淡谈三层共挤CPE流延膜成型工艺与装备

塑问2018-09-22 16:40:28

CPE流延,PE复合包装薄膜生产线并不是什么新鲜事,其实该种设备在国外、国内早已有之,不过是之前的流延生产线多是采用高熔指的流延级PE原料(熔指:4g/10min或者以上),成本比吹膜贵。另外薄膜的纵横向拉伸强度不够,因此没有得到市场的广泛认可。而低熔指CPE流延复合包装膜生产线,以往的设备厂家做的都还不成熟。

这里,我们所讲解的CPE流延设备是基于主料全部采用吹膜PE原料,熔脂MI2 g/10min,以线性LLDPE和低压HDPE为主的原料。产品的纵横向拉伸强度基本达到吹膜的指标,可以满足高速无溶剂复合和自动包装机的要求。




一、原料、工艺配方

1. 各层树脂原料构成

说明:

(1)其中中间层的HDPE(H377C)也可以用更低成本的5000S来代替,依然可以达到很好的塑化效果和透明度。但是需要用户明确提出来,我们必须加大挤出机电机功率。

(2)开口剂的添加比例不超过1.5%即可,不需要像吹膜那样大比例添加。

2.原料的流变特性分析检测

为了确保低溶指、高粘度的原料的塑化、成型的效果,我们需采用国际上先进的检测仪器和检测方法针对LLDPE、HDPE做粘度曲线测试。

如下图为双料筒毛细管流变仪:

双料筒毛细管流变仪两个料筒分别带不同长径比L/D的碳化钨口模;并分别带一个实时两点巴格利修正,同时检测压力。比传统的巴格利法检测的精度更高,速度更快。






粘度曲线分析:

1)结果显示两种材料的流变性能差别很大:LLDPE表现出低剪切下的牛顿流变特性,HDPE在低剪切速率下的总体剪切变稀的特性。在高剪切速率情况下,两种材料都具有相似的剪切变稀流变现象。LLDPE的粘度比HDPE更高、更不容易挤出。

2)当共混料中LLDPE所占的比重达到80%90%的情况下,与PPLDPE比较,加工产量将降低30%,而电机功率增加10%

3)由于LLDPE的高粘度特性,不建议使用螺杆直径超过¢120mm的挤出机,原因:A.无法实现大的剪切速率,得到低粘的熔体;B.需要终端用户就此单台挤出机配备280kw以上的大电机来作螺杆驱动;但是,建议提高螺杆转速来获得低粘熔体。

4)针对高粘度的PE原料,在挤出机设计过程中,螺杆作为核心部件,结构设计尤为重要,这里,简单讲一点,螺杆的压缩比与建压能力的关系,相信很多专业厂家有此方面的经验,当低熔指PE料采用2.5以上压缩比的螺杆时,挤出机起动瞬间负载非常大,同时正常工作过程中,建立的网前压力也非常惊人,产生两个严重的问题就是电机扭矩不够和换网器漏料,所以,建议在螺杆设计时尽量取小的压缩比;


二.薄膜物理性能检测报告



.整机设备构成与关键技术分解

1.整机设备组件:上料系统、PE专用挤出机、带内挡调幅宽模具(自动或手动)、流延成型系统、红外测厚仪(自动或手动)、电晕(单面或双面)、再结晶单元、在线分切双工位收卷。

目前较为成熟与可行的产品系列,按模头有效幅宽分为:

2400mm2500mm2800mm3000mm四种规格。

产品宽度分别为:

1600-2100mm1700-2200mm2000-2500mm2200-2700mm

薄膜可在线分切收卷也可以整卷收卷。

(1)上料系统:一般采用真空上料式集中控制系统,当然,在客户多台同时运行时,可以采用全自动集中输送系统,自动称重配料,定量喂料;

(2)PE专用挤出机:主要是针对低熔指PE料而设计的挤出机,特点在于小螺杆,高转速,小压缩比,高的表面光洁度,熔体输送管道尽量缩短,有效降低熔体输送过程中的压力降,给模具进口提供压力稳定的熔体;

(3)带内挡调幅宽模具:针对CPE复合包装膜产品,市场的需求往往是多规格,小批量的定货方式,规格的变化主要在于成品宽度与厚度,厚度可以通过挤出量与线速度在线调整,面宽度的变化就需要我们提供幅宽可调的模具;

(4)流延成型系统:作为流延膜成型的关键部分,采用激冷辊骤冷来自模具的高温熔体,通过合适的速快速拉伸得到预定厚度的薄膜材料;在流延成型部件中,流延辊的品质基本决定了薄膜表观与大部分的物理性能,第一,流延辊面的雾面效果,决定了薄膜表面是否透亮;

第二,流延辊内流延的设计决定了辊面的温差均匀性,好的流道可以实现整个幅宽范围内膜面的冷却效果均一,对高分子的结晶度控制一致,为后期的再结晶作础;

(5)线外测厚仪:用于在线检测薄膜厚度均匀性,如果采用自动测厚仪,可与自动模头联动控制,在线微调节薄膜厚度;

(6)电晕:用于改变薄膜表面极性,便于后期的印染等工艺;

(7)再结晶单元:通过几条连续的加热辊,对膜面进行加热,促进小结晶生长,结晶度得到提升,控制了后收缩,膜面尺寸稳定,在进入收卷可进行在线分切,可同时温度也可实现开口爽滑剂的析出,方便后段的收卷成型,同时,二次结晶对膜面的纵向拉伸强度有显著的提升效果,对横向的拉伸强度也有一定的帮助(由于在模头流出时熔体的流向已形了取向)

(8)在线分切与边料回收:针对在线分切与边料回收方案,我们有过多种设计与实践;经过实践和反复研究后得出我们认为正确的方式,即采用中间抽条式分切,而不采用弧形辊展开方式,因为弯辊弧形展开会造成收卷薄膜出现大小头现象,影响后道加工。另外边条不能采用破碎机破碎直接回到挤出机方式,会因为粘刀造成许多小分子物,增加薄膜晶点,而是采用压切造粒方式,再与主料进行混合下料。

(9)收卷整体摆动/双滚珠丝杆驱动式浮动墙板:充分考虑了收卷整体摆动过程中收卷各部件的运动稳定性与重复定位精度;采用间隙+接触式中心卷取机构;由于本设备工艺路线中增加了再结晶单元,会促进爽滑开口剂的析出,同时具备了回火定型功能,在收卷过程中有效地克服了传统PE收卷过程中的板结以及在线分切产品的尺寸稳定性等现象。


小结:低熔指多层共挤流延膜成型工艺与设备的基本原理目前已较为清晰,关键还是在于挤出机螺杆结构的设计,再结晶单元的配备,收卷的小压力接触式卷取,针对相关技术要点与难点,希望国内厂家能有所收益,将此类设备提升到更高的一个技术水平。

来源:网络

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