复合软包装材料与工艺课件.ppt

第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺（Inflation Film）,上吹法,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺（Inflation Film）,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,设备简单、投资少 MD、TD 机械强度高,薄膜厚薄均匀性较差 生产线速递低，产量不高,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,根据吹膜工艺，吹膜可以分为：,平挤上吹（上引法）,平挤平吹（平吹法）,平挤下吹（下吹法）,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1.2 吹膜设备,挤出机,挤出机一般包括：螺杆、机筒、进料装置、过滤器、连接器、冷却系统,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,螺 杆,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,单螺杆挤出机,螺旋角,螺槽深度,直径,螺距,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,长径比对螺杆的工作特性有重大的影响：L/Ds大，能改善塑料的温度分布，能使混合更均匀，还可减少挤出 时的逆流和漏流，提高挤出机的生产能力；L/Ds过小，对塑料的混合和塑化都不利。因此，对于硬塑料、粉状 塑料要求塑化时间长，应选较大的。L/Ds大的螺杆适应性强，可用 于多种塑料的挤出；,长径比 L/Ds,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,长径比对螺杆的工作特性有重大的影响：L/Ds太大，热敏性塑料会因受热时间太长而出现分解，同时增加 螺杆的自重，使制造和安装都困难，也会增大挤出机的功率消耗。目前，L/Ds以25居多。,长径比 L/Ds,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,螺杆的压缩比,定义：螺杆的压缩比是指螺杆加料段第一个螺槽的容积与均化段最后一个螺槽的容积之比，它表示塑料通过螺杆的全过程被压缩的程度。,挤出薄壁状制品时，压缩比应比挤出厚壁制品的大,越大，塑料受到挤压的作用也就越大，排除物料中空气的能力就大。但太大，螺杆本身的机械强度下降。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,螺槽深度,螺槽深度影响塑料的塑化及挤出效率,较小时，对塑料可产生较高的剪切速率，有利于传热和塑化，但挤出生产率降低。因此，热敏性塑料宜用。,大的深槽螺杆宜用熔体粘度低和热稳定性较高的塑料。在实际生产中，根据工艺需要，螺槽深度往往是变化的，根据螺杆各段的功能不同，螺槽的深度不同，最通用的是渐变螺杆。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,螺槽深度,加料段的螺槽深度1是个定值，一般H10.1Ds；压缩段的螺槽深H2是渐变的，是一个变化值；均化段的螺槽深 3是个定值，按经验 H30.020.06Ds。,螺旋角是螺纹与螺杆横截面之间的夹角。随着的增大，挤出机的生产能力提高，但螺杆对塑料的挤压剪切作用减少。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,螺杆与料筒的间隙,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,螺杆与料筒的间隙,值大，热传导差，剪切速率低，不利于物料的熔融和混合，生产效率也不会高。,但小时，热传导和剪切率都相应提高。,但过于小，就易引起物料降解。,螺杆与料筒的间隙，其大小影响挤出机的生产能力和物料的塑化。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,非啮合型,啮合型,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,由于塑料熔体仅在螺棱顶部与料筒的间隙之间受剪切被塑化，而在螺棱凹处及螺棱底部的熔体仅受到推力向前移动，而未受到良好的塑化。所以单螺杆挤出机所推出的熔体流存在10的温差。,晶点,瑞士的“苏尔寿静态混合器”,机械法,物理化学法,氟助剂,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,机 筒,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,机 筒,机筒一般有36个加热的单元，每个单元都有一个冷却风机，来控制物料的温度。,风冷和水冷两种方式,机筒的进料处温度设定不能太高，而且有一个冷却装置，防止进料处原料受热结块，堵料。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,过滤器,一般用多孔板或者是过滤网，作用是：一、滤掉杂质，使制品密实二、增加阻力，使料流变成直线前进,过滤器滤网常用的目数：80 100 120,过滤器的清洗及更换清洗方法,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,模 头,一般采用直角形螺旋模头，优点是：能够保证口模模唇部各点的均匀流动，使薄膜的厚度波动较小。,模头的缝隙可以调节，模头旋转速度可调节,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,风 环,风环是冷却膜泡的装置，风环的冷却效率对塑料薄膜的性能产生直接的影响,风环与口膜的距离一般大约为30100mm，风环的内径为机头直径的1.53倍，出风口缝隙宽：14mm,内外双层风环,压缩空气,冷冻风,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,压缩空气由多路进入，要有缓冲机构进行缓冲，否则，容易引起膜管破裂。,双风口负压风环：,其下风口吹出的角度小，风速较低,其上风口吹出的角度较大，风速较快,下风口的气流变成湍流，泡管在负压情况下产生膨胀，提高冷却效率,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,冷却系统与比挤出量的关系,对周长为25mm的模头而言：,通常情况：47kg/h,气泡内冷却系统：79kg/h,冷冻风及双层风环：9kg/h以上,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,薄膜的厚度控制系统,设计原理：模口间隙熔温与薄膜厚度的相关性,optifilp 1:模口局部，通过小气孔施压,optifilp 2:模口局部，通过电阻加热,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,人字板,作用是稳定泡管形状，使膜逐渐压扁导入牵引辊的装置。夹角可以调节一般情况下是小于50平吹一般控制在30为宜，上吹、下吹一般大至控制在50以内，夹角大易操作，但会造成薄膜折皱，有荷叶边。人字板还有冷却的作用，采用导辊形式，既可以减少划伤，还可以提高冷却效率,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,牵引安装压辊中心要与人字板中心和机头中心对准，否则会造成薄膜各处至牵引辊距离不等，而引起的皱折现象。,牵引装置,牵引装置是由一对辊组成的。一根刚辊表面镀铬抛光，另一根是橡胶辊。两辊之间的压力可以由弹簧调节。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,口模与牵引辊之间的距离至少为泡管直径的3-5倍，不然，膜冷却不了，会粘连。同时，由于膜管由园变平时，泡管园周不同点到牵引辊之间之路程差使薄膜压扁后易产生皱折和变形,胶辊橡胶硬度应控制在50-60度为宜。太硬时，如夹辊变形时，由于压不紧，易产生漏气，使薄膜会产生宽窄不均,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,EPC装置,一般采用气压检测方式，用油缸推动导向架，使薄膜保持固定的位置，纠正跑边，保证切刀位置固定，收卷整齐。,夹辊两边的弹簧要能调节自如，不然会产生夹辊一边紧、一边松，会将薄膜拉偏变形，易产生折皱。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,卷取装置,作用是将产品平整，两边整齐的、松紧适度的卷到卷轴上，因此要求卷取装置能提供可靠的无级调速的卷取速度和松紧适度的张力。卷取有中心卷（主动卷）和表面卷取（被动卷）不管是中心卷还是表面卷均要求卷芯要达到静平衡，这样才卷的平衡,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,生产过程中关键点的控制：,温控：,根据塑料的熔融理论，吹塑薄膜的挤出机螺杆共分三段：加料段、熔融段、均化段,在加料段入口，希望温度低一些，防止树脂粘流堵死进料口，另外，在加料段树脂不断压缩，空气要倒着从加料口排出。根据设备构造不同，加料口虽不进行电加热，但是通过机筒传热，加料口温度约为50-90度。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,温控,熔融段开始时，温度达到粘流温度才能熔融，对于结晶型树脂，粘流温度等于熔点温度。,然后不断压缩和增加熔层，就需要温度不断提高，才能使树脂分子链长短不等，不同热运动能量的高分子先后都熔融。,因而到熔融段末端的温度确立后，可以定为在该段上其他部位是线形升温的。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,在均化段，主要是再熔融均化和定量定压恒温输出熔体，该段温度可以保持恒定，或熔融段末端温度略有一点升高（2-5度左右）,对于吹膜薄膜，要求通过模头段的温度低一些，但是又不能低于粘流温度，便于提膜和正常吹膜。熔体从模口出来时要有一定黏度，不至于破膜，塌膜等现象发生。一般情况，它比均化段末端低10-30度左右，从均化段到摸口温度也可视为等差温降。,温控,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,温控：,对于挤出温度的控制要点是：不同种树脂，吹膜薄膜工艺温度不同；同种树脂，型号和熔指数不同，吹膜的工艺温度不同，指数大的流动性好，温度低；同种树脂，吹膜不同厚度薄膜，工艺温度也不同，加工厚的薄膜，工艺温度可偏高一些，模口的温度也可偏高一点，有利于降低黏度，提高生产率。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,温控：,各种吹膜树脂粘流温度分别为PP：164-175摄氏度，PE：105-135摄氏度，PA：195-210摄氏度,应用举例：,PVC薄膜生产温控数据,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,吹涨比,定义：吹涨比是膜泡直径与模口直径之比，反应膜泡被吹涨的程度。一般取值为1.53,a=D/d=2L/d,D,膜泡直径,d,模口直径,L,折径,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,牵引比,定义：薄膜牵引速度与模口挤出速度之比，反应了薄膜被拉伸了的倍数。也叫拉伸比一般取值：37,b=V/V0,V,牵引速度,V0,挤出速度,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,牵引比,牵引比是纵向的拉伸倍数，使薄膜在引取方向上具有定向作用。牵引比增大，则纵向强度也会随之提高，且薄膜的厚度变薄，但如果牵引比过大，薄膜的厚度难以控制，甚至有可能会将薄膜拉断，造成断膜现象,牵引比是指薄膜的牵引速度与管环挤出速度之间的比值。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,吹涨比与拉伸比的关系：,=t/a b,膜厚,t,模口间隙,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,牵引比和吹涨比对吹膜质量的影响：,牵引比太大，薄膜容易被拉断，难以控制厚度吹涨比的大小直接决定膜的折径，吹涨比太大，薄膜容易出现摆动，厚度难以控制在牵引比不变的情况下，吹涨比增大，横向拉伸强度增加，对纵向 拉伸强度影响很小；在吹涨比不变的情况下，牵引比增大，纵向拉伸强度增加，横向拉 伸强度减小,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,牵引速度,V=Q/60 0.925 2 L,V,牵引速度 m/min,厚度 mm,L,折径 mm,Q,挤出量 g/h,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,常见故障分析及解决方法,1.薄膜透明度差,挤出温度偏低，树脂塑化不良，造成吹塑后薄膜的 透明性较差；吹胀比过小；冷却效果不佳，从而影响了薄膜的透明度；树脂原料中的水分含量过大；牵引速度太快，薄膜冷却不足。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,常见故障分析及解决方法,2.薄膜有雾状水纹,挤出温度偏低，树脂塑化不良；树脂受潮，水分含量过高。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,常见故障分析及解决方法,3.薄膜的热封性差,霜线太低，聚合物分子发生定向，从而使薄膜的性能 接近定向膜，造成热封性能的降低；吹胀比和牵引比不适当(过大)，薄膜发生拉伸取向，从而影响了薄膜的热封性能。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,常见故障分析及解决方法,4.膜泡不稳定,挤出温度过高，熔融树脂的流动性太大，粘度过小，容易 产生波动；挤出温度过低，出料量少；冷却风环的风量不稳定，膜泡冷却不均匀；受到了外来较强气流的干扰和影响。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,常见故障分析及解决方法,5.晶核(鱼眼),温度过低，则树脂塑化不良 杂质的掺入,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.1 吹膜生产工艺,露点又称霜线，指塑料由粘流态进入高弹态的分界线。在吹膜过程中，低密度聚乙烯(LDPE)在从模口中挤出时呈熔融状态，透明性良好。当离开模口之后，要通过冷却风环对膜泡的吹胀区进行冷却，冷却空气以一定的角度和速度吹向刚从机头挤出的塑料膜泡时，高温的膜泡与冷却空气相接触，膜泡的热量会被冷空气带走，其温度会明显下降到低密度聚乙烯(LDPE)的粘流温度以下，从而使其冷却固化且变得模糊不清了。在吹塑膜泡上我们可以看到一条透明和模糊之间的分界线，这就是露点(或者称霜线)。,第二章 复合基材生产工艺介绍,2.2 流延膜（Cast Film）,利用流延法生产的薄膜叫做流延膜。流延膜分为挤出流延膜和溶剂流延膜两种,第二章 复合基材生产工艺介绍,挤出流延膜,特点：,生产速度比吹涨法高。吹涨法由于受到泡膜冷却速度的影响，一 般仅在3060m/min；流延法紧贴辊筒上，生产速度在150 200 m/min,挤出流延生产的薄膜透明性比吹涨膜要好,挤出流延膜的厚度均匀性比吹涨膜好,挤出流延膜的纵横性能是均衡的，而吹涨膜受吹涨比和牵引比的制约,挤出流延膜的热封性能比吹涨膜好。双轴拉伸膜没有热封性,2.2 流延膜（Cast Film）,精品课件！,精品课件！,第二章 复合基材生产工艺介绍,溶剂流延膜,特点,薄膜的厚度可以很小，一般在58um。用水银做载体的分子膜，厚度可低至3um以下,薄膜的透明性高，内应力小。多用在光学性能要求较高的场合，如：电影胶卷、安全玻璃的中间夹层,薄膜的厚度均匀性好，不易掺入杂质,溶剂型薄膜由于没有受到充分的塑化挤压，分子间的距离大，结构比较松散，薄膜的强度较低,2.2 流延膜（Cast Film）,