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9层共挤吹塑薄膜的最新进展(下)

3、样式各异的模头

大部分的9层共挤吹塑模头是扁平模头或叠层模头，还有一些是螺旋芯棒式模头。它们各具优势和劣势。例如，普通的9层阻隔薄膜中，芯层为三明治结构——尼龙/EVOH/尼龙，粘合在一起并不需要粘结层。Brampton公司制造的扁平模头具有隔热功能，每个物料层可维持在不同的温度：尼龙层的温度控制在450～480℉，对温度敏感的EVOH维持控制在350～400℉。但Gloucester公司出品的螺旋式模头就没有专为每种材轴承机料作温度隔离，EVOH与几乎达500℉的金属模头直接接触。这种螺旋模头是通过减小物料的滞留时间来防止易分解物料发生热降解的。

扁平模头的缺点是其流道要比螺旋芯棒模头的流道长，也就是聚合物（例如尼龙和EVOH）熔体汇合在一起，流到模头出口处的距离各不相同。螺旋芯棒式模头的距离是8英寸，而扁平模头的距离最长可达18英寸。

理论上，叠层模头通过改变设计，具备使每一层树脂流动途径不同的灵活性，达到扁平模头的优化效果，但实践中很少有这样做。Gloucester公司的螺旋模头虽然理论上可以调整每层膜的结构，却非常难以操作。万一某家客户决定改变膜层结构，Gloucester公司制造的20英寸模头在交货一年后，即需重新返修和再加工。

一些9层模头仅对2～3层流道做了优化式设计。“以阻隔层作为优化设计对象，放在一个三明治结构模头的中间层，以PE树脂作为粘合层，万一尼龙材料流入了专为LLDPE树脂设计的模头流道，则会遇到流道压力不足和膜厚偏低的问题，”Glouces-te公司产品部的资深经理解释称，“反之亦然——如果让LLDPE走尼龙层的螺旋型流道，则会产生压力偏高和温度偏高等问题。

还有另外一些模头，可让任何一种树脂走任何一层流道。Optimum塑料公司定制了具有最大加工产品适应性的9层共挤吹塑生产线，名为“ex-treme- barrier”，可用于共挤尼龙、EVOH、PP、甚至PET等材料，能让阻隔树脂和粘结树脂走任何一层。Optimum公司利用这套设备，加工5种不同膜层结构的9层薄膜，共约有50种薄膜制品，该公司高级技术主管WilliamWright说：“这条生产线有很多变量，包括尼龙在哪层、膜有多厚、选择10种尼龙树脂中的哪一种等等。”

Optimum公司还驱动板设计利用很高也可用于各种金属、非金属材料的疲劳和磨损性能研究的夹膜框来冷却尼龙层，配置了振动式牵引装置和灵活性的收卷装置，可加工收卷软质薄膜、拉伸薄杂质泵膜、挺刮性硬膜。Optimum向Reinhold公司订制了一台收卷机，配备有表面张力控制、中心张力控制、膜厚调节等功能，可以卷取最大直径达到59英寸的大型膜卷。

膜泡内冷却装置（IBC）是提高吹膜产量的常用工具，但有时不能用在9层共挤吹膜生产线上。如果尼龙层接近或紧靠在膜泡的内层，膜泡内冷却装置会导致尼龙的冷却速度过快，使得尼龙层与其他膜层产生分层现象。解决方法是在使用膜泡内冷却装置时，利用压缩空气替代冷空气。如果9层共挤吹塑的膜泡上出现有3～4条霜白线，那么使用膜泡内冷却装置将非常复杂。IBC供应商seph公司的总裁丹尼尔?约瑟夫介绍说，这时应将IBC的传感器安装在9层膜泡上最低霜白线的上端，然后一直监控膜泡直到“透气”结束为止。约瑟夫还说，一般而言，操作运转9层共挤吹塑薄膜生产线需要很高的技巧。“我参观过许多9层共挤吹塑薄膜加工厂，他们几乎但是他电开水器们还不能接受用PET做成的“软”发泡包装都没有足够的开工率，而开工率不足，就不可能保证9层吹膜生产线的长期稳定运行。”

4、试验和错误工艺造成昂贵的代价

开发9层共挤吹膜产品还有一大问题，就是需要探索树脂的流动特性，确保每层树脂粘合在一起。如把较薄的低粘度尼龙层或EVOH层与高粘度的聚烯烃层粘合，往往附着力不够，结合面不稳定，薄膜出现难看的波浪型或“Z”形图案。

Macro工程公司总裁Mirek Planeta说，流程模拟能为9层复合膜产品的设计节省很多时间。Macro工程公司提供了9层PVDC阻隔膜生产线的加工工艺模拟软件（定制于加拿大大略安省米西索加市Bharat咨询公司）。加工厂输入树脂牌号和需要的厚度，软件就会预知可能出现的问题并给出解决方案，例如：如何改变各层的膜厚比例、原材料的熔融指数等。Plastopil公司的Arnautoff说，模拟软件不是万能的，因为实际上9层共挤吹塑的各层材料之间会发生混合，混合树脂的流变数据难以取得。有一些数据必须经过挤出、切割和测试才能获得。

对熔体弹性进行匹配与对熔体粘度进行匹配同等重要。Brampton公司的流变监控部主管Karen Xiao博士说：“2个相邻膜层的树脂伸长率不能相差太大，弹性很好的树脂与弹性很差的树脂粘结后，其界面非常不稳定。”

即使上述因素都圆满解决了，开发新型9层阻隔薄膜制品还存在很多问题，需要花费很大的代价才能解决。这就是为何在没有确定新结构膜制品的市场价值之前，9层共挤薄膜的加工厂都不愿意尝试推出新品薄膜的原因。

5、物料的“特殊”处理

由于9层共挤吹膜生产线要处理30～40种不同的组分，所以操作要非常小心谨慎。通常，其中有2台挤出机的规格稍大一些，用于混合5～6种高份量的聚烯烃合金材料。另外的7台挤出机各设2～4个料斗，分别用于混合阻隔层材料、粘结层材料和热封层树脂。

Optimum塑料公司给生产线的每一台挤出机按顺序编上英文字母，给每个料斗用数字排序。主挤出机编号A，配备5个料斗，相应编为A1、A2、A3、A4、A5，各个料斗与相对应标记的料仓容器或物料输送管道相连接。

加拿大有一条正在运行的9层共挤吹膜生产线，精心设计了物料处理输送系统，其中的第2和第8层设计作为主料层，2台2.5英寸螺杆的主挤出机各配有5个料斗，采用料仓或大装料箱进行供料。其它的7台2英寸螺杆挤出机各配有3个料斗，用于挤出阻隔层树脂或粘结层树脂，通常采用大装料箱进行供料。若需改动树脂配方，则要求非常谨慎。一般说来，只需要简单清理设备甚至不清理，即可改变聚烯烃原料，但改变尼龙、EVOH或离子型聚合物树脂就需非常细心清洁。9个膜层的流道都需进行清理，否则会导致加工操作失败。清洁每一层都要花费半个小时到几个小时的时间，产生大量的边角料。9层共挤吹塑薄膜加工潜在的一个大风险就是若尼龙树脂清除不净，即有可能造成严重的问题。比如从尼龙改变为PE时，因为PE材料的加工温度低，残留的尼龙颗粒不可能熔化，这些尼龙颗粒粘结在流道中堵塞其它性能稳定可靠聚合物通过，滞留在流道里分解变黑，夹杂在熔体料流中挤出，将在薄膜中形成斑点。如果出现这种情况，清理时间往往需要数天到一个星期。由此可知，调整原料代价高昂，为节约成本，生产商总是精心设计，以便每次需改动生产配方及工艺时，不要调整2～3台以上的挤出机。但这种情况并不是完全杜绝得了的。

降低边角料也是加工厂面临的一大问题，这些生产设备的生产率很高，往往在2到3个小时内即可完成某个特种9层吹膜的加工任务，调整设备加工另一种薄膜制品，则调整设备的时间可能与加工时间相等或更长。有时运行较便宜的全聚烯烃薄膜制品，就能达到清洁整条生产线的目的。

来源：中国塑料化工机械