深入理解挤出吹膜技能吹膜之薄膜质量问题诊断和解决筹划-片头模版

1. 熔体分裂

熔体分裂指外不雅观上薄膜表面粗糙毛病。
有些形象的称谓比如橘子皮鲨鱼皮。
熔体分裂也可以是薄膜上的波纹状线条。
大多数研究成果都认为熔体分裂的根源在于熔体经由模口时承受了过大的剪切应力。
因此，减少剪切应力可以减少或肃清熔体分裂毛病。

剪切应力是熔体黏度和剪切速率的产物。
以是，加工过程中任何降落黏度和剪切速率的路子都是办理熔体分裂的方法。
最大略的便是提高熔体温度，从而降落了熔体黏度，那么熔体流过模头时受剪切应力就会降落。
常日来讲，提高模头温度便是最好的方法。
另一个办理方案是在配方中加入润滑剂。
润滑剂浸染机理紧张是两方面，一方面是降落聚合物流动的内部阻力，也便是降落黏度；另一方面是在模头流道表面形成低分子量的润滑膜，使得高分子熔体不与流道粘黏。

通过降落剪切速率来肃清熔体分裂有两种方法，但是都不随意马虎实现。
第一个方法是增大口模间隙。
这样一来，就须要提高牵引速率才能与原来达到一样的薄膜厚度和膜泡直径。
另一个方法是降落螺杆转速从而降落产量。
这与高产量的目标不符。

2.薄膜厚薄不屈均

险些可以说，对付操作职员最主要的一个哀求便是开出符合厚薄均匀性哀求的薄膜产品来。
吹膜设备的许多设计和配置都是致力于生产符合厚薄均匀性哀求的薄膜并在全体生产过程中保持同等。
厚薄偏差过大可以导致制品质量不过关，下贱设备运转不良和大量的薄膜废物。
当然，大的厚薄偏差明显降落薄膜利润，由于为了保障机器性能，不得不做更厚的薄膜。

厚薄偏差可以分为随韶光变革或随位置变革两种。
对付随韶光变革的情形，厚薄偏差紧张发生在纵向上，紧张起因是挤出颠簸。
（这个很好理解啊）其余，温度颠簸也可以导致挤出量长周期变革，从而导致薄膜纵向厚薄偏差。
每隔几个小时记录一次熔体温度可以监控这个征象。

末了，膜泡不稳定也能导致纵向厚薄偏差。
膜泡不稳定的征象是指膜泡形状随着韶光而变革。
其征象可以是膜泡直径或霜线高度的周期性变革，或者膜泡的随机运动，可以称为“蛇行”。
这些形状的变革直接影响了霜线一下熔体的拉伸，也便是影响了厚薄。
有些情形下，霜线过高时，加大风量或降落冷却风温度可以使膜泡稳定下来。
其余有些情形，尤其是风环出口与膜泡非常靠近的时候，降落冷却效率或者提高挤出量可以使膜泡稳定下来。

Waller有篇文章“Whatto Do When the Bubble Won’t Behave”总体先容了膜泡不稳定状况。

图一：作者定义膜泡不稳定表现的7种不同类型

“拉伸共振”表现为膜泡直径持续不断的变革。
就跟其它加工工艺一样，比如板材挤出，拉伸共振征象是由于熔体拉伸过快，也便是牵伸比过大。
办理方法是降落牵伸比，比如提高螺杆转速。

“螺旋状膜泡”或者叫蛇形膜泡是指膜泡有一个突出从风环处涌现随着牵伸向上做圆周旋转运动。
这种情形是霜线过低不许可冷却风溢出的结果。
提高霜线高度，比如提高挤出量就可以办理问题。

“霜线震荡”指膜泡最先达到最大直径的位置高度高下移动的征象。
产生的缘故原由有几个，比如挤出颠簸和膜泡周围环境变革，气流变革。
挤出颠簸，如上文所述，可以通过改进喂料系统和熔融过程使之稳定下来。

“膜泡下坐”指膜泡出口模后迅速膨胀在很短的高度范围内达到最大直径。
这是由于冷却不敷或者其它缘故原由造成了霜线过低。

“膜泡断裂”指拉伸速率过高导致膜泡在口模位置断裂的情形。
薄膜被牵引过快或者冷却过快时，撕裂征象就有可能涌现。
比较好的处理办法包括提高口模温度并降落牵伸比。

“膜泡震撼”是由于霜线过低，导致风环出风涌现剧烈湍流造成的。
办理办法是提高霜线高度，比如降落风机转速。

“膜泡喘动”源于膜泡内部气体容积周期性增减。
紧张成因来自内部冷却系统。
由于膜泡内冷系统使膜泡内部空气与外界空气进行持续交流。
办理办法是检讨内冷系统的各个阀门，风机和传感器。

为了处理膜泡各种不稳定的情形，Jung和Hyun建立了吹膜膜泡形状描述的数学模型。
他们最有趣的结论可以说是“稳态多重性”。
大略先容一下，便是一个工艺参数的改变，比如吹胀比，可以使膜泡从稳态变为非稳态，反之亦然。
他们做过实验，在膜泡不稳定的情形下提高冷却效率使之稳定下来。
但随着冷却效率提高超过某一临界点，膜泡又进入另一个不稳定状态。

位置依赖的厚度偏差是指膜泡横向不同位置薄膜厚度不屈均。
这种情形有可能是膜泡不稳定造成的，但更多的是来自于不同心的模头，不屈均的冷却，不屈均的口模温度和不屈均的出口熔体速率。
不同心的模头是指形成膜泡外表面的模头外圈零件与形成膜泡表里面的模头内圈零件之间同心度差。
这表示出口间隙不屈均，熔体出口有大有小。
在一定韶光内，由于大的出口阻力小有更多熔体流出。
因此，终极膜卷在对应于大开口的位置处较厚，而在对应于小开口的位置处较薄。

所有的模头都带有调中装置。
开机调试之前，都必须要将模头口模调好同心度。
但是开机过程中仍旧须要有细微调度。
一个完备调好同心的模头可以形成一个完备中央对称的膜泡。
这种情形当然也会其它工艺有哀求，比如冷却空气速率在膜泡四周也要均匀。

有趣的是，在生产实践中对付不同心模头中大出口间隙处是对应膜卷厚还是薄的地方人们仍有困惑。
图2是不同心模头，挤出机在12点方向，大间隙在3点钟方向。
该模头口模间隙均匀0.04英寸，此时安装按大间隙0.06英寸，小间隙0.02间隙。
图7.2下部是该模头吹起膜泡时的情形，右侧大间隙对应的膜泡有鼓起征象。
此处熔体更多有更多热量，薄膜在固化之前将受到比对面更大的拉伸。
终极薄膜厚度测试显示大口模间隙对应的薄膜位置比另一壁厚两倍，0.003英寸跟0.0015英寸。

图2：所示为不同心模头开机膜泡形态图片来源：理性派报告

膜泡底部冷却不屈均也会导致薄膜横向厚薄偏差。
膜泡某一角度的冷却量超过均匀冷却量，此处熔体快速固化，甚至于没有充分拉伸，此处膜厚较厚。
这种征象来源于几个成分。
风管管路风阻不同或者某些管路靠近热源被加热都会导致冷却不屈均。
其余，风环内部风道也要确保圆周上各处风量同等。
有些自动掌握风环可以通过调度圆周上各点风量或者风温来确保薄膜厚薄均匀性。

末了一个影响薄膜厚薄均匀性的成分是熔体出口速率不屈均。
如果熔体出口模速率低于均匀速率，则对应点上薄膜厚度较薄。
这是由于牵引速率在圆周上是均等的。
有些模具设计较不合理，尤其是老式的，无法做到熔体在圆周上出料均匀。
其余，有的模头出口滞料，也会导致薄膜厚度不屈均。

3.流道线/出料线

线毛病可以在机器运行时在膜泡上呈纵向分布。
流道线是个大问题，有损薄膜外不雅观，降落了光学性能比如光泽度和透明度，也降落了物理性能比如撕裂强度。
流道线最常见的成因是模头不干净。
随着韶光积累，降解的物料会粘附在模头流道上，形成降解焦黑的颗粒。
当熔体流经流道时，流线不得不包络这些焦点。
此时熔体流被剖开又重新聚合将形成焊接缝，出口模往后形成流道线。
按时拆装清洁模具，有利于缓解这个问题。
另一个流道线成因是模头流道壁面有刮痕或者表面粗糙，尤其是在口模附近。
此时重新抛光可以办理问题。

4.凝胶

凝胶，也称鱼眼，是一些小而硬的颗粒被包裹在薄膜里面或者镶嵌在薄膜表面图3。
这些颗粒看起来像未熔融的固体颗粒，但也可以由完备熔融的熔体重新天生。
（有时候确实有未熔融颗粒被挤出模头。
）凝胶的构成是一些降解的超高分子量聚合物，乃至是交联的产物。
凝胶的涌现紧张带来两个问题。
首先是外不雅观的毛病。
其次是作为应力集中点导致产品性能不合格。

图3：凝胶

凝胶来源于原材料或者在加工过程中产生。
一种情形是质料颗粒在生产过程中已经含有凝胶。
但是这种情形非常少见而且可以被迅速改动。
新料生产过程中产生凝胶，生产商会第一韶光创造并办理问题。

更常见的情形是产品挤出过程中被过度加热导致降解，从而产生凝胶。
过高的工艺温度会带来凝胶，更常见的情形是熔体滞留韶光过长和剪切过大。
聚合物积聚在螺杆或模头流道中，承受高温高压可以是几小时几天乃至更永劫光。
结果便是降解形成凝胶，随着熔体被挤出。
“凝胶潮”（？）便是指很多凝胶同时被挤出的情形。
在拆卸和清洁的过程中，常可以创造凝胶涌现的位置，比如螺杆上的分离螺棱或者没有调皮过渡的流道。

韧性哥注：常日这种情形，聚乙烯塑料该当比较多见！

挤出机内的过渡剪切，比如开槽机筒部分和剪切混炼元件部分都会产生大量热量进入聚合物导致凝胶产生。
这些地方的温度急剧升高，聚合物降解风险大。
对付凝胶产生的所有情形，加入抗氧化剂都可以有效缓解。
这种添加剂的浸染机理是阻挡降解的产生和通报。

5.薄膜机器性能过低

薄膜制品常常要测试的机器性能包括拉伸强度，撕裂强度和抗冲击强度。
前两个须要在纵向和横向上都进行丈量。
末了一个是双向上同时丈量。

影响以上性能的成分有以下几个。
最紧张的影响成分是生产薄膜的紧张质料。
聚合物根据分子构造天然的有强度分别。
比如尼龙各方面机器性能都比较强，而低密度聚乙烯就相对低的多。
但是在薄膜运用中，强度并不是唯一要考虑的成分。
总而言之，主质料决定薄膜性能。

其次是配方组成。
主质料决定的薄膜的基本性能，而各种添加剂仍能够明显的改变终极制品的性能。
有些添加剂，比如抗静电剂对薄膜性能的影响险些忽略不计，但是大多数添加剂对薄膜机器性能都有明显的改进。
增强剂，比如玻纤，可以非常有效的提高薄膜的各种性能，尤其是拉伸强度。
弹性体类则提高抗冲击强度。
也有一部分添加剂会使薄膜性能恶化，比如二次加工的聚合物物料，随着添加比例增高，之前的热历史导致降解风险大增以及上一次及多次加工的降解残留，都会对新成型的薄膜制品性能造成较大的负面影响。

纵然在薄膜产品利用过程中其身分并未有明显变革，也便是说配方组成同等，也会有性能差异的情形。
这是由于加工工艺的不同。
加工工艺对薄膜性能的最紧张影响是薄膜拉伸成型过程中的分子取向程度。
如前文提到的薄膜在纵向横向上的拉伸比决定了分子链取向，进而决定了薄膜的性能，比如拉伸强度和抗冲击强度。
以是，通过调度薄膜在两个方向上的拉伸程度，可以调度薄膜的各向性能。
基本原则是，某一方向上的拉伸程度高，分子取向就高，该方向的拉伸性能越强而撕裂性能越差。
当两个方向的分子取向同等，薄膜抗冲击性能最佳。

工艺上还有几个成分对薄膜机器性能有影响。
霜线高度，是衡量高分子熔体冷却速率的一个主要标志，对PE之类的结晶形物料的晶相有巨大的影响。
（加工过程的拉伸取向也对结晶度和晶相排列有影响。
）

结晶区比无定形区更致密、更硬，因此结晶度的大小对拉伸强度和抗冲击性能有很大影响。
故意思的是，生产实践中操作师傅只能通过调度霜线高低来调度结晶度。
这是由于制品常日有幅宽和厚薄的哀求。
因此，在口模直径和出口间隙不变的情形下，吹胀比和牵伸比并没有多少调度的空间。
但还是有多种方法来调节霜线高度，不同方法对薄膜机器性能有不同的影响：冷却风温和风速可以通过冷水机和鼓风机进行设置；牵引速率和螺杆转速可以同时调节以确保吹胀比恒定；工艺温度设置也可以调度熔体出口模的温度。

影响薄膜机器性能的工艺干系成分还有熔体在挤出机内的滞留韶光和模头掩护习气。
滞留韶光是指熔体在挤出系统内承受高温高压环境的韶光长度。
它紧张与螺杆转速有关，但是取决于螺杆设计，模头设计和模头压力。
对付某一螺杆和模头设计，提高螺杆转速时滞留韶光缩短，提高模头压力时滞留韶光延长。
随着均匀滞留韶光延长，更多熔体产生降解。
这导致薄膜机器性能低落。
因此，挤出系统的优化应包括使熔体滞留韶光最短。

科学合理的进行模头掩护可以确保薄膜机器性能。
挤出过程常见的情形是随着韶光积累熔体粘附在口模流道壁上降解形成硬颗粒。
熔体流经颗粒时流线被切割并重新合并，产生流道线。
纵然薄膜表面没有明显的线条毛病，这些隐形的流道线仍旧是薄膜性能较弱的地方。
由于流道线所在的地方应力随意马虎集中，撕裂强度较低。
要避免这种情形，最好的办法是定时掩护保养模头，把流道壁上粘附的降解物料及时清理干净。

6.光学性能差

光学性能差的缘故原由可以归为两类：质料和工艺。
质料上是配方料不相容以及相分离。
不相容情形指外来物质比如尘土，降解颗粒或者水汽进入挤出系统，在薄膜上形成斑点或条纹。
相分离指配方料选取不当或者添加剂选用不当。

工艺问题是指流道线，冷却速率过低，熔体分裂和层间界面不稳定。
流道线，如前所述，影响恶劣，由于流道线同时降落了薄膜的光学性能和机器性能。
冷却速率对高分子结晶度有主要影响。
由于结晶度越高薄膜透明度越差，以是常日哀求冷却速率较高。
熔体分裂影响与流道线类似。
薄膜表面毛病导致薄膜透明度低落。
层间界面的毛病也是一样。

来源：理性派报告，作者不甚明晰真人，写得很精彩，塑问整理，表示感谢！

声明：凡注明“来源：XXX”的文/图等稿件，是本头条号出于通报更多信息及方便家当磋商之目的，并不虞味着赞许其不雅观点或证明其内容的真实性，文章内容仅供参考。
如有侵权，请联系我们删除。
凡文首注明作者的文/图等稿件，系本头条号原创，如需转载，请得到本头条号授权。