多層共擠吹塑機(jī)模頭的改進(jìn)

唐本州

【摘 要】多層共擠聚烯烴熱收縮膜（POF）是近年來(lái)出現(xiàn)的新型熱收縮包裝材料。而設(shè)備中關(guān)鍵部件“多層共擠裝置”（模頭）的結(jié)構(gòu)將直接影響著產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)模頭的改進(jìn)，在模口的圓周上增加36個(gè)螺紋孔，以利用螺釘進(jìn)行對(duì)模口的微調(diào)，從而提高POF膜管厚度的均勻性，改善了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】POF；三層共擠；吹塑機(jī)；模頭；微調(diào)

中圖分類(lèi)號(hào)： TQ320.52；TP183 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）03-0236-003

Improvement of Multilayer Coextrusion Blow Molding Machine Die

TANG Ben-zhou

（Guangdong Yuedong Advanced Technical School， Shantou Guangdong 515000， China）

【Abstract】Multi-layer co-extruded polyolefin heat shrinkable film （POF） is a new type of heat shrinkable packaging material appearing in recent years. The key component of the equipment， “multi-layer co-extrusion device” （die） structure will directly affect the quality of the production of the product. In this paper， through the improvement of the traditional die， 36 threaded holes are added on the circumference of the die to make fine adjustment of the die using screws， so as to improve the thickness uniformity of the POF film tube and improve the production quality of the product.

【Key words】POF； Three-layer coextrusion； Blow molding machine； Die； Fine-tuning

0 前言

多層共擠聚烯烴熱收縮膜（POF）是近年來(lái)出現(xiàn)的新型熱收縮包裝材料，是一種環(huán)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(guò)擠出機(jī)的加熱和混煉使固態(tài)原料變成均勻的粘性流體，即在專(zhuān)用設(shè)備中將線(xiàn)性低密度聚乙烯（LLDPE）作為中間層，聚丙烯（PP）作為內(nèi)、外層，經(jīng)特殊工藝將內(nèi)、中、外三層共同擠壓，在擠壓系統(tǒng)的作用下，以一定的壓力和速度連續(xù)地通過(guò)機(jī)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(chǎn)過(guò)程中怎么保證薄膜厚薄均勻度，是生產(chǎn)過(guò)程中最難解決的問(wèn)題之一。某熱收縮膜有限公司的設(shè)備所生產(chǎn)出的薄膜就出現(xiàn)厚度不均勻的現(xiàn)象。因質(zhì)量上出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致許多客戶(hù)的流失，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)營(yíng)發(fā)展。

筆者參與了對(duì)該設(shè)備的改進(jìn)工作，對(duì)生產(chǎn)中遇到薄膜厚度出現(xiàn)不均勻的問(wèn)題作出分析與調(diào)試，最后解決了這一生產(chǎn)難題。

1 準(zhǔn)備工作

在參與此次工作前，為了慎重及少走彎路，在開(kāi)始解決問(wèn)題之前，我查找了有關(guān)資料，進(jìn)一步分析了該設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、生產(chǎn)工藝及其它各種條件，以防盲目的開(kāi)展此次工作，造成不良后果。

1.1 設(shè)備的主要構(gòu)造及作用

設(shè)備主要有以下幾部分組成；

主副塑料擠出機(jī)： 高溫使塑料原料熔解擠出；

共擠模頭：熔解的原料通過(guò)模頭形成所需要的形狀（膜管成型）；

冷卻風(fēng)環(huán)：由冷卻風(fēng)環(huán)、鼓風(fēng)機(jī)等組成，對(duì)共擠模頭出料口外風(fēng)環(huán)冷卻；

冷卻水環(huán)：利用水外冷式的方法將膜管激冷定型；

牽引裝置：膜管經(jīng)激冷定型后，引出輥對(duì)其第一次牽引，經(jīng)人字板除水，然后由上輥第二次牽引至加熱系統(tǒng)；

吹脹加熱系統(tǒng)：采用遠(yuǎn)紅外線(xiàn)加熱，將膜管加熱至所需溫度；

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

1.2 POF生產(chǎn)工藝流程：

原料輸送——熔體擠出——機(jī)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(yù)加熱——膜管溫度檢測(cè)——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。

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(chēng)第一膜泡成型的管坯，膜管的成型質(zhì)量（如厚度偏差及物理和力學(xué)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(xué)性能及厚薄的均勻度。

傳統(tǒng)多層共擠模頭，雖然在模口出口的第一膜管管坯總厚度能控制均勻?qū)ΨQ(chēng)，但因多層共擠收縮膜（POF）的生產(chǎn)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(nèi)部流體壓力不同，模頭內(nèi)部的三層液態(tài)物料在夾縫流道匯口處難以控制均勻，導(dǎo)致第一膜管在經(jīng)加熱通過(guò)第二次吹脹后，膜泡會(huì)出現(xiàn)厚薄不均勻的情況。因?yàn)镻P、PE兩種料的膨脹系數(shù)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(shí)出現(xiàn)厚薄情況。

2.2 傳統(tǒng)工藝

對(duì)于以上情況，傳統(tǒng)調(diào)節(jié)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(fēng)環(huán)進(jìn)行厚薄調(diào)節(jié)。即利用局部檔風(fēng)的方式進(jìn)行控制，原理就是當(dāng)膜管在不吹風(fēng)時(shí)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(shù)，以起到厚薄的調(diào)節(jié)，但此方法缺點(diǎn)是冷卻時(shí)穩(wěn)定性差。

2.3 解決方案

因常規(guī)企業(yè)應(yīng)用的模頭都難以控制膜管局部厚薄情況，通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)的仔細(xì)研究，筆者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改進(jìn)模頭的模口結(jié)構(gòu)，在模口圓周增加36顆內(nèi)六角螺釘，起到調(diào)節(jié)模口出料的厚薄度，以達(dá)到第二次膨脹時(shí)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(chǎn)質(zhì)量。

3 關(guān)鍵技術(shù)

多層共擠錐面疊加機(jī)頭是功能先進(jìn)的塑料包裝薄膜成型的關(guān)鍵部件，是保證薄膜制品具有良好成型條件、優(yōu)異性能和質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)頭設(shè)計(jì)必須充分考慮主流道、分支流道、料流分布流道以及環(huán)形流道的設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到一定壓縮比，確保料流分布均勻、流速相等。

模頭結(jié)構(gòu)原理：

第一擠出機(jī)3出來(lái)的物料是聚丙烯（PP料），經(jīng)過(guò)分配孔（6）-連接流道（21、19）-夾縫流道（9、7）-環(huán)形夾縫流道下部螺旋狀流道15。

第二擠出機(jī)2出來(lái)的物料是聚乙烯（PE料）。經(jīng)過(guò)分配孔（5）-連接流道（20）-夾縫流道（8）-環(huán)形夾縫流道下部的螺旋狀流道15，最后經(jīng)過(guò)匯流成形流道18出來(lái)形成PP/PE/PP薄膜，即內(nèi)、外層為PP層，中間層為PE層。

4 實(shí)施改進(jìn)措施

通常模頭的出料口（模芯14與模口17間的間隙）采用十二顆M16螺釘進(jìn)行對(duì)膜管厚薄的調(diào)節(jié)，但用此方法調(diào)節(jié)膜管時(shí)，厚薄范圍較難控制。因?yàn)檫@十二顆螺釘是用來(lái)調(diào)節(jié)模口相對(duì)于模芯的總體位移量。

針對(duì)模口結(jié)構(gòu)，從原基礎(chǔ)上，在出口壁處車(chē)削出U型槽，并在模口圓周上等分鉆出36個(gè)M14螺紋孔，以利用M14內(nèi)六角螺釘對(duì)模口的圓周形狀進(jìn)行微量調(diào)節(jié)，（如圖4）所示，即通過(guò)用內(nèi)六角板手對(duì)螺釘?shù)臄Q緊，改變模口內(nèi)壁形狀，從而調(diào)節(jié)模口內(nèi)壁與模芯的局部間隙大小。

模口改進(jìn)工藝：凹槽內(nèi)側(cè)與外側(cè)尺寸比例應(yīng)加工合理，內(nèi)側(cè)太薄易產(chǎn)生塑性變形，損傷模口形狀。太厚則擰緊時(shí)，產(chǎn)生的反作用力會(huì)將凹槽外側(cè)頂變形，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出，外側(cè)尺寸為21.5mm，內(nèi)側(cè)厚度為14mm。內(nèi)側(cè)厚度為20mm。增加36個(gè)調(diào)節(jié)螺釘后，為了保護(hù)在對(duì)模口在進(jìn)行微調(diào)時(shí)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：墊圈安裝在模口U型槽內(nèi)壁，配合性質(zhì)為過(guò)盈配合，通過(guò)查表，結(jié)合直徑250～315mm的最小過(guò)盈量為0.101mm，故墊圈的尺寸加工精度內(nèi)徑可為293，外徑為305±0.1（如圖6所示）。

在對(duì)墊圈進(jìn)行安裝前，先對(duì)墊圈進(jìn)行電爐加熱，這樣能保證溫度的均勻。壓入前，結(jié)合面根據(jù)聯(lián)結(jié)要求均勻涂一薄層潤(rùn)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(nèi)部安裝上墊圈的優(yōu)點(diǎn)是可以改善模口在擰緊受力變形時(shí)的彈性變形系數(shù)，且能減小在擰緊時(shí)的板手的用力。

5 改進(jìn)效果

通過(guò)對(duì)模頭的改進(jìn)，以模口下方36顆M14螺釘作為微調(diào)，能對(duì)二次吹脹后收縮膜產(chǎn)生的不均勻度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。如下圖8所示為模頭出料時(shí)的不良效果。管坯中間層PE料在模頭出料時(shí)圓周右側(cè)局部厚度超過(guò)總厚度70%，所以在經(jīng)過(guò)二次加熱吹脹成型后，收縮膜的右側(cè)厚度會(huì)超過(guò)平均值。

在對(duì)模口處改進(jìn)后，可根據(jù)紅外線(xiàn)測(cè)厚裝置對(duì)薄膜檢測(cè)出的數(shù)據(jù)，利用內(nèi)六角板手對(duì)管坯厚度不均勻的部位進(jìn)行微調(diào)控制，保證膜泡在二次吹脹時(shí)厚度的均勻，調(diào)后產(chǎn)品成型結(jié)果達(dá)到如圖9所示。

紅外線(xiàn)測(cè)厚系統(tǒng)主要功能是實(shí)時(shí)測(cè)量出薄膜的厚度，并在電腦上顯示出圓周的厚薄軌跡，直觀(guān)的反映出當(dāng)前生產(chǎn)薄膜的厚度和均勻情況。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，生產(chǎn)人員可以在不用損傷薄膜產(chǎn)品的情況下方便地調(diào)整模頭，使產(chǎn)品具有更高的厚度均勻度，從而更好的保證產(chǎn)品質(zhì)量及完整性。

6 結(jié)束語(yǔ)

這次在參與某熱收縮膜有限公司的生產(chǎn)改進(jìn)中，我與該廠(chǎng)的技術(shù)員一起，通過(guò)了對(duì)模頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，較好的解決產(chǎn)品厚薄的不均勻性，降低廢膜的產(chǎn)生率減少原材料的損耗。從而提高產(chǎn)品性能，確保熱收縮膜質(zhì)量?jī)?yōu)良，降低能量消耗，提高薄膜生產(chǎn)效率，為該廠(chǎng)創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

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