口模間隙對(duì)聚乙烯擠出吹塑薄膜性能的影響

宋志海，高建明，張曉紅，賴金梅

（中國(guó)石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京市 100013）

聚乙烯（PE）薄膜多采用擠出吹塑法制備[1]。擠出吹塑薄膜生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，其主要部件已經(jīng)基本定型。生產(chǎn)企業(yè)多要求薄膜生產(chǎn)設(shè)備具有通用性，以便能夠根據(jù)市場(chǎng)需求生產(chǎn)不同種類(lèi)的薄膜，或根據(jù)原料價(jià)格的變化選擇不同的樹(shù)脂,從而降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。因此，同一條擠出吹塑薄膜生產(chǎn)線常用來(lái)生產(chǎn)不同種類(lèi)的薄膜。不同種類(lèi)的 PE 樹(shù)脂[高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線型低密度聚乙烯（LLDPE）]要求不同的吹膜條件，從工藝參數(shù)到口模尺寸都會(huì)有所變化。通常對(duì)不同種類(lèi) PE擠出吹塑的工藝參數(shù)（如溫度、吹脹比、牽伸速率等）研究較多，其大致范圍也基本確定，但關(guān)于口模、風(fēng)環(huán)、濾網(wǎng)等部件對(duì)薄膜的影響卻研究得不夠充分。實(shí)際上，吹塑薄膜的性能不僅與生產(chǎn)工藝參數(shù)有關(guān)，還與上述部件有關(guān)。本工作選擇了對(duì)擠出吹塑薄膜影響較大的口模間隙為研究對(duì)象，分別用間隙為 1，2 mm 的口模進(jìn)行吹膜試驗(yàn)，考察了口模間隙對(duì) LDPE，LLDPE 薄膜性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

LDPE，LD100AC，中國(guó)石油化工股份有限公司北京燕山分公司生產(chǎn)。LLDPE，DFDA7042，中國(guó)石油化工股份有限公司齊魯分公司生產(chǎn)。

1.2 主要儀器與設(shè)備

SJ-30 型吹膜機(jī)，大連市旅順擠出機(jī)廠生產(chǎn)。WGT－S 型透光率、霧度測(cè)定儀，上海精密科學(xué)儀器限公司生產(chǎn)。Instron 3366 型電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，美國(guó) Instron 公司生產(chǎn)。

1.3 工藝流程

將樹(shù)脂加至擠出機(jī)，在螺桿輸送、剪切和加熱作用下樹(shù)脂熔融。熔融物料通過(guò)濾網(wǎng)、多孔板，從機(jī)頭圓環(huán)形口模連續(xù)擠出，呈厚度均勻的環(huán)形膜管。從機(jī)頭下部將適量壓縮空氣吹入膜管內(nèi)，使其徑向吹脹，同時(shí)被牽引機(jī)架上部牽引輥加緊縱向牽伸。位于機(jī)頭上部的冷卻風(fēng)環(huán)將冷風(fēng)吹向膜泡外表面，使膜泡冷卻并在牽引膜泡周?chē)諝饫^續(xù)冷卻下定型，被人字板壓疊（寬幅吹塑薄膜需插疊）。在下部牽引裝置作用下，薄膜經(jīng)導(dǎo)向輥被卷曲成膜卷。

1.4 分析測(cè)試

直角撕裂強(qiáng)度按 QB/T 1130—1991 測(cè)定。透光率和霧度按 GB/T 2410—2008 測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 口模間隙對(duì) LDPE 薄膜性能的影響

在口模溫度為 165 ℃、吹脹比為 1.64～3.28 的條件下進(jìn)行了 LDPE 擠出吹膜試驗(yàn)，得到厚度為30 μm 的薄膜。比較了寬口模（間隙為 2 mm）和窄口模（間隙為 1 mm）對(duì) LDPE 薄膜光學(xué)性能和撕裂強(qiáng)度的影響。

2.1.1 光學(xué)性能

由圖 1a 看出：吹脹比小于 2.0 時(shí)寬口模薄膜的霧度略大于窄口模，而吹脹比大于 2.5 后，寬口模薄膜的霧度低于窄口模。由圖 1b 看出：寬口模薄膜的透光率始終高于窄口模，但差別不大。綜上所述，寬口模得到的 LDPE 薄膜的光學(xué)性能多數(shù)情況下優(yōu)于窄口模。

圖 1 不同口模間隙得到的 LDPE 薄膜霧度及透光率對(duì)比Fig.1 Comparison of haze and transmittance of the LDPE film through different width of die gap

2.1.2 撕裂強(qiáng)度

圖 2 不同口模間隙得到的 LDPE 薄膜的橫向和縱向撕裂強(qiáng)度對(duì)比Fig.2 Comparison of tear strength in transverse and machine direction of the LDPE film through different width of die gap

由圖 2a 可以看出：在吹脹比為 2.0～3.0 時(shí)，寬口模薄膜的橫向撕裂強(qiáng)度比窄口模高，在吹脹比小于 2.0 或大于 3.0 時(shí)，寬口模薄膜的橫向撕裂強(qiáng)度低于窄口模。由圖 2b 可以看出：吹脹比小于 2.5 時(shí)，寬口模薄膜的縱向撕裂強(qiáng)度低于或基本等于窄口模，吹脹比大于 2.7 時(shí)，寬口模薄膜的縱向撕裂強(qiáng)度高于窄口模。綜上所述，寬口模得到的 LDPE 薄膜的橫向和縱向撕裂強(qiáng)度在通常的吹膜條件下優(yōu)于窄口模的薄膜。

2.2 口模間隙對(duì) LLDPE 薄膜性能的影響

在口模溫度為 205 ℃、吹脹比為 1.8～3.3 條件下進(jìn)行了 LLDPE 擠出吹膜試驗(yàn)，得到的薄膜厚度為 30 μm。比較了寬口模（2 mm）和窄口模（1 mm）對(duì) LLDPE 薄膜光學(xué)性能和撕裂強(qiáng)度的影響。

2.2.1 霧度

由圖 3 看出：在整個(gè)吹脹比變化范圍內(nèi)，窄口模（1 mm）制備的 LLDPE 薄膜的霧度均低于寬口模（2 mm）薄膜。

2.2.2 撕裂強(qiáng)度

由圖 4 可以看出：無(wú)論是縱向還是橫向，窄口模（1 mm）得到的 LLDPE 薄膜的撕裂強(qiáng)度都高于寬口模（2 mm）薄膜。

圖 3 不同口模間隙得到的 LLDPE 薄膜的霧度對(duì)比Fig.3 Comparison of haze of the LLDPE film through different width of die gap

圖 4 不同口模間隙得到的 LLDPE 薄膜的橫向和縱向撕裂強(qiáng)度對(duì)比Fig.4 Comparison of tear strength in transverse and machine direction of the LLDPE film through different width of die gap

3 結(jié)論

a)對(duì)于 LDPE，寬口模得到的薄膜的透光性和撕裂強(qiáng)度在通常的吹膜條件下優(yōu)于窄口模，因此，適宜采用寬口模進(jìn)行吹塑。

b)對(duì)于 LLDPE，窄口模得到的薄膜的透光性和撕裂強(qiáng)度始終優(yōu)于寬口模，因此，適宜采用窄口模進(jìn)行吹膜。

[1] 張玉霞譯. 塑料薄膜手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：38.