我國塑料包裝工業起步于“八五”期間,伴隨著改革開放和國民經濟的高速發展,以及出口產品的增長,使之對產品包裝提出更高的要求,各種熱收縮膜的生產開始蓬勃發展起來,如,PVC、PE、PP等包裝材料應運而生特別是采用PVC塑料包裝材料有其獨特的優點,價低,可以進行表面彩色印刷,鮮艷的圖案等,己被廣泛應用于無毒食品,飲料瓶,和工業方面的包裝等正是這樣,國家在“九五”期間將包裝材料列為發展方向。目前全國各地都在相繼上馬,大力發展熱收縮膜包裝工業,因此本文的論述將提供生產實踐方向的有關資料,為塑料包裝材料的發展作一點有益的工作。’
二、PVC熱收縮膜生產工藝過程
1.PVC熱收縮膜的生產主要采用擠出工藝方法,原料經過高速混合后進入擠出機,經過塑化后的熔融料進入機頭模具中,經吹脹后形成薄膜,再經縱橫向拉伸和熱水處理后定型得到需要的熱收縮膜。雙向拉伸的PVC薄膜其基本原理是,原料加熱到玻璃化溫度以上,熔融點溫度以下拉伸的目的是使原料中的分子鏈進行取向,再經過熱定型處理即分子鏈“凍結”起來,在使用時,加溫10O~120~C時,分子鏈由“凍結”狀態到“釋放”狀態進行雙向收縮,從而達到我們“目的”要求。目前對于PVC雙向拉伸膜主要有“泡管法和“逐次拉伸法”,而廠家多用“泡管法”生產熱收縮膜。本文重點論述泡管法”生產PVC熱收縮膜工藝技術方面的有關問題。
2.生產工藝流程簡圖:
原料樹脂和液態助劑等,經40~60月不銹鋼網過篩后,進入混合機1中,在充分混合均勻
后,例入高速捏合機2中,一般應加熱到40~5O℃,或完全靠自身摩擦熱當達到65~75℃
時,加入己過篩后的液態助劑,當溫度升至100~110℃時,再加入固態助劑所有助劑和樹脂經過充分膨化后,在溫度達到140~145~C時,將物料放入冷攪機3中繼續攪拌,溫度降至40~45X2時,進行放料,進入擠出機4中。擠出機為單螺桿漸變形結構,物料在進行加溫加壓塑化,熔融料進入機頭模具5中,并給予P一1.0--2.5kg/cm充氣,使之吹脹橫向拉伸。牽引膠鋼滾進行縱向拉伸后進入熱定型裝置9進行“分子鏈凍結”。該裝置內水溫控制在90~95℃,進行調整。在吹脹膜泡管“AB”段應進行不定期補氣,以保持泡膜的尺寸和厚度均勻一致,再經牽引和卷曲使之完成全部生產工藝過程。整個工藝過程的溫度、時間、壓力,應由儀表和計算機進行自動控制,旋轉機頭進行薄膜厚度的自動調整;使嗣品厚度可達0.02~0.04m/m士0.001
三、主要設備及參數選擇
1.主要設備的選擇:
熱收縮膜生產所需設備,主要有混合機,高速捏合機,冷攪拌機,擠出機等。
a.混合機
其主要作用是分別將樹脂和液態助劑經過混合機進行過篩.篩網為40~6日,材料為1Crl8Ni9在進行充分混合后,分別進入下一工序混合機的容量可選擇在50~1001
b.高速捏合機
其主要作用是對樹脂、液態,固態助劑等,進行加熱,摩擦、混合、膨化、及液態
助劑的滲透,消除水份和低分子揮發物,之后當達到140145℃時,進入下
—工序。高速擔合機的轉速一般在30~500rpm,其容量應根據生產能力進行匹配計算,一般選擇為2001,5001,750三種。
c.冷攪拌機
其主要作用是將物料在高溫下從高速攪合機中進入該裝置,作進一步混合,以低溫下完成,混合過程的擴散,對流剪切,溶脹作用。并使各分子間進行滲透。經過15~30分鐘的低速冷攪,使塊狀、團狀的混合料被打碎,均勻的進一步混合至45℃放料。值得指出的是,在實際生產中,應根據配料的種類和使用要求來掌握上述混合效果無論從物理、力學和化學性能的變化來判斷,混合效果應達到以下幾點目的和要求。①混合過程中應盡量增大不同原料組分間的接觸面,減少物料的平均厚度。②物料各種組分的接觸面應當均勻分布在被混合的物料中。③混合物料的任何一部分的組成比例與整體比率是一致的,即所有部位都是均勻一致性。d.單螺桿擠出機生產PVC熱收縮膜所選用的擠出機一般沒有太特殊的要求,采用漸變型單螺桿即可,根據生產計算進行選擇。擠出機必須配有機筒外冷卻裝置,一般采用小型風機,分段進行冷卻調節溫度。螺桿內部應有冷卻水孔道,在加料進口座,也應通冷卻水進行冷卻。螺桿參數的設計是整個擠出機關鍵的內容。
2.主要參數的選擇。
a.螺桿長經比(L/]3):
對于混合粉料的加工塑化,要求增大L/D,可以提高物料的混合,剪切,和鞭化能力,并使出料穩定,還可產生較大的機頭壓力,增加制品密實程度,提高物理機械性能,螺桿加長可以相應減少逆流和漏流,提高生產率,但是螺桿加長也帶來自重彎曲極易刮壞機筒頭部,目前較理想的L/D選擇在24~26之間。
b.螺桿壓縮比;
壓縮比大小對產品的密實性和排除物料中的水分能力有直接關系,但過大的e將降低螺桿的機械強度,可用下列公式進行計算。s=0.93皂h~螺桿加料段螺槽深度(ram)h~螺桿均化段螺槽深度(ram)
c_螺桿頭部結構:
熔融物料從螺槽進入流道時,將發生料流突然由螺旋運動變為直線運動,料流速度中心
處快于機筒壁處,滯流常會引起PVC由過熱而產生分解。為防止局部過熱,并使料流平穩流向機頭正確設計螺桿頭部十分關鍵,設計者常忽略這一點,造成PVC過熱分解。平頭結構,頂端有死角易使料流停滯引起熱分解。尖頭結構使機筒壁料流不易停滯而使料流速度走向一致性。也有采用帶螺紋的尖頭結構,自潔性強,一般用于電纜擠出,見下圖所示。
d.螺桿與機筒材料選擇:
目前根據多數制造廠家的情況,綜合對二者材料的選擇,采用45#鋼、40Cr鋼、8CrMoA1A鋼,均需經氮化處理,加工PVC表面鍍硬鉻,厚0.04~0.06m/m并經拋光處理。
e.機筒壁厚的確定
對于加工PVC材料的擠出過程中,機筒將要承受350~~00"C高溫和~00~500kg/cm機
頭壓力,因此除對材料進行受壓計算外保證足夠的機械強度和剛度外,還應考慮機筒的熱慣性,不使擠出工藝溫度產生較大波動。