HDPE_EVA复合薄膜共挤出成型工艺及机头结构设计(20180723115853).pdf

HDPE / EV A 复合薄膜共挤出成型工艺及机头结构设计温变英 李 燕( 华北工学院化工系 , 030051)介绍 HDPE/ EVA 复合薄膜的特点、 用途、 成型加工工艺及其挤出吹塑机头的结构设计。 结果表明 HDP E/ EV A 复合薄膜作 为冷冻食 品包装袋其 性能可靠、 加工方 便 ; 采 用共挤出吹 塑复合薄 膜的成型方 法 , 具 有生产设 备简单、 工 艺流程短 , 成本低等优点 ; 机头采用部分独立流动然后汇合的 熔体流动方式 , 其结构紧凑、 流道较短、 熔 体压力损失小 , 并有助于提高内外层膜间的粘合牢度。关键词 : HDP E EV A 共挤出 复合薄膜 机头复合薄膜对食品的保鲜和贮存显得特别重要。 本文拟设计一种透明型冷冻食品包装袋及其共 挤出机头 , 以满足市场的需要。1 材料选择 [ 1]作为冷冻食品包装袋应具备的条件是 : ( 1) 卫生性和安全性 ; ( 2) 被包装物的保护性 ; (3) 稳定性 ; ( 4) 作业性 , 即具有良好的加工性 , 可印刷性和热封性 ; ( 5) 商品性 , 即透明可显示内部物质 , 易于标准化、 连续化生产 ,价格便宜。又根据包装冷冻食品的工作条件 , 我们确定选用HDPE 与 EVA 进行复合 , 其中 HDPE 作为内层材料 ,EVA ( VA 含量小于 15% ) 作为外层材料。 其理由如下 :( 1) EVA 、 HDPE 二者相容性好。 由于 EV A 在 VA 含量较低时 , 其分子结构与 HDPE 相似 , 相互扩散能力强 , 易于结合 , 可以形成透明性复合薄膜 , 符合冷冻袋要 求透明 的条件 ; ( 2) HDPE 、 EVA 性能 互补。 HDPE物理机械性能均衡 , 易成型加工且成本低廉 , 无毒无味 , 耐高低温性能均较好 , 其缺点是热封性相对较差 ,印刷性差 ; EVA 的柔韧性较好 , 粘合性高 , 有良好的热封 性 和 可 印 刷 性 , 其 缺 点 是 耐 热、 耐 油 性 差。 所 以HDPE 与 EVA 复合使用可以在性能上扬长避短、 互相补充 ; ( 3) EVA 与 H DPE 两者加工条件相近 ( 其塑化温度见 3. 2) , 这给设计共挤出机头带来了方便 , 设计时可以不直接考虑内、 外层熔融树脂间的隔热问题 , 简化了机头结构 , 既便于生产操作 , 又降低了成本。 单一膜的主要性能如表 1所示。从以 上分析和 性能数据 不难看 出 , HDPE / EVA复合薄膜体系是性能协调、 优势互补的良好匹配体系。2 产品规格确定吹塑薄膜产品规格可有较大范围的调整 , 依据工厂的设备状况和用户要求确定。 例如可选用 HDPE 层厚 0. 065mm , EVA 层厚 0. 015mm , 折径 170mm, 总之 ,在 确 定 内外 层 厚 度 时 , 应 使 HDPE 的 厚 度 略 大 于EVA 的厚度。3 吹塑工艺3. 1 工艺流程3. 2 成型加工温度见表 2。表 1 HD PE、 EV A 薄膜的主要 性能 [ 2]T ab 1 M ain pro perties of HDPE and EV A films性能 密度/ g cm- 1 拉伸强度 /M Pa 撕裂强度/ N ( 25 m) - 1透湿量/ g m2 24h 25 m( 30℃ , 90% RH)透氧气量/ mL m2 24h 25 m( 23℃ ,90% RH)热封温度 / ℃最高使用温度 / ℃最低使用温度 / ℃ 耐折性 耐油性HDPE 0. 95 20～ 40 15～ 30 4. 5～ 10 500～ 2000 135～ 180 120 - 50 优 良EVA 0. 94 21～ 35 5. 0～ 10 60 600～ 2500 100～ 140 60 - 50 优 一般?88? 塑 料 工 业 1998年作者简介 : 温变英 , 女 , 1964年生。 工学硕士 , 讲师。 主要 从事高聚物 共混改性研 究、 塑 料成型模具 的设计和 研究工作。 目前已发表科技论 文 6篇。表 2 HDPE/ EV A 复合膜成型加 工温度 [ 2]T ab 2 Pr ocessing tem perature fo r HDP E/ EV A film后段温度 / ℃ 中段 / ℃ 前段 / ℃ 机头 / ℃HDPE 160～ 170 180～ 190 200～ 210 180± 5EVA 130～ 150 160～ 170 180～ 190仅仅依靠温度的调节并不能获得性能优 良的制品 , 因为界面结合状况还强烈地依赖于熔体层的流动速率和它们间的流动速率比 [ 3] , 所以实际生产中还需严格控制螺杆转速。4 共挤出吹膜机头结构设计 [ 4～ 5]图 1 共挤出机头结构示意图Fig 1 Structure drawing of coextrusion die1- 口模 ; 2- 压环 ; 3- 外芯棒 ; 4- 内芯棒 ; 5- 机体 ;6- 机颈 1; 7- 垫板 ; 8- 紧固螺母 ; 10- 机颈 2综合考虑多种因素后 , 最终确定 H DPE/ EVA 复合薄膜机头采用如图 1所示的部分独立流动然后汇合的熔体流动方式。 这种机头内的复合可使熔体层在压力下贴合 , 有助于提高内外层膜间的粘合牢度。 机头进料方式为侧向进料 , 其上主要构件芯棒采用了衣架式支管分流结构 , 支管呈流线型过渡到口模间隙 , 其横截面为半圆形 , 并且半径沿流动方向逐渐减少 , 如图 2所示。 进入机头的熔体经支管分流逐渐从周向流动过渡到轴向流动。 复合膜的整体厚度可由口模调节螺钉控制。 两层芯棒采用管套式结构有机地组合在一起。 这种设计的优点是结构紧凑 , 流道较短 , 熔体压力损失小 ;缺点是不能调节各流道层的流动 , 也不能单独调节各流道内熔体的温度 , 所以 , 只适合于如 HDPE / EVA 这样相容性好 , 加工性能又接近的复合体系。 如前所述。由于 HDPE/ EVA 两种 物料的加工温 度是如此的 接近 , 所以在本设计中未考虑套管芯棒间的隔热问题。 这样大大简化了模具结构 , 给制造和操作带来了方便。图 2 衣架式支管分流结构示意图Fig 2 Str uctur al draw ing of branched tubes with clot hes-rackpatter n5 结语综上所述 , HDPE/ EVA 复合薄膜作为冷冻食 品包装袋 , 性能可靠 , 加工方便。 与常用的其它复合薄膜生产方法相比 , 这种共挤出吹塑复合薄膜的成型方法具有生产设备简单、 工艺流程短、 成本低等优点。 机头所采用的结构设计结构紧凑、 流道较短、 熔体压力损失小 , 并有助于提高内外层膜间的粘合牢度。 同时其加工方便 , 造价低廉 , 完全能满足 H DPE/ EVA 复合薄膜成型加工的需要 , 具有一定的实用价值。参 考 文 献1 日本高分子学会编 . 塑料合金 . 朱洪法等泽 . 北京 : 中国轻工业出版社 , 1992. 2652 陈 昌杰 . 塑料 薄膜 的印 刷与 复合。 北 京 : 化学 工业 出版 社 ,1995. 1823 Agassant J F . Polymer Eng ineering And Science, 1994,( 34): 144 Nordberg M E. Polymer Engineering and Science, 1990,( 30) 75 米歇利 W 著 . 挤塑 模头设 计及工 程计算 . 黄 振华译 . 北 京 :烃加工出版社 , 1989. 135(本文于 1997- 09- 5收到 )Structural Design of Coextrusion Die for HDPE / EVA Composite FilmWen Bianying Li Yan( Dept of Chemical Eng, North China Instit ute of T echnolog y)AbstractsThe feature, applicatio n, pr ocessing technolog y and structural desig n of extrusion blo w ing die for HDPE/EVA composite film are described in this paper. HDPE/ EVA composite film is considered to be property reli-able and pr ocessing easily for frozen foo d package. T he coextr usion -blow ing of the composite film is character-ized by simple pr oduction machinery, short techno logy process and low cost. Par t of the melt in the die flow s inbranched tubes and then joins in the main flo w of the melt in the die. T he die is structural compact,(下转第 100页 )?89?26卷第 1期 塑 料 工 业