双挤压模可使包装膜和吹塑制品的层数成倍增加

newmaker    来源：PT现代塑料

欢迎访问e展厅 展厅 2 塑料挤出机展厅 片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ... 双挤出薄膜和吹塑容器的生产厂家始终处于这样的压力下：即不断改善其产品性能，降低其产品成本，要求他们延长其包装产品的储存期限，生产出弹性更好、强度更高、且成本更低的薄膜。双挤出产品结构上更耐屈服、更经济。 通过双挤出可提高聚合物的某一特定性能，弥补一些聚合物在某些方面的不足，从而使薄膜结构中每一聚合物性能均达到最好。为此，包装材料生产厂家需要能够加工多种复合层结构、且生产成本低的万能加工仪器。 使用更多层数以增强膜结构 使用专用挤出机将更多 的层数进行复合可以获得弹性更好的产品，且更节约成本。如,可将离子交换树脂表层分解成两层，其中一层用一种比较便宜的通用树脂取代价格比较昂贵的离子交换树脂，仍能够达到离子交换树脂的作用。 通过这种方式，在某一结构中增加更多的层数，可使膜更加结实、更加经济。用两层薄薄的尼龙夹一层EVOH 形成的薄膜具有很好的阻断性能，且保持了尼龙的耐刺性能和良好的强度。聚酰胺层给EVOH提供了骨架层，因而改善了这种膜结构的抗弯曲龟裂性能。用于肉类食品包装的薄膜，将EVOH和尼龙相互复合，可以更好地阻断气味和氧气的传播。 将一层分成两层，能够改善最终产品的结构和力学性能，增加层数也可增强阻断性能。如，与双层贴合中的每层尼龙相比，双层结构阻断性能好，且用此制成的包装膜柔软，抗弯曲、龟裂性能好，结构不对称时不易卷曲。同样，使用两薄层EVOH取代一厚层，可减少小孔，提高密度。 据统计，双层的尺寸稳定性要优于一层的结构，这是因为在这种膜中任何厚度上的偏差均被邻近层的同种材料所弥补。因此，这种复合层结构改善了性能，减少了表面张力，薄膜更易于加热成型。 有关新型双挤出以膜概念 有一项新的、致力于双挤出膜和吹塑膜的研究正在进行中，由此诞生了一项新的专利，称之为双螺杆体系(DSS)。DSS在每层膜中有两个相同的螺旋流，在模具的两个相对面上沿相反方向流动，这种分层方式使得加工者能够在不花钱增加设备的情况下增加层数以改善制品的性能。将每一单层划分为两个独立的层有利于改善每种材料层的结构，改善其力学性能。一台5层 DSS 吹塑模压机能够加工出10层的半成品。　 针对传统的叠放膜进行的改进是双层膜，一层膜带有两个相同的、在两个相对面上沿相反方向流动的螺旋流，因而改善了特定层规格的稳定性和整个层面规格的均一性。这是因为任何潜在高位在同一膜中均有邻近的、相对应的低位。当两层相互结合时，一层中的规格偏差被另一层所抵消。在一层膜中结合两个螺杆，未曾增大模具的复杂程度，也未曾增大加工模具的费用。 在膜中形成温度—混合通道，以消除物料交叉流动中材料性能的不同，每个螺杆由两个料口送料，使均一的熔体借助流道中的热量和黏度进入螺杆， 通道壁上的冷的、流速慢的物料被夹在热的熔融的物料中，由于热的熔融的物料对流道有润滑作用，因而不会由于黏度的不同而产生流动不均的趋势。这种结构改善了混合效果，从而有利于挤出层规格的控制。另外，切换树脂种类和改换树脂颜色均可快速完成。 使用传统模具中，改换树脂颜色是一个逐渐变化的过程，树脂颜色在各端口中快速变淡，但每一端口中形成一个连续的、明显的段带，并持续较长的时间；使用流动—混合通道，在较短的时间内，物料颜色即与周围全部环境达到一致。树脂品种切换中的情况是一样的。 DSS使用了一个叫锥形锁Taper-Lock 的装置，这种装置在传统模具中多年来一直是必不可少的，锥形锁Taper-Lock消除了模具泄漏的几率，很好地确保了加工出的层膜直径的统一。DSS 的每一面固定在一个锥子上，这个锥子与组成模的另一板相互联接，这种接合使得模具重新组装非常容易 膜的比较 与其它的圆柱模相比，DSS改善了流线，没有急转弯，因而不易形成死角。 传统的圆柱吹塑共挤出膜有死区，导致物料降解；另外，在一个圆柱5层膜中，聚合物/金属接触面积，外层面积比内层面积大5～8倍， 不仅滞留时间长，而且限制了 膜的层数。 表1给出了新型DSS设计之后的概念与目前所用堆模的比较情况，这两种设计均使在垂直于模具轴的模板上的聚合物分配系统重新定向，但新概念设计中有两个独立的分配面，用于每层被挤出的聚合物，新膜中的每个层面均与螺旋流系统相联接，螺旋流系统将聚合物分配在整个螺旋流中， 这就确保了聚合物能够均匀地分配于整个体系中，避免了由于膜中心先流出而在挤出膜上形成银纹。在两种设计中，一旦聚合物被分流，它能够迅速流向模中心，并在膜中心处改变流向，沿轴向进行流动。轴向流束起始于内层，然后层数不断增加至填满整个构件，最后出膜。 可通过将每一单独的层分解成两层，对其结构进行增强并改善其力学性能。在相同厚度的情况下，复合层结构的膜比单层结构的膜强度大。相应地，双挤出膜具有较高的熔体强度，因而能够以较高的速度进行挤出，且不产生气泡。复合层传统膜一般在相邻层的接合处有结合点。然而，对于双层分配螺旋流体系，其制件尺寸偏差降低，因为两个螺旋流中送出的样量是相同的。 规格偏差试验 对三层120mm DSS吹出膜整个膜及层与层之间的规格偏差进行测试。某膜设计以25%/10%/65%比例加工尼龙/线/ LDPE复合膜，额定加工能力为70 kg/h，挤出机是3个 50mm 通用单螺杆。进行此项分析的主要目的是研究将层进行分离是否在传统叠膜（没有分层）的基础上性能有所改善。由于叠层已经被证明可降低规格尺寸偏差，所以整个规格尺寸偏差得到极大的改善，但由于双挤出中层与层之间规格偏差比整规格尺寸偏差更重要，所以为了保证膜的阻断性能的均一，主要控制的是层的厚度。 阻隔性能 膜的阻隔性能与其厚度成正比。如果阻断层有薄有厚，则其阻断性能只能达到最薄处的阻隔能力。加工者为了弥补薄处的阻隔能力，不得不将整个阻隔层的厚度加厚，这必然增大材料消耗量，因而降低了其收益。此外，膜的整个尺寸规格控制较好时，无需对层与层之间的规格过分严格要求。 层—层复合膜的厚度是在不加结合层时进行测试的，这时每一阻隔层能够分离开，因而单独进行测试。 设计、加工上弹性增加 挤出不同品种树脂的能力越大，在同一条生产线上设计、生产不同结构膜的能力则越高，加工中在不花钱增购设备的情况下，可利用万能仪器增加膜的层数。DSS的分流层概念使得在不增加膜费用的情况下可提高膜的性能。 吹膜中增加层数的设计使得一条生产线的加工多样性增强，即在一条生产线上可加工更多品种的聚合物，加工多种结构的膜，它可在不修改膜的几何尺寸的情况下开发出新的品种投入市场，以满足市场不断变化的需求。此外，使用多层复合可节约成本，因为可将较为昂贵的层进行分解，代之以较为便宜的材料。 就三层DSS体系试验的结果表明：聚烯烃树脂整体膜偏差不超过±5 %，阻断材料的偏差不超过±6%。层与层之间的偏差略微大些，为±8%，层与层之间的偏差较一般堆膜的略大些。 DSS使一膜中的层数成倍增加，但其费用并未成倍增加。传统膜每层均为一个单层模，而DSS中，每一膜有两层膜。DSS双挤出膜一膜中能够加工成倍层数，改善了物料的流线、熔融物的混合情况及绝热情况。 用户对包装的需求是不断变化的，具有生产多层膜的能力使得加工者具有了满足不同加工需求的能力，而无需为了满足市场不断变化的需求而增购大型的设备。 在美国、亚洲、南美洲和欧洲，双螺流体系已经用于双挤出膜加工中。该公司最近将两台350mm，5层DSS双挤出机发货给一加工商，该加工商在南美洲和欧洲均有生产装置，这两套装置均是专门生产食品包装膜的，挤出机主要用于加工含有EVOH和尼龙的阻断膜，同时在不作膜改动的情况下也可加工聚烯烃。 表2给出了该膜系在美国的运行情况。 就该机进行大量试验，收集其工艺数据，包括压力、规格偏差、从一种颜色切换成另一种颜色时所需要的持留时间及对不同品种树脂的兼容性。表2给出了加工商提供的加工能力360 kg/h机的试验数据。 层与层之间偏差的测定是：加工LDPE与尼龙6复合层（中间没有粘合层），然后将尼龙层与LDPE分开（由于它们之间没有粘合），用标尺测试分离层的尺寸。 兼容性试验是通过评价不同品种的树脂在不同层中所占的百分比及至何处为界面稳定。最极端的情况是在D层中以总量的3%加工熔指4.5的接合树脂，而其它层仍保持其最大加工量加工熔指0.2的LLDPE。由于各层之间粘度相差巨大，使得接合层非常薄，界面极为不稳定，但DSS模系中不会出现导致界面极为不稳定的V形流动现象。(end)

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