吹膜工艺

吹膜工艺是一种非常常见的塑料薄膜制造方法，它利用**挤出成型**和**吹胀**的原理，将热塑性塑料熔体加工成管状薄膜。这种工艺因其**成本低、效率高、适应性强**（可生产不同宽度、厚度、性能的薄膜）而被广泛应用于包装、农业、工业等领域。

以下是吹膜工艺的详细步骤和关键要素：

1.  **原料准备与喂料:**

    *   塑料颗粒（通常是聚乙烯PE（LDPE, LLDPE, HDPE）、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、尼龙PA、EVA等）被倒入料斗。

    *   颗粒可能经过干燥（对于吸湿性材料如PA、PET）或与添加剂（如色母粒、抗静电剂、抗紫外线剂、开口剂、滑爽剂、填料等）预混合。

2.  **挤出:**

    *   塑料颗粒通过重力或喂料螺杆从料斗进入**挤出机**。

    *   挤出机是一个长筒，内部有旋转的**螺杆**。螺杆由电机驱动，将塑料向前输送。

    *   在输送过程中，塑料受到筒体外**加热圈**的加热和螺杆旋转产生的**剪切热**作用，逐渐熔融塑化，形成粘稠均匀的熔体。

    *   挤出机通常分为几个加热区，温度从进料口到机头逐渐升高，以精确控制熔融过程，防止过热降解或塑化不均。

3.  **通过模头:**

    *   塑化均匀的熔体被螺杆推挤着通过**环形模头**。

    *   模头是关键部件，其环形缝隙的尺寸和形状决定了薄膜的初始厚度和均匀性。模头设计精密，要求熔体在圆周方向流动均匀一致。

    *   熔体从模头缝隙中挤出，形成一个垂直向上（最常见）或向下的**管状熔融坯**。

4.  **吹胀与成型:**

    *   这是“吹膜”名称的由来和核心步骤：

        *   管状熔融坯的中心是空的。

        *   **压缩空气**通过模头中心的一个小孔（气针）被引入管坯内部，使管坯像吹气球一样**径向膨胀**。

        *   膨胀的程度由**吹胀比**控制。吹胀比 = 膜泡直径 / 模头口模直径。吹胀比直接影响薄膜的**横向拉伸强度、光学性能（如透明度）和厚度**。典型吹胀比范围在1.5:1到4:1之间。

    *   膨胀形成的管状薄膜被称为**膜泡**。

5.  **冷却定型:**

    *   刚刚吹胀的熔融膜泡必须迅速冷却固化，以保持其形状和尺寸稳定性。

    *   冷却主要通过安装在模头上方的**外冷却风环**实现：

        *   风环向膜泡外表面吹送高速、均匀的冷空气（有时是水雾或内冷装置辅助）。

        *   冷空气使膜泡表面迅速冷却固化。

    *   一个重要的观察点是**霜线**：这是膜泡上从透明熔融态变为模糊固态的分界线。**霜线高度**是关键的工艺参数，影响薄膜的结晶度、力学性能和光学性能。通过调整风量、风速、风温可以控制霜线高度。

6.  **牵引:**

    *   冷却固化的膜泡被上方的一组**牵引辊**夹住并向上（或向下）匀速拉走。

    *   牵引速度决定了薄膜的**纵向拉伸程度**。

    *   **牵引比** = 牵引辊线速度 / 熔体从模头挤出的线速度。牵引比影响薄膜的**纵向拉伸强度、厚度和分子取向**。

    *   牵引辊也起到压平膜泡的作用。

7.  **展平与导向:**

    *   圆筒状的膜泡在到达牵引辊之前，需要被压扁成双层平膜。

    *   这通常由**人字板**完成，人字板是两个呈“人”字形排列的导向板或辊，逐渐将圆筒膜泡收拢压平。

    *   导向辊确保薄膜平稳进入牵引辊。

8.  **收卷:**

    *   压平后的双层薄膜（两层薄膜背靠背贴合在一起）通过牵引辊后，被**收卷机**卷绕成大的膜卷。

    *   收卷张力需要精确控制，以保证膜卷松紧适度、整齐，避免皱褶或拉伸变形。

**吹膜的主要类型：**

1.  **上吹法：**

    *   最常用。膜泡垂直向上吹胀。

    *   优点：设备相对简单，操作方便，适合生产宽幅薄膜，冷却效果好（膜泡悬垂自然）。

    *   缺点：厂房高度要求高，膜泡受重力影响可能产生摆动或厚度不均（需良好控制）。

    *   **主要应用：** 购物袋、垃圾袋、农用地膜、大棚膜、工业包装膜（LDPE, LLDPE, HDPE为主）。

2.  **下吹法：**

    *   膜泡垂直向下吹胀。

    *   优点：冷却效率极高（可配合水冷），能生产高透明度、高光泽度的薄膜（如PP保鲜膜），膜泡稳定性较好（重力辅助）。

    *   缺点：设备较复杂，操作难度稍大，不适合生产过宽的薄膜，挤出机位置高。

    *   **主要应用：** 高透明包装膜（特别是PP、PA）、收缩膜、糖果扭结膜。

3.  **平吹法：**

    *   膜泡水平方向吹胀。现在应用较少。

    *   优点：设备高度低，更换颜色或材料方便。

    *   缺点：膜泡因自重易下垂变形，厚度均匀性控制难，生产效率相对较低。

    *   **主要应用：** 小规格、窄幅薄膜，或特殊材料试验。

**关键工艺控制参数：**

*   **挤出温度：** 各区段温度（加料段、压缩段、计量段、模头）对塑化、流动性、降解有决定性影响。

*   **螺杆转速：** 决定产量和物料在机筒内停留时间（塑化程度）。

*   **吹胀比：** 影响薄膜横向性能、宽度和厚度。

*   **牵引比：** 影响薄膜纵向性能、厚度和产量。

*   **霜线高度：** 影响结晶度、透明度、强度。

*   **冷却强度（风量/风速/风温/水冷）：** 影响生产速度、薄膜性能和外观。

*   **模头间隙：** 影响初始厚度分布。

*   **熔体压力：** 反映塑化均匀性和流动性。

*   **收卷张力：** 影响膜卷质量。

**吹膜产品的特点与应用：**

*   **特点：** 成本效益高、可生产宽幅薄膜（无接缝）、双向性能较均衡（因双向拉伸）、可生产筒状膜（直接制袋）。

*   **应用：** 包装袋（食品、服装、工业品）、垃圾袋、保鲜膜、农用地膜/大棚膜、工业保护膜、建筑用膜、收缩膜、复合膜基材等。

总之，吹膜工艺是一个涉及挤出、吹胀、冷却、牵引等多步骤协同的复杂过程。精确控制各工艺参数是生产出满足厚度均匀性、力学性能、光学性能等要求的优质薄膜的关键。