膜机头间隙调节及旋转机头介绍

1.机头结构

吹塑薄膜用的机头（简称吹膜机头）有多种结构形式，常用的有侧进料芯棒式机头、中心进料的十字架式机头、螺旋机头、旋转机头、共挤出复合机头等。

（1）芯棒式机头（侧进料）芯棒式吹膜机头的结构如图6-1所示，塑料熔体经机颈压缩后，流至芯棒处分成两股料流，沿芯棒向两侧各自流动180°后，在A处重新汇合。汇合后的料流将芯棒包住，顺着机头环形通道流到模口并呈薄管坯状被挤出，经压缩空气吹胀成膜。这种机头结构简单，流道内存料少，只有一条料流拼合线，塑料不易发生过热分解，适用于PVC等热敏性塑料薄膜的吹塑成型。缺点是：

图6-1 芯棒式吹膜机头的结构

1—芯棒 2—缓冲槽 3—压板 4—口模调节螺钉 5—口模 6—上机头体 7—机颈 8—下机头体 9—紧固螺钉 10—芯棒轴

1）料流在机头内流速不等以及料流拼合处易造成薄膜厚薄不均匀。

2）芯棒易产生偏中现象（芯棒与口模不同心）。

3）口模间隙不好控制。若间隙太大，要想达到设定的薄膜厚度和折径，必然要增大牵伸比和吹胀比，造成操作困难；若间隙太小，机头内反压力大，使产量降低。一般间隙取0.4～1.2mm。

（2）十字架式机头（中心进料式）十字架式机头结构有水平式和直角式两种，如图6-2和图6-3所示。两种结构成型部件基本相同，但进料方式不同。水平式用于平挤平吹法，直角式用于平挤上吹法或下吹法。

图6-2 水平式十字架式机头

1—法兰 2—机颈 3—分流器 4—模体 5—调节螺钉 6—芯模 7—口模 8—口模压板

图6-3 直角式十字架式机头

1—下机头体 2—分流器支架 3—调节螺钉4—压板 5—上机头体 6—分流器 7—芯棒 8—口模 9—压板螺栓

十字架式机头的特点是管坯从口模挤出时出料均匀，薄膜厚度容易控制，模芯不受侧压力，不会出现“偏中”现象。但由于分流器支架的存在，薄膜上拼缝线多，机头内间隙较大，存料多，不宜加工热稳定性差的塑料，常用于PP、PE、PA等薄膜的吹塑成型。

（3）螺旋式机头 螺旋式机头如图6-4所示，在芯棒上开设3～8条螺纹槽，熔料从底部中心进入，并沿螺槽旋转上升，进入圆环隙流道，熔料在环形缓冲槽内消除熔接痕之后，进入成型区挤成膜坯，并立即被压缩空气吹胀成膜。

这种机头的主要优点是出料均匀，薄膜上没有拼缝线，且厚度容易控制。但由于物料在机头内停留时间较长，不能加工热敏性塑料，常用于加工PP、PE等熔体粘度小、不易分解的塑料。

（4）旋转机头 凡是芯模或口模可旋转的机头，通常称为旋转机头。旋转机头可有效克服熔接线对薄膜质量的影响，并能使熔体在流道内停留时间接近一致，从而确保被挤出的物料温度及膜坯的均匀性。因此，旋转机头多用于高性能吹塑薄膜的生产。如用旋转机头生产的PP薄膜厚度公差可达0.1μm。

机头的旋转方式有口模旋转，芯棒不转；芯棒转动，口模不转；口模和芯棒一起同向或逆向旋转。常用的旋转式机头有芯棒式、螺旋式及十字形旋转机头。

图6-4 螺旋式机头

1—缓冲槽 2—流道 3—芯棒 4—进气孔 5—熔体入口 6—调节螺钉

1）芯棒式旋转机头。图6-5所示的是一种内旋转（芯轴转动）的芯棒式旋转机头，在芯轴11上设置有搅动器2和10。搅动器可以是搅动翼或搅动棒，可以是平的，也可是螺旋桨式的。搅动器由直流电动机14通过联轴器13带动而转动。

2）螺旋式旋转机头。螺旋式旋转机头的典型结构如图6-6所示。机头体8的对中由插入耐磨垫套15的压紧套1来保证。大螺母3通过轴承使压紧套1向耐磨垫套15内表面施压，以防止熔体从流道溢出。电动机2的转矩经齿轮5传递给机头壳体，机头体8可作270°～360°的摆动旋转。来自挤出机的塑料熔体进入机头中心后，经径向流道流入螺旋体6的分配流道，在此均匀混合后，沿成型缝隙周向进行分配。目前，这类机头广泛用于生产幅宽为200～6000mm的管状膜。

图6-5 芯棒式旋转机头

1—挤出机 2、10—搅动器 3—支承环 4—口模 5—芯棒 6—薄膜 7—进风道 8—熔体环隙 9—锥体 11—芯轴 12—衬套 13—联轴器 14—直流电动机 15—流道(www.xing528.com)

图6-6 螺旋式旋转机头

1—压紧套 2—电动机 3—螺母 4—轴承部件 5—齿轮 6—螺旋体 7—电热圈 8—机头体 9、12—螺栓 10—口模 11—芯模 13—调节螺钉 14—压缩空气入口 15—耐磨垫套

3）十字形旋转机头。十字形旋转机头又称回转型角式机头，其典型结构如图6-7所示，主要由调节螺钉3、口模4、芯模5、机头壳体7和芯模支架6组成。由传动装置10经齿轮11驱动机头壳体7旋转。此种机头多用于折径在1000mm以下的窄幅薄膜的生产，厚度公差可达±5μm。

如果不考虑其他因素，旋转部件的转速应使单位时间内沿旋转部件圆周方向流过的物料体积比从螺杆挤出机供给的体积大，当旋转部件的转速足够高时，挤出制品的分流线可消除。

（5）共挤出复合机头 共挤出复合机头可以成型多层薄膜，各层可以是不同颜色或不同树脂，分别加入两台以上的挤出机，成型为多色或多层复合薄膜。共挤吹塑复合法在农膜、工业用膜和阻隔包装膜中应用很广，它可以根据功能的需要设计为不同树脂复合在一起的多层结构。如防雾滴农用棚膜，一层为含防雾滴剂的聚乙烯，一层为含防老化剂的聚乙烯复合在一起；食品包装膜的中间层为阻隔性非常好的PVDC，对称向外的依次是粘合层树脂和最外层的聚乙烯树脂，中间的PVDC起到良好的阻隔作用，外层的聚乙烯使制袋和热合容易进行。

复合机头有模内复合和模外复合两种形式。图6-8是模内两种塑料共挤复合机头。两种塑料熔体分别从A、B两个进料口进入，经机头内各自的环形流道在口模定型段汇合挤出。图6-9所示为模外共挤复合机头。熔融树脂在各自完全独立的流道中流经口模，在离开口模后才汇集在一起。为增加复合附着力，可在离开口模后于两膜坯间引入表面活性气体。此种结构的共挤膜，仅外层料流得到调整。

图6-7十字形旋转机头

1—换向接触环 2—热电表 3—调节螺钉 4—口模 5—芯模 6—芯模支架 7—机头壳体 8—连接体 9—轴承部件 10—传动装置 11—齿轮

图6-8 模内两种塑料共挤复合机头

1—分流导套 2—芯模 3—口模 4—分流器

A—内层塑料入口 B—外层塑料入口 C—压缩空气入口

吹塑多层薄膜的关键在于机头，其设计的一个主要问题是要控制机头中流动阻力的比例，一般要求各层薄膜的线速度相等。另一个重要问题是各层薄膜间的粘合，其关键也是温度控制，往往各层的膜厚对温度和挤出速度很敏感。设计机头的温度控制系统时，应按高温塑料的要求设计，并易于调节。

图6-9 模外共挤复合机头

2.机头的主要参数

无论设计哪种结构形式的吹膜机头，必须考虑吹胀比、拉伸比、口模缝隙宽度等结构参数。

（1）吹胀比 吹胀比是指经吹胀后的管泡直径与机头口模直径之比。这是吹塑薄膜一个重要的工艺参数，一般为1.5～3.0，对于超薄薄膜，最大可达6。吹胀比大，薄膜的横向强度高，但吹胀比太大易造成薄膜厚薄不均，管泡不稳定，薄膜易出现褶皱等不良现象。在生产过程中，压缩空气必须保持稳定，保证有恒定的吹胀比。

（2）拉伸比 拉伸比又称牵引比，是指牵引速度与挤出速度之比。牵引速度是指牵引辊的表面线速度，挤出速度则是指熔体离开口模的线速度。拉伸比增大，薄膜的纵向强度随之提高。但拉伸比不能太大，否则难以控制厚薄均匀度，甚至有可能将薄膜拉断。一般拉伸比为4～6。

（3）压缩比 压缩比是指机颈内流道截面积与口模定型区环形流道截面积的比值，一般应大于或等于2。

（4）口模缝隙宽度 即口模与芯棒的单边间隙δ（见图6-1），一般为0.4～1.2mm，也可按18～30倍的薄膜厚度选取。口模缝隙宽度太小，料流阻力大，影响挤出产量；太大时，如果要得到较薄的薄膜，就必须加大吹胀比和拉伸比，但吹胀比和拉伸比过大，生产中薄膜不稳定，容易起皱和折断，厚度也较难控制。因此，口模缝隙宽度一般控制在0.8～1.0mm之间，特殊情况下大于1.0mm，如用LLDPE吹塑薄膜时的口模缝隙宽度就大于1.2mm。

（5）口模、芯模定型部分的长度 为了消除熔接缝，使物料压力稳定，物料能均匀地挤出，口模、芯模定型部分的长度L₁（见图6-1）通常为口模缝隙宽度δ的15倍以上（见表6-3）。但料流通道不能过短，通常情况下，物料从分流的汇合点到口模的垂直距离应不小于分流处芯棒直径的两倍。

表6-3 定型段长度L₁与口模缝隙宽度δ的关系

（6）缓冲槽尺寸 缓冲槽又称储料槽，通常开在芯模定型区入口处，消除多股熔料汇合时产生的熔接痕迹，有利于改善膜坯流动的均匀性，提高薄膜的力学性能。该槽的截面通常呈弓形，弦长（沿芯模轴向）即槽宽，为（15～30）δ，弦高（沿芯模径向）即槽深，为（4～8）δ。

（7）流道扩张角与分流线斜角 塑料熔体由流道向成型段过渡，在芯模上形成的倒锥角α（见图6-1）称为流道扩张角，常取80°～100°，但最大不超过120°。芯棒轴分流线斜角β（见图6-1）的取值与塑料的流动性有关，不可取得太小，否则会使芯棒尖处出料慢，形成过热滞料分解，一般取β=40°～60°。