机机头的环形间隙口模而成管坯后，因 通入压缩空气而膨胀为膜管，而膜管被夹持向前的拉伸也促进了减薄作用。 与此同时，薄膜管的大分子以纵横双向取向，提高了薄膜的物理力学性能。 为了取得性能良好的薄膜，纵横向的拉伸作用最好取得平衡，也就是纵 向的喷口拉伸比（牵引薄膜管向上的速度与口模处熔体的挤出速度比）与横 向的空气膨胀比（膜管的直径与口模直径比）应尽量相等。实际上，操作时 吹胀比受到冷却风环直径的限制，其可调节的范围是有限的，因此吹胀比不 易过大，否则造成膜管不稳定。由此可见，拉伸比和吹胀比是很难一致的， 也即薄膜的综横向强度总有差异的。在吹塑过程中，塑料沿着螺杆向机头口 模的挤出以致吹胀成膜，经历着粘度、相变等一系列的变化，与这些变化有 密切关系的是螺杆各段的温度、螺杆的转速是否稳定、机头的压力、风环吹 风及室内空气冷却以及吹入空气压力、膜管拉伸作用等相互配合与协调都直 接影响薄膜性能的优劣和生产效率的高低。 各段温度和机外冷却效果是最重要的因素。通常，延机筒到机头口模方 向，塑料的温度是逐步升高的。各部位温差对不同的塑料各不相同。对 LDPE （低密度聚乙烯）来说，通常螺杆温度依次是 130℃、150℃、170℃递增， 机头口模处稍低些。熔体温度升高将导致粘度降低，机头压力减少，挤出流
量增大，有利于提高产量。但若温度过高和螺杆转速过快，剪切作用过大，易使塑料分解，且出现膜管冷却不良，膜管的直径就难以稳定，将形成不稳定的膜泡“长颈”现象，所得泡（膜）管直径和壁厚不均，甚至影响操作的顺利进行。因此，通常可设定稍低一些的熔体挤出温度和速度。风管是对挤出膜管坏的冷却装置，位于膜管坏的周围。操作时可调节风量的大小以控制管坏的冷却速度。上下移动风环的位置可以控制膜管的“冷冻线”位置，冷冻线对结晶型塑料即相转变线，是熔体挤出后从无定型态到结晶态的转变。冷冻线位置的高低对于稳定膜管、控制薄膜的质量有直接的关系。对聚乙烯来说，当冷冻线离口模很近时，熔体因快速冷却而定型，所得薄膜表面质量不均，有粗糙面，粗糙程度随冷冻线远离口模而下降，对膜的均匀性是有利的。但若冷冻线过分远离口模，会使薄膜的结晶度增大，透明度降低，且影响其横向的撕裂强度。冷却风环与口模距离一般是30～100mm。若对管膜的牵伸速度太大，单个风环是达不到冷却效果的，可以采用两个风环来冷却。风环和膜管内两方面的冷却都强化，可以提高生产效率。膜管内的压缩空气除冷却外还有膨胀作用，气量太大时，膜管难以平衡，容易被吹破。实际上，当操作稳定后，膜管内的空气压力是稳定的，不必经常调节压缩空气的通入量。膜管的膨胀程度即吹胀比，一般控制在2～6之间。牵引也是调节薄膜厚度的重要环节。牵引辊与挤出口模的中心位置必须对准，这样能防止薄膜卷绕时出现的折皱现象。为了取得直径一致的膜管膜管内的空气不能漏失，故要求牵引辊表面包覆橡胶，使膜管与牵引辊完全紧贴着向前进行卷绕。牵引比不宜太大，否则易拉断膜管，牵引比通常控制在4~6.之间
3 量增大，有利于提高产量。但若温度过高和螺杆转速过快，剪切作用过大， 易使塑料分解，且出现膜管冷却不良，膜管的直径就难以稳定，将形成不稳 定的膜泡“长颈”现象，所得泡（膜）管直径和壁厚不均，甚至影响操作的 顺利进行。因此，通常可设定稍低一些的熔体挤出温度和速度。 风管是对挤出膜管坯的冷却装置，位于膜管坯的周围。操作时可调节风 量的大小以控制管坯的冷却速度。上下移动风环的位置可以控制膜管的“冷 冻线”位置，冷冻线对结晶型塑料即相转变线，是熔体挤出后从无定型态到 结晶态的转变。冷冻线位置的高低对于稳定膜管、控制薄膜的质量有直接的 关系。对聚乙烯来说，当冷冻线离口模很近时，熔体因快速冷却而定型，所 得薄膜表面质量不均，有粗糙面，粗糙程度随冷冻线远离口模而下降，对膜 的均匀性是有利的。但若冷冻线过分远离口模，会使薄膜的结晶度增大，透 明度降低，且影响其横向的撕裂强度。冷却风环与口模距离一般是 30～100mm。 若对管膜的牵伸速度太大，单个风环是达不到冷却效果的，可以采用两 个风环来冷却。风环和膜管内两方面的冷却都强化，可以提高生产效率。膜 管内的压缩空气除冷却外还有膨胀作用，气量太大时，膜管难以平衡，容易 被吹破。实际上，当操作稳定后，膜管内的空气压力是稳定的，不必经常调 节压缩空气的通入量。膜管的膨胀程度即吹胀比，一般控制在 2～6 之间。 牵引也是调节薄膜厚度的重要环节。牵引辊与挤出口模的中心位置必须 对准，这样能防止薄膜卷绕时出现的折皱现象。为了取得直径一致的膜管， 膜管内的空气不能漏失，故要求牵引辊表面包覆橡胶，使膜管与牵引辊完全 紧贴着向前进行卷绕。牵引比不宜太大，否则易拉断膜管，牵引比通常控制 在 4～6 之间
三、实验设备1、MF一400上吹薄膜机组（实验型）型号：MF一400；用途：适用于吹制各种LDPE、HDPE薄膜。该设备由挤出机（主机）、牵引卷取机（辅机）和电气控制箱组成适合于可用风冷方式成型的塑料薄膜制品的试验和生产。主机主要由机架、减速器、主电机、料筒螺杆、加热器、换网装置、模具、冷却装置等部分组成。主机的作用是将塑料原料通过加热和增压挤出，经过滤网过滤杂质后，进入模具挤出，在适量冷却风的作用的下稳定成型。辅机主要由牵引机架、人字夹板、牵引辊筒、导辊、展平辊、收卷夹棍、收卷轴组成。辅机的作用是将主机上稳定成型的薄膜匀速地进行牵引，并通过收卷机施加适当的拉紧力均匀、平整的卷绕到收卷轴上以便于下道加工工序的进行。4
4 三、实验设备 1、MF－400 上吹薄膜机组（实验型） 型号：MF—400；用途：适用于吹制各种 LDPE、HDPE 薄膜。 该设备由挤出机（主机）、牵引卷取机（辅机）和电气控制箱组成， 适合于可用风冷方式成型的塑料薄膜制品的试验和生产。 主机主要由机架、减速器、主电机、料筒螺杆、加热器、换网装置、 模具、冷却装置等部分组成。主机的作用是将塑料原料通过加热和增压 挤出，经过滤网过滤杂质后，进入模具挤出，在适量冷却风的作用的下 稳定成型。 辅机主要由牵引机架、人字夹板、牵引辊筒、导辊、展平辊、收卷 夹棍、收卷轴组成。辅机的作用是将主机上稳定成型的薄膜匀速地进行 牵引，并通过收卷机施加适当的拉紧力均匀、平整的卷绕到收卷轴上， 以便于下道加工工序的进行