口模間隙對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]。擠出吹塑薄膜生產設備經過數十年發展，其主要部件已經基本定型。生產企業多要求薄膜生產設備具有通用性，以便能夠根據市場需求生產不同種類的薄膜，或根據原料價格的變化選擇不同的樹脂,從而降低生產成本，增強市場競爭力。因此，同一條擠出吹塑薄膜生產線常用來生產不同種類的薄膜。不同種類的 PE 樹脂[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，從工藝參數到口模尺寸都會有所變化。通常對不同種類 PE擠出吹塑的工藝參數（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，但關于口模、風環、濾網等部件對薄膜的影響卻研究得不夠充分。實際上，吹塑薄膜的性能不僅與生產工藝參數有關，還與上述部件有關。本工作選擇了對擠出吹塑薄膜影響較大的口模間隙為研究對象，分別用間隙為 1，2 mm 的口模進行吹膜試驗，考察了口模間隙對 LDPE，LLDPE 薄膜性能的影響。

1 實驗部分

1.1 原料

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

1.2 主要儀器與設備

SJ-30 型吹膜機，大連市旅順擠出機廠生產。WGT－S 型透光率、霧度測定儀，上海精密科學儀器限公司生產。Instron 3366 型電子萬能材料試驗機，美國 Instron 公司生產。

1.3 工藝流程

將樹脂加至擠出機，在螺桿輸送、剪切和加熱作用下樹脂熔融。熔融物料通過濾網、多孔板，從機頭圓環形口模連續擠出，呈厚度均勻的環形膜管。從機頭下部將適量壓縮空氣吹入膜管內，使其徑向吹脹，同時被牽引機架上部牽引輥加緊縱向牽伸。位于機頭上部的冷卻風環將冷風吹向膜泡外表面，使膜泡冷卻并在牽引膜泡周圍空氣繼續冷卻下定型，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，薄膜經導向輥被卷曲成膜卷。

1.4 分析測試

直角撕裂強度按 QB/T 1130—1991 測定。透光率和霧度按 GB/T 2410—2008 測定。

2 結果與討論

2.1 口模間隙對 LDPE 薄膜性能的影響

在口模溫度為 165 ℃、吹脹比為 1.64～3.28 的條件下進行了 LDPE 擠出吹膜試驗，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 LDPE 薄膜光學性能和撕裂強度的影響。

2.1.1 光學性能

由圖 1a 看出：吹脹比小于 2.0 時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 薄膜的光學性能多數情況下優于窄口模。

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

2.1.2 撕裂強度

圖 2 不同口模間隙得到的 LDPE 薄膜的橫向和縱向撕裂強度對比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，寬口模薄膜的橫向撕裂強度比窄口模高，在吹脹比小于 2.0 或大于 3.0 時，寬口模薄膜的橫向撕裂強度低于窄口模。由圖 2b 可以看出：吹脹比小于 2.5 時，寬口模薄膜的縱向撕裂強度低于或基本等于窄口模，吹脹比大于 2.7 時，寬口模薄膜的縱向撕裂強度高于窄口模。綜上所述，寬口模得到的 LDPE 薄膜的橫向和縱向撕裂強度在通常的吹膜條件下優于窄口模的薄膜。

2.2 口模間隙對 LLDPE 薄膜性能的影響

在口模溫度為 205 ℃、吹脹比為 1.8～3.3 條件下進行了 LLDPE 擠出吹膜試驗，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 LLDPE 薄膜光學性能和撕裂強度的影響。

2.2.1 霧度

由圖 3 看出：在整個吹脹比變化范圍內，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 撕裂強度

由圖 4 可以看出：無論是縱向還是橫向，窄口模（1 mm）得到的 LLDPE 薄膜的撕裂強度都高于寬口模（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度對比Fig.4 Comparison of tear strength in transverse and machine direction of the LLDPE film through different width of die gap

3 結論

a)對于 LDPE，寬口模得到的薄膜的透光性和撕裂強度在通常的吹膜條件下優于窄口模，因此，適宜采用寬口模進行吹塑。

b)對于 LLDPE，窄口模得到的薄膜的透光性和撕裂強度始終優于寬口模，因此，適宜采用窄口模進行吹膜。

[1] 張玉霞譯. 塑料薄膜手冊[M]. 北京：化學工業出版社，2006：38.