薄膜生產(chǎn)的厚度偏差是±15-20%。這意味著有著20mm理論厚度的膜,實際上可以達(dá)到16-24mm的厚度。這樣,承載能力對應(yīng)的是厚度16mm的膜。需要各種添加劑來使膜穩(wěn)定。匈牙利制膜商Dr-Pack Kft公司推出一種新型專利技術(shù),能夠以±1-2%的偏差來生產(chǎn)薄膜(圖1)。因為塑料有著網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所以所需的添加劑用量也較少,這把機(jī)械性能提高了10-150%。新穎的結(jié)構(gòu)意味著可以使用比從前更薄的膜,材料可能會節(jié)省25-30%。 傳統(tǒng)模頭之缺陷 此種技術(shù)的兩個基本創(chuàng)新之處是形成管子的旋轉(zhuǎn)芯頭和支持快速閉合回路冷卻的內(nèi)外空氣強冷。 如果模縫的尺寸穩(wěn)定,并且均一材料進(jìn)入到強冷均勻的空間,那么就可生產(chǎn)出完美的薄膜。 在生產(chǎn)過程中模頭執(zhí)行幾種功能。它改變材料流動的方向,把材料沿圓形截面進(jìn)行分配,移除不均勻物,確保產(chǎn)生的截面有著穩(wěn)定的尺寸。 在傳統(tǒng)模頭中,材料流被分配到幾個小口徑孔中,每一個孔都引向一個螺旋流道。盡管在螺旋流道之后的出口截面中又出現(xiàn)材料流動,但因為材料流動在出口的速度較快,所以沿圓周的速度不夠一致。這樣在出口截面上就出現(xiàn)了流速的分布(圖2)。 圖1:新技術(shù)能生產(chǎn)出厚度最小的膜。圖2:在模頭中岐管和螺旋流道中料流的分離和最終匯聚阻止均勻材料結(jié)構(gòu)的形成。 而且,材料流動在模頭中的多次分離和再現(xiàn)阻止了均勻材料結(jié)構(gòu)的形成,不斷地打破材料在成形時的定位。所以形成不規(guī)則不均一的材料結(jié)構(gòu),這對最終產(chǎn)品的彈性和拉伸強度等機(jī)械性能有著負(fù)面的影響。 在傳統(tǒng)模頭中,形成出口環(huán)截面的部件被組合在一起。所以部件與另一部件有關(guān)的位置(同心度,單軸性)由部件的調(diào)整和尺寸與位置偏差所決定。制造技術(shù)制約著精度。所以沿圓周的??p不穩(wěn)定,這又是膜厚主要偏差的重要原因。模壁上材料的附著度也對膜厚有著影響。在傳統(tǒng)過程中,模頭和模芯不會相對于對方而旋轉(zhuǎn)。只能通過軸向的材料流動來把附著的材料沖掉。所以更多的顆粒會與已經(jīng)附著在模頭上的顆粒粘合在一起,變厚,并在材料中形成條紋。當(dāng)它們的尺寸達(dá)到臨界點時,就會撕裂,并在產(chǎn)品中形成撕裂節(jié)點。 通常是由與模頭外部相連的加熱器對材料進(jìn)行加熱。因為模頭材料的不均勻性以及沿熔化塑料四周的形狀多樣性,加熱是不均勻的。加熱器所產(chǎn)生熱量約有一半來加熱周邊,而其余的被引到材料中,最終模芯部分是由材料來加熱的。所以內(nèi)壁溫度總是比材料溫度低的,而外壁溫度較高的。所以很容易出現(xiàn)粘附甚至過燒。 在實踐中,所有這些缺陷都可能導(dǎo)致薄膜厚度偏差達(dá)20%。如果模頭旋轉(zhuǎn),那么這樣的薄膜只能被卷取。但是,旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了新問題。因為軸承被加熱至200℃,所以潤滑劑熔化掉了,必須不斷地進(jìn)行更新。特弗龍(Teflon)材料的軸承可以彌補這一點。加熱器電源和機(jī)器控制所需的數(shù)據(jù)傳輸必須由滑環(huán)來完成。 旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 在新近開發(fā)的旋轉(zhuǎn)芯形模頭中,上面所介紹的缺陷是不會出現(xiàn)的。用傳統(tǒng)模頭,材料會在變向后馬上向上運動,不會被迫形成相對均勻的環(huán)。在這種情況里,連續(xù)變窄的模縫對材料流動產(chǎn)生的阻力會比轉(zhuǎn)芯的旋轉(zhuǎn)要更大。所以首先是環(huán)被填充,然后是材料向上流動。模具的阻力控制著轉(zhuǎn)芯的旋轉(zhuǎn)速度。入口流道附近形成更高的體積流動速率,也形成更高的出口速率,使圓周上的速度恒定。 所以,模芯的旋轉(zhuǎn)造就出均勻網(wǎng)狀的材料結(jié)構(gòu)(圖3)。因為模外環(huán)保持穩(wěn)定,所以內(nèi)模芯旋轉(zhuǎn),在材料任何一個表面上形成相當(dāng)大的速度差別。材料也向上流動。因為運動是在兩個方向上,所以材料沿螺旋狀路徑流動。不同于傳統(tǒng)模頭,材料流動也沒有被分開到幾個流道中,最后又匯聚在一起。所以材料保持均一,形成了均勻的網(wǎng)狀薄膜結(jié)構(gòu),具有很好的機(jī)械性能。 轉(zhuǎn)芯、模外環(huán)和在它們之間高壓下流動的材料形成了流體軸承。當(dāng)模芯在模外環(huán)中旋轉(zhuǎn)時,軸承與其下部的特弗龍環(huán)一起自動給模芯定心。這確保在出口截面上的??p穩(wěn)定,也減少了粘附的可能性。任何可能粘附的顆粒被移動性材料所撕裂,不只是在軸向,而且也有非軸向的。所以制出的薄膜保持了均勻的厚度。 在起動過程中,安裝在模環(huán)外表面上的加熱器對模頭進(jìn)行加熱。因為這個模外環(huán),加熱器產(chǎn)生熱量傳送的損失嚴(yán)重。一旦切換到旋轉(zhuǎn),模芯產(chǎn)生的捏合作業(yè)對材料進(jìn)行有影響的加熱。所以材料中的內(nèi)部磨擦形成了熱量。這使材料中和四周的溫度分布均勻。 圖3:模芯的旋轉(zhuǎn)能形成有序的網(wǎng)狀材料結(jié)構(gòu)圖4:從冷卻環(huán)和內(nèi)部換熱器,通過切點,氣體被吹到膜上。圖5:模頭可移動,被布置成傘狀。
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