多層共擠吹塑機模頭的改進

唐本州

（廣東省粵東高級技工學校，廣東 汕頭 515000）

0　前言

多層共擠聚烯烴熱收縮膜（POF）是近年來出現的新型熱收縮包裝材料，是一種環保型包裝材料。塑料擠出成型是塑料制品的主要加工方法之一，它是通過擠出機的加熱和混煉使固態原料變成均勻的粘性流體，即在專用設備中將線性低密度聚乙烯（LLDPE）作為中間層，聚丙烯（PP）作為內、外層，經特殊工藝將內、中、外三層共同擠壓，在擠壓系統的作用下，以一定的壓力和速度連續地通過機頭而獲得一定的形狀，從而制成的具有高透明度、高收縮率及熱封性能良好的熱收縮薄膜。

但在生產過程中怎么保證薄膜厚薄均勻度，是生產過程中最難解決的問題之一。某熱收縮膜有限公司的設備所生產出的薄膜就出現厚度不均勻的現象。因質量上出現問題，導致許多客戶的流失，嚴重影響企業的經營發展。

筆者參與了對該設備的改進工作，對生產中遇到薄膜厚度出現不均勻的問題作出分析與調試，最后解決了這一生產難題。

1　準備工作

在參與此次工作前，為了慎重及少走彎路，在開始解決問題之前，我查找了有關資料，進一步分析了該設備的結構原理、生產工藝及其它各種條件，以防盲目的開展此次工作，造成不良后果。

1.1　設備的主要構造及作用

設備主要有以下幾部分組成；

主副塑料擠出機：高溫使塑料原料熔解擠出；

共擠模頭：熔解的原料通過模頭形成所需要的形狀（膜管成型）；

冷卻風環：由冷卻風環、鼓風機等組成，對共擠模頭出料口外風環冷卻；

冷卻水環：利用水外冷式的方法將膜管激冷定型；

牽引裝置：膜管經激冷定型后，引出輥對其第一次牽引，經人字板除水，然后由上輥第二次牽引至加熱系統；

吹脹加熱系統：采用遠紅外線加熱，將膜管加熱至所需溫度；

急冷定型穩泡冷卻：膜管經加熱系統加熱后吹脹至所需厚度后經第二膜泡牽引輥牽引至拉伸夾棍 （牽引拉伸過程自然冷卻），最后收卷等。

1.2　POF生產工藝流程：

原料輸送——熔體擠出——機頭膜管成型——膜管激冷定型（第一膜泡）——膜管第一次牽引——膜管除水——膜管第二次牽引——膜管預加熱——膜管溫度檢測——膜管牽引拉伸吹脹為第二膜泡——第二膜泡冷卻——制品展平——切邊——制品收卷。POF薄膜生產工藝流程簡圖如（圖 1、圖 2）所示。

圖1　生產工藝流程簡圖

圖2　設備效果圖

2　薄膜厚度不均勻原因及解決方案

2.1　薄膜厚薄不均勻的原因

膜管又稱第一膜泡成型的管坯，膜管的成型質量（如厚度偏差及物理和力學性能）直接影響第二膜泡能否正常成型及POF制品物理和力學性能及厚薄的均勻度。

傳統多層共擠模頭，雖然在?？诔隹诘牡谝荒す芄芘骺偤穸饶芸刂凭鶆驅ΨQ，但因多層共擠收縮膜（POF）的生產工藝較為特殊，是由三層物料粘附而成。 PP/PE/PP三層物料在模頭內部流體壓力不同，模頭內部的三層液態物料在夾縫流道匯口處難以控制均勻，導致第一膜管在經加熱通過第二次吹脹后，膜泡會出現厚薄不均勻的情況。因為PP、PE兩種料的膨脹系數不相同，PP與PE料在同等溫度加熱下，PP要比PE的膨脹比大，所以在二次吹脹時出現厚薄情況。

2.2　傳統工藝

對于以上情況，傳統調節厚薄的方法是以第二次膜泡的厚薄程度，在第一膜泡成形處采用冷卻風環進行厚薄調節。即利用局部檔風的方式進行控制，原理就是當膜管在不吹風時的部位冷卻速度要稍慢，而膨脹快，從而增大膜管較厚部位膨脹系數，以起到厚薄的調節，但此方法缺點是冷卻時穩定性差。

2.3　解決方案

因常規企業應用的模頭都難以控制膜管局部厚薄情況，通過在生產過程中對設備結構的仔細研究，筆者發現，通過改進模頭的?？诮Y構，在?？趫A周增加36顆內六角螺釘，起到調節模口出料的厚薄度，以達到第二次膨脹時PP/PE層的膨脹收縮比。從而解決膜管的成型的厚薄均勻度，提高了生產質量。

3　關鍵技術

多層共擠錐面疊加機頭是功能先進的塑料包裝薄膜成型的關鍵部件，是保證薄膜制品具有良好成型條件、優異性能和質量的關鍵環節。機頭設計必須充分考慮主流道、分支流道、料流分布流道以及環形流道的設計應達到一定壓縮比，確保料流分布均勻、流速相等。

模頭結構原理：

第一擠出機3出來的物料是聚丙烯（PP料），經過分配孔（6）-連接流道（21、19）-夾縫流道（9、7）-環形夾縫流道下部螺旋狀流道15。

圖3　模頭結構

第二擠出機2出來的物料是聚乙烯（PE料）。經過分配孔（5）-連接流道(20)-夾縫流道(8)-環形夾縫流道下部的螺旋狀流道15，最后經過匯流成形流道18出來形成PP/PE/PP薄膜，即內、外層為PP層，中間層為 PE層。（如圖3）所示。

4　實施改進措施

通常模頭的出料口（模芯14與?？?7間的間隙）采用十二顆M16螺釘進行對膜管厚薄的調節，但用此方法調節膜管時，厚薄范圍較難控制。因為這十二顆螺釘是用來調節?？谙鄬τ谀Ｐ镜目傮w位移量。

針對?？诮Y構，從原基礎上，在出口壁處車削出U型槽，并在模口圓周上等分鉆出36個M14螺紋孔，以利用M14內六角螺釘對?？诘膱A周形狀進行微量調節，（如圖4）所示，即通過用內六角板手對螺釘的擰緊，改變?？趦缺谛螤?，從而調節模口內壁與模芯的局部間隙大小。

圖4　改進前

圖5　改進后

?？诟倪M工藝：凹槽內側與外側尺寸比例應加工合理，內側太薄易產生塑性變形，損傷?？谛螤?。太厚則擰緊時，產生的反作用力會將凹槽外側頂變形，所以根據經驗得出，外側尺寸為21.5mm，內側厚度為14mm。內側厚度為20mm。增加 36個調節螺釘后，為了保護在對模口在進行微調時不損傷模口以及更有效的控制受力接觸面積，固在凹槽處附上厚度為6mm的墊圈。 （如圖 5）所示。

墊圈的安裝：墊圈安裝在?？赨型槽內壁，配合性質為過盈配合，通過查表，結合直徑250～315mm的最小過盈量為0.101mm，故墊圈的尺寸加工精度內徑可為 293，外徑為305±0.1（如圖 6所示）。

圖6　墊圈

圖7　模頭總裝圖

在對墊圈進行安裝前，先對墊圈進行電爐加熱，這樣能保證溫度的均勻。壓入前，結合面根據聯結要求均勻涂一薄層潤滑油，且控制墊圈與U型槽的垂直度，并控制足夠的壓入力。

U型槽內部安裝上墊圈的優點是可以改善?？谠跀Q緊受力變形時的彈性變形系數，且能減小在擰緊時的板手的用力。

5　改進效果

通過對模頭的改進，以?？谙路?6顆M14螺釘作為微調，能對二次吹脹后收縮膜產生的不均勻度進行合理調節。如下圖8所示為模頭出料時的不良效果。管坯中間層PE料在模頭出料時圓周右側局部厚度超過總厚度70%，所以在經過二次加熱吹脹成型后，收縮膜的右側厚度會超過平均值。

在對?？谔幐倪M后，可根據紅外線測厚裝置對薄膜檢測出的數據，利用內六角板手對管坯厚度不均勻的部位進行微調控制，保證膜泡在二次吹脹時厚度的均勻，調后產品成型結果達到如圖9所示。

圖8　PE層太厚

圖9　微調效果

紅外線測厚系統主要功能是實時測量出薄膜的厚度，并在電腦上顯示出圓周的厚薄軌跡，直觀的反映出當前生產薄膜的厚度和均勻情況。根據測量結果，生產人員可以在不用損傷薄膜產品的情況下方便地調整模頭，使產品具有更高的厚度均勻度，從而更好的保證產品質量及完整性。

6　結束語

這次在參與某熱收縮膜有限公司的生產改進中，我與該廠的技術員一起，通過了對模頭結構的改進，較好的解決產品厚薄的不均勻性，降低廢膜的產生率減少原材料的損耗。從而提高產品性能，確保熱收縮膜質量優良，降低能量消耗，提高薄膜生產效率，為該廠創造了一定的經濟效益。

【參考文獻】

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