唐本州
(廣東省粵東高級技工學(xué)校,廣東 汕頭 515000)
多層共擠聚烯烴熱收縮膜(POF)是近年來出現(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,即在專用設(shè)備中將線性低密度聚乙烯(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)過程中怎么保證薄膜厚薄均勻度,是生產(chǎn)過程中最難解決的問題之一。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)問題,導(dǎo)致許多客戶的流失,嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展。
筆者參與了對該設(shè)備的改進(jìn)工作,對生產(chǎn)中遇到薄膜厚度出現(xiàn)不均勻的問題作出分析與調(diào)試,最后解決了這一生產(chǎn)難題。
在參與此次工作前,為了慎重及少走彎路,在開始解決問題之前,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,以防盲目的開展此次工作,造成不良后果。
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 (牽引拉伸過程自然冷卻),最后收卷等。
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——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。POF薄膜生產(chǎn)工藝流程簡圖如(圖 1、圖 2)所示。
圖1 生產(chǎn)工藝流程簡圖
圖2 設(shè)備效果圖
膜管又稱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??诔隹诘牡谝荒す芄芘骺偤穸饶芸刂凭鶆?qū)ΨQ,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)加熱通過第二次吹脹后,膜泡會出現(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,所以在二次吹脹時出現(xiàn)厚薄情況。
對于以上情況,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)是冷卻時穩(wěn)定性差。
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,通過在生產(chǎn)過程中對設(shè)備結(jié)構(gòu)的仔細(xì)研究,筆者發(fā)現(xiàn),通過改進(jìn)模頭的??诮Y(jié)構(gòu),在??趫A周增加36顆內(nèi)六角螺釘,起到調(diào)節(jié)??诔隽系暮癖《?,以達(dá)到第二次膨脹時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。
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出來的物料是聚丙烯(PP料),經(jīng)過分配孔(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。
圖3 模頭結(jié)構(gòu)
第二擠出機(jī)2出來的物料是聚乙烯(PE料)。經(jīng)過分配孔(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)過匯流成形流道18出來形成PP/PE/PP薄膜,即內(nèi)、外層為PP層,中間層為 PE層。(如圖3)所示。
通常模頭的出料口(模芯14與???7間的間隙)采用十二顆M16螺釘進(jìn)行對膜管厚薄的調(diào)節(jié),但用此方法調(diào)節(jié)膜管時,厚薄范圍較難控制。因?yàn)檫@十二顆螺釘是用來調(diào)節(jié)??谙鄬τ谀P镜目傮w位移量。
針對??诮Y(jié)構(gòu),從原基礎(chǔ)上,在出口壁處車削出U型槽,并在??趫A周上等分鉆出36個M14螺紋孔,以利用M14內(nèi)六角螺釘對??诘膱A周形狀進(jìn)行微量調(diào)節(jié),(如圖4)所示,即通過用內(nèi)六角板手對螺釘?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。
圖4 改進(jìn)前
圖5 改進(jìn)后
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??谛螤?。太厚則擰緊時,產(chǎn)生的反作用力會將凹槽外側(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個調(diào)節(jié)螺釘后,為了保護(hù)在對??谠谶M(jìn)行微調(diào)時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)為過盈配合,通過查表,結(jié)合直徑250~315mm的最小過盈量為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)。
圖6 墊圈
圖7 模頭總裝圖
在對墊圈進(jìn)行安裝前,先對墊圈進(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的彈性變形系數(shù),且能減小在擰緊時的板手的用力。
通過對模頭的改進(jìn),以??谙路?6顆M14螺釘作為微調(diào),能對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所示為模頭出料時的不良效果。管坯中間層PE料在模頭出料時圓周右側(cè)局部厚度超過總厚度70%,所以在經(jīng)過二次加熱吹脹成型后,收縮膜的右側(cè)厚度會超過平均值。
在對??谔幐倪M(jìn)后,可根據(jù)紅外線測厚裝置對薄膜檢測出的數(shù)據(jù),利用內(nèi)六角板手對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厚度的均勻,調(diào)后產(chǎn)品成型結(jié)果達(dá)到如圖9所示。
圖8 PE層太厚
圖9 微調(diào)效果
紅外線測厚系統(tǒng)主要功能是實(shí)時測量出薄膜的厚度,并在電腦上顯示出圓周的厚薄軌跡,直觀的反映出當(dāng)前生產(chǎn)薄膜的厚度和均勻情況。根據(jù)測量結(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。
這次在參與某熱收縮膜有限公司的生產(chǎn)改進(jìn)中,我與該廠的技術(shù)員一起,通過了對模頭結(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)量優(yōu)良,降低能量消耗,提高薄膜生產(chǎn)效率,為該廠創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。
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