在吹膜工藝中,膜泡在(zài)從進入風環到達到最大直徑之間的不穩定性是薄膜產生折(shé)皺的(de)主要原因。膜泡在吹脹牽引的過程中若出現任何微小的中心偏離(lí)現象,都會導致膜泡(pào)在碰到人字夾板(collapsing frame)和牽引輥時,其接觸部分會在長度上產(chǎn)生很大的差異,進而(ér)收卷時在膜泡(pào)上交替出現張緊帶和鬆弛帶,而在鬆弛帶處往往很容易(yì)產(chǎn)生折皺。
樹(shù)脂越(yuè)硬、結(jié)晶度越高,就越容易形成折皺,而且由於(yú)張緊帶不容易伸展,產生的折皺也(yě)越難以消除。因此,由HDPE、尼龍、聚酯、聚苯乙烯和聚碳酸酯製得的薄膜要比軟質樹脂,如LDPE、LLDPE和EVA等製得的(de)薄膜更容易形成折皺。
控製熔體溫度
膜泡的(de)移動是由熔體溫度(dù)的隨機變化引(yǐn)起的,而(ér)聚(jù)合物的結晶度越高,其熔體模量對熔體溫度的變化也越敏感。另外,風環和內冷係統(IBC係統)出現控製(zhì)故障也(yě)可能會引起膜泡的偏移(yí),但這些故障(zhàng)卻(què)比較容易診斷和校正。
保持擠出熔體溫度的穩定均衡,可有效防止膜泡的偏移。此時(shí),應當檢查並(bìng)調節螺筒溫度的設定分布,在不(bú)影響物料輸送的同時,將螺筒生成的(de)熱量盡可能多且快(kuài)地傳遞給物料(liào)。
通常,傳(chuán)熱過程發生在從螺杆的加(jiā)料(liào)段到大部分均化(huà)段這一範(fàn)圍內。通過傳熱可提升固體物料的流(liú)動性並軟化物料,從而減少摩擦熱的生成。
螺杆產生的摩(mó)擦剪切熱通常(cháng)會造成局部的非均勻過熱,從而(ér)使該區域的熔體溫度(dù)高於(yú)其他區域,形成離散域。當處於離散域(yù)內的熔體從(cóng)口模擠出時,會與風環冷卻(què)裝置起反(fǎn)應,影響風環冷(lěng)卻,從而導致膜泡偏移(yí)。這(zhè)一問(wèn)題可通過(guò)在加(jiā)工初期生成更多的傳導熱來解決,因為這(zhè)樣能夠(gòu)降低物料在螺杆壓縮段的熔體粘度,從而減少作用於熔體(tǐ)上的剪(jiǎn)切熱。
“溫-熱-冷-溫” 的溫度(dù)分布有利於穩定熔體的(de)擠出溫度。在加料段,熔體溫度(dù)的設置應當聽從樹脂供應商的推薦,壓縮段的(de)溫度設置應當比初始設定溫度高10~37.8℃,而在壓縮段(duàn)的末段和計量段的前段,其溫度(dù)設定要比初始設定溫度低10~37.8℃。最後,再將出料口的溫度調整到初始設定溫度,以利於擠出。如果調節溫(wēn)度仍無法解決問題,有時改變一下螺杆的設計或對螺杆螺紋進行表麵修複可能會減(jiǎn)少剪切熱,提高(gāo)擠(jǐ)出溫度的穩定性。
溫度的隨機變(biàn)化容易使更多的熱膜泡暴露在冷空氣中,可能會增大吹脹比(BUR)。雖然通過減少(shǎo)暴露於冷空氣中無支撐膜泡的麵積,可降低膜(mó)泡對(duì)擠出溫度發生(shēng)微(wēi)小變化的靈敏(mǐn)度,從而減少吹脹比,但這同時也會降低折(shé)徑(layflat width)。
如果模頭和所需的折徑都是既(jì)定的,而且是加工那些硬質樹脂,如尼龍、丙稀腈共聚物或者聚碳酸酯(PC),而這些樹脂隻能(néng)在非常小的吹脹比下才能實現連續生產,這時可(kě)以通過增大風環內膜泡直徑的辦法來減少冷卻麵積,同時又不會降低折徑。
通過使用帶有調節上唇呈錐形延伸的(de)風環,也可增(zēng)大風環內膜泡的直徑,這是由於膜泡在這裏基本不受主冷氣流的支撐。而中部的錐形風環唇越長,調節上唇可(kě)設置的口徑也就越大,效果(guǒ)也越明顯。另外,也可以采用一對堆疊在一起的風環,並且要求位於上麵(miàn)的風環略大於下麵,或者其中一個風環的(de)尺寸大於模頭尺寸等措施來達到增大膜泡直徑的目的。
保持膜(mó)泡穩定
如果通過保(bǎo)持擠出(chū)熔體溫度的穩定均衡(héng)、減少膜泡的冷卻(què)麵積等措施仍不能消除由於(yú)膜泡的偏移所造成的折皺,就隻能采用機械(xiè)方法來保持膜泡(pào)的穩定。最常用的穩定裝置是(shì)膜泡(pào)導向輥筒(bubble guides made ofrollers)。對於軟質膜材(cái)料,如LDPE等(děng),它們通常不易產生折皺,因此可以使用木板條固定(dìng)來穩定膜泡。
IBC係統(tǒng)提供的籠式膜泡穩定架也是保持膜泡穩定(dìng)的一種非常有效的方法(fǎ),而若使用的是硬(yìng)質樹脂材料,還需要(yào)添加一個更堅實的圓形穩定架來(lái)防止膜泡左右晃動,同時將膜泡穩定架置於冷凝線之上。
也可以在膜泡的內部裝置一些比較先進的帶有兩麵或四麵人字(zì)夾板的膜泡穩定裝置(zhì)。一種(zhǒng)是膜內延展設備(internal bubble spreader),該設備(bèi)由模頭開始(shǐ),在膜泡完全收卷之前可通過其特(tè)殊的手臂裝置對膜泡進行預成型,從而消除折痕。另一種穩定裝置是(shì)膜內(nèi)旋轉筒(internal bubble mandrel),該裝置在使(shǐ)用前經過水冷,可(kě)保證熔體(tǐ)在加工過(guò)程中不會黏附其上。值得注意的是,膜內旋轉(zhuǎn)筒需要分別控製旋轉筒上部和下部的膜內壓力(lì)。
如果采取上述措施仍不能消除折皺(zhòu)現象,最後(hòu)的辦法是改變(biàn)人字夾板的(de)設計。采用兩麵人字夾板進行收卷(juàn)時(shí),由於人(rén)字夾板的兩側是不對稱的,膜(mó)泡一部分的收卷速度會比其他部分更快。解決辦法是增大夾板的長度(dù),使接觸人字(zì)夾板的膜泡部分在其圓周上更加均勻,但同時也需要克服更多的摩擦阻力。摩擦力小的導輥或經潤滑的表麵可減少摩擦阻力,但這需要(yào)進行保養和定期清洗,否則同樣(yàng)會產(chǎn)生折皺現象(xiàng)。
經過鉸接或樞(shū)接的四麵收卷(juàn)係統可使膜泡的橫截麵呈正方形,這樣,即使(shǐ)是用PP、尼龍或PC等(děng)樹脂加(jiā)工非常硬的薄膜材料,也可保證(zhèng)膜泡更加穩定均勻,從而避免產生折皺。不(bú)過,這一過程同樣要(yào)求表麵的(de)摩擦阻(zǔ)力(lì)必須非常小。