口模间隙对聚乙烯挤出吹塑薄膜性能的影响

宋志海，高建明，张晓红，赖金梅

（中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，北京市 100013）

聚乙烯（PE）薄膜多采用挤出吹塑法制备[1]。挤出吹塑薄膜生产设备经过数十年发展，其主要部件已经基本定型。生产企业多要求薄膜生产设备具有通用性，以便能够根据市场需求生产不同种类的薄膜，或根据原料价格的变化选择不同的树脂,从而降低生产成本，增强市场竞争力。因此，同一条挤出吹塑薄膜生产线常用来生产不同种类的薄膜。不同种类的 PE 树脂[高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、线型低密度聚乙烯（LLDPE）]要求不同的吹膜条件，从工艺参数到口模尺寸都会有所变化。通常对不同种类 PE挤出吹塑的工艺参数（如温度、吹胀比、牵伸速率等）研究较多，其大致范围也基本确定，但关于口模、风环、滤网等部件对薄膜的影响却研究得不够充分。实际上，吹塑薄膜的性能不仅与生产工艺参数有关，还与上述部件有关。本工作选择了对挤出吹塑薄膜影响较大的口模间隙为研究对象，分别用间隙为 1，2 mm 的口模进行吹膜试验，考察了口模间隙对 LDPE，LLDPE 薄膜性能的影响。

1 实验部分

1.1 原料

LDPE，LD100AC，中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司生产。LLDPE，DFDA7042，中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司生产。

1.2 主要仪器与设备

SJ-30 型吹膜机，大连市旅顺挤出机厂生产。WGT－S 型透光率、雾度测定仪，上海精密科学仪器限公司生产。Instron 3366 型电子万能材料试验机，美国 Instron 公司生产。

1.3 工艺流程

将树脂加至挤出机，在螺杆输送、剪切和加热作用下树脂熔融。熔融物料通过滤网、多孔板，从机头圆环形口模连续挤出，呈厚度均匀的环形膜管。从机头下部将适量压缩空气吹入膜管内，使其径向吹胀，同时被牵引机架上部牵引辊加紧纵向牵伸。位于机头上部的冷却风环将冷风吹向膜泡外表面，使膜泡冷却并在牵引膜泡周围空气继续冷却下定型，被人字板压叠（宽幅吹塑薄膜需插叠）。在下部牵引装置作用下，薄膜经导向辊被卷曲成膜卷。

1.4 分析测试

直角撕裂强度按 QB/T 1130—1991 测定。透光率和雾度按 GB/T 2410—2008 测定。

2 结果与讨论

2.1 口模间隙对 LDPE 薄膜性能的影响

在口模温度为 165 ℃、吹胀比为 1.64～3.28 的条件下进行了 LDPE 挤出吹膜试验，得到厚度为30 μm 的薄膜。比较了宽口模（间隙为 2 mm）和窄口模（间隙为 1 mm）对 LDPE 薄膜光学性能和撕裂强度的影响。

2.1.1 光学性能

由图 1a 看出：吹胀比小于 2.0 时宽口模薄膜的雾度略大于窄口模，而吹胀比大于 2.5 后，宽口模薄膜的雾度低于窄口模。由图 1b 看出：宽口模薄膜的透光率始终高于窄口模，但差别不大。综上所述，宽口模得到的 LDPE 薄膜的光学性能多数情况下优于窄口模。

图 1 不同口模间隙得到的 LDPE 薄膜雾度及透光率对比Fig.1 Comparison of haze and transmittance of the LDPE film through different width of die gap

2.1.2 撕裂强度

图 2 不同口模间隙得到的 LDPE 薄膜的横向和纵向撕裂强度对比Fig.2 Comparison of tear strength in transverse and machine direction of the LDPE film through different width of die gap

由图 2a 可以看出：在吹胀比为 2.0～3.0 时，宽口模薄膜的横向撕裂强度比窄口模高，在吹胀比小于 2.0 或大于 3.0 时，宽口模薄膜的横向撕裂强度低于窄口模。由图 2b 可以看出：吹胀比小于 2.5 时，宽口模薄膜的纵向撕裂强度低于或基本等于窄口模，吹胀比大于 2.7 时，宽口模薄膜的纵向撕裂强度高于窄口模。综上所述，宽口模得到的 LDPE 薄膜的横向和纵向撕裂强度在通常的吹膜条件下优于窄口模的薄膜。

2.2 口模间隙对 LLDPE 薄膜性能的影响

在口模温度为 205 ℃、吹胀比为 1.8～3.3 条件下进行了 LLDPE 挤出吹膜试验，得到的薄膜厚度为 30 μm。比较了宽口模（2 mm）和窄口模（1 mm）对 LLDPE 薄膜光学性能和撕裂强度的影响。

2.2.1 雾度

由图 3 看出：在整个吹胀比变化范围内，窄口模（1 mm）制备的 LLDPE 薄膜的雾度均低于宽口模（2 mm）薄膜。

2.2.2 撕裂强度

由图 4 可以看出：无论是纵向还是横向，窄口模（1 mm）得到的 LLDPE 薄膜的撕裂强度都高于宽口模（2 mm）薄膜。

图 3 不同口模间隙得到的 LLDPE 薄膜的雾度对比Fig.3 Comparison of haze of the LLDPE film through different width of die gap

图 4 不同口模间隙得到的 LLDPE 薄膜的横向和纵向撕裂强度对比Fig.4 Comparison of tear strength in transverse and machine direction of the LLDPE film through different width of die gap

3 结论

a)对于 LDPE，宽口模得到的薄膜的透光性和撕裂强度在通常的吹膜条件下优于窄口模，因此，适宜采用宽口模进行吹塑。

b)对于 LLDPE，窄口模得到的薄膜的透光性和撕裂强度始终优于宽口模，因此，适宜采用窄口模进行吹膜。

[1] 张玉霞译. 塑料薄膜手册[M]. 北京：化学工业出版社，2006：38.