HDPE_EVA复合薄膜共挤出成型工艺及机头结构设计

1、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

2、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。

3、 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

4、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 170m m , 总之 , 在 确 定 内外 层 厚 度 时 , 应 使 HD

5、PE 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 2T ab 1M ain pro per ties o f 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 m 2 24h 25 m (30 , 90%RH透氧气量/mL m 2 24h 25 m (23 , 90%RH热封 温度 / 温度 / 温度 / 耐折性 耐油性HDPE0. 95204015304. 5105002000135180120-50优 良

6、 EVA0. 9421355. 01060600250010014060-50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 HD PE /EV A 复合膜成型加 工温度 2T a b 2Pr ocessing tem per ature fo r HDP E /EV A film后段温度 /中段 / 前段 / 机头 / HDPE 1601701801902002101805EVA130150160170180190仅仅依靠温

7、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45图 1共挤出机头结构示意图Fig 1St ructure dra wing of co ext rusion 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

8、 , 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

9、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 2Str uctur al draw ing o f br anched 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

10、、 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 A g assant J F . P olymer Eng ineering A nd Science , 1994,(34 :144 N o rdberg M E. Poly mer Eng

11、ineer ing 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 , N o rth China Instit ute o f T echnolog y AbstractsThe feature, applicatio n, pr oc

12、essing technolog y and structural desig n of ex trusion blo w ing die for HDPE/EVA com po site 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 coex tr usion -blow ing of the com posite film is character-ized by simple pr oduction m achinery, short tech