提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，属于塑料加工的【技术领域】，所述的吹膜模头包括分流间隙、模唇间隙和阻流环，并且塑料熔体从所述分流间隙沿径向分流并经过模唇间隙轴向流出，而所述阻流环用于调节从所述分流间隙进入模唇间隙的塑料熔体的流量。本实用新型通过在平面分流段和模唇段之间引入阻流环，并通过调节阻流环各部位嵌入塑料熔体的深度可以灵活控制模唇圆周上各部位的流量；而又基本不影响模唇圆周上其它部位的流量，从而解决了吹膜薄膜产品横向厚薄不均匀的问题。
【专利说明】提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及塑料加工设备的【技术领域】，更具体地说，本实用新型涉及一种能够提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头。
【背景技术】
[0002]在塑料吹膜工艺中，在挤出机和吹膜模头之间加上熔体计量泵可以有效地提高薄膜产品的纵向厚薄均匀性，但是如何提高薄膜产品的厚薄均匀性却一直是一个技术难题。与流延法制膜工艺相比，虽然吹膜工艺设备投资抵，生产过程中产生的回料少，产品强度高，但是产品厚薄均匀性差却常常成了进入高端市场应用的主要障碍。
[0003]在流延法制膜工艺中，塑料熔体在模具内经过横向分流后，从模唇间隙中纵向流出，经过冷却制成薄膜产品。模唇配置模唇间隙调整装置，可以根据产品横向厚薄分布的测量值，对各部位的模唇间隙作相应调整，因此产品的横向厚薄均匀性好。
[0004]在吹膜工艺中，模唇由圆柱状的芯棒和圆筒状的刚性外圈或柔性外圈之间的间隙组成。虽然外圈配有调整模唇间隙的装置，例如沿着外圈的外壁周向设置的调节螺丝或调节棒，如CN201195392Y、CN1939700A所公开的塑料吹膜机专用模头，但是 申请人:发现在模唇圆周上的任何一个位置作模唇间隙调整，都无可避免地对其它位置的模唇间隙造成影响，尤其在相隔180°的位置。所以，对现有的吹膜模具而言，调整模唇间隙对提高产品横向厚薄均匀性的作用十分有限，无法有效地克服或补偿模具机械加工精密度误差。而且更为严重的是， 申请人:还发现在吹膜工艺中，模唇各部位流量的不均匀性，会随着吹胀比和拉伸比的增大而被放大。因为熔体流量小的部位因膜胚较薄而受到更大吹涨，熔体流量大的部位因膜胚较厚而受到更小的吹涨。因此，对于吹膜工艺而言，国产吹膜机在最佳运行状态也难以在横向达到10%的厚度相对标准误差，而且在收卷工序中还可能会产生“暴筋”的现象。在现有技术中，为了改善其膜厚均匀性，并为了保证薄膜产品收卷的表观平整，常常通过旋转模头或旋转收卷装置将薄膜产品的厚度不均匀性均匀地分配到收卷轴的各个部位。但是从产品使用的角度来看，旋转模头或旋转收卷无法从根本上解决吹膜制品横向厚度均匀性差的问题。
[0005]另外，为了解决吹膜产品的膜厚均匀性问题，市场上还提供了使用智能风环的技术方案，其作用是根据薄膜产品的厚度测试值，智能化控制风环各部位的吹风量从而控制薄膜产品各部位的局部吹胀比，有一定程度的效果，但整个装置的投资较很大，提高了吹膜工艺设备投资，提高了产品的成本。
实用新型内容
[0006]为了解决现有技术中的上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头。本实用新型的发明人发现通过在平面分流段和模唇段之间引入阻流环，通过调节阻流环各部位嵌入塑料熔体的深度可以灵活控制模唇圆周上各部位的流量；而又基本不影响模唇圆周上其它部位的流量，从而解决了薄膜产品横向厚薄不均匀的问题。
[0007]为了解决实用新型所述的技术问题并实现发明目的，本实用新型采用了以下技术
方案:
[0008]本实用新型所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:包括分流间隙、模唇间隙和阻流环，并且塑料熔体从所述分流间隙沿径向分流并经过模唇间隙轴向流出，而所述阻流环用于调节从所述分流间隙进入模唇间隙的塑料熔体的流量。
[0009]作为优选地，所述吹膜模头包括模头主体、模口、模芯和阻流环；所述模芯设置在所述模口内，且与所述模口之间形成有模唇间隙；而所述模头主体设置在所述模芯下方，且所述模芯的下表面与所述模头主体的上表面之间形成有分流间隙；塑料熔体从所述分流间隙沿径向分流并经过模唇间隙轴向流出，并且所述阻流环通过调节装置能够调节从所述分流间隙进入模唇间隙的塑料熔体的流量。
[0010]可选择地，所述塑料熔体从中心进料，周边出料。
[0011]作为优选地，所述吹膜模头包括同轴设置的环状模头主体、环状模口和模芯；所述模芯设置在所述环状模口内，且与所述环状模口之间形成有模唇间隙；而所述模头主体设置在所述环状模口和模芯下方，所述模芯的下表面与所述模头主体的上表面之间形成有分流间隙；所述模头主体的上表面上设置有两条或数条螺旋槽，并且沿着所述螺旋槽的旋转方向，螺旋槽离所述模头主体下表面圆心的径向距离逐渐变大，而槽深逐渐变浅；以使得塑料熔体从所述螺旋槽的起点到终点，塑料熔体的流动从槽内流动为主逐渐变为均匀的径向流动为主。
[0012]其中，随着模头主体上表面到圆心的径向距离逐渐变大，所述模头主体上表面与所述模芯下表面之间的分流间隙逐渐变大。
[0013]其中，对应于所述模唇间隙和所述分流间隙的交汇处，在所述的模口主体的上表面上设置有阻流环，在所述的阻流环上的圆周方向上间隔一定的距离设置有间隙调节装置，所述间隙调节装置能够调节所述阻流环允许塑料熔体通过的分流间隙大小。
[0014]其中，所述吹膜模头还包括熔体进料部，所述熔体进料部设置在所述模头主体的中心处，并且所述熔体进料部的顶部延伸至所述模芯内一定距离，且所述熔体进料部的上部开设有熔体进料口，所述熔体进料口通过引流通道给所述螺旋槽提供熔体；所述引流通道的个数与所述螺旋槽的个数相等，并且所述引流通道的上端连接至所述熔体进料口，所述引流通道的末端连接至所述螺旋槽的起始点。
[0015]可选择地，所述塑料熔体从侧向进料，中心出料。
[0016]其中，所述吹膜模头包括环状模头主体、环状模口和模芯；所述模芯设置在所述环状模口和环状模头主体的中心，且与所述环状模口之间形成有模唇间隙；而所述模头主体设置在所述环状模口的下方，所述环状模口的下表面与所述模头主体的上表面之间形成有分流间隙，且随着模头主体上表面到圆心的径向距离逐渐变小，所述模头主体上表面与所述环状模口下表面之间的间隙逐渐变大；所述模头主体的上表面上设置有两条或数条螺旋槽，并且沿着所述螺旋槽的旋转方向，螺旋槽离所述模头主体上表面圆心的径向距离逐渐变小，槽深逐渐变浅；以使得塑料熔体从所述螺旋槽的起点到终点，塑料熔体的流动从槽内流动为主逐渐变为均匀的径向流动为主。
[0017]其中，对应于所述模唇间隙和所述分流间隙的交汇处，在所述的模口主体的上表面上设置有阻流环，在所述的阻流环上的圆周方向上间隔一定的距离设置有间隙调节装置，所述间隙调节装置能够调节所述阻流环允许塑料熔体通过的分流间隙的大小。所述的间隙调节装置例如可以为伞形齿轮、蜗轮蜗杆、斜面推杆或其它能够实现所述调节功能的结构。塑料熔体通过该阻流段后即可进入模唇间隙。而由两个或多个模口主体叠加即可组成两层或多层复合膜的吹膜模头。用本实用新型的组合模头挤出吹制复合膜，不但可以控制复合膜总厚度的均匀性，可以控制每一单层的厚薄均匀度。
[0018]与最接近的现有技术相比，本实用新型所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头具有以下有益效果:
[0019](I)本实用新型的发明人通过研究发现，现有技术中的吹膜模头分流段和模口平直段之间，熔体一般沿轴向流动(例如CN1939700A、CN101298185B等)，阻流环必须作熔体流动垂直方向的径向移动。而在圆环上任何一点做径向调整都无可避免地会影响到其他位置，从而无法实现各部位的独立调节模唇间隙，其它区域，尤其是相隔180°的区域的熔体流量由于会受到较大变动，无法实现各部位的独立调整，从而无法解决产品横向模厚均匀性的问题，致使横向膜厚差难以达到10%以下。在经过不断的尝试和设计之后通过在平面分流间隙和模唇间隙之间引入阻流环，通过调节阻流环各部位嵌入塑料熔体的深度可以灵活控制模唇圆周上各部位的流量；而又基本不影响其它部位的流量，从而解决了薄膜产品横向厚薄不均匀的问题。
[0020](2)除了提高薄膜产品的厚薄均匀性，本实用新型的另一个重要特点是提高了单个模头的通用性。不同的塑料原料有不同的流动特性，甚至同一原料在不同的加工条件下(温度和流量等)都可能发生流动特性上的变化，这些流动特性上的差别会影响分流段的分流均匀性，从而造成影响薄膜产品的横向厚度均匀性分布。但是利用本实用新型引入的阻流环装置调节所述模头主体下表面和模芯上表面的间隙，可以对分流段流出的不均匀性进行了再平衡，从而提高了单个模头的通用性。
[0021](3)由两个或多个平面盘叠加即可组成两层或多层复合膜的吹膜模头。用本实用新型的组合模头可以用于挤出吹制复合膜，其不但可以控制复合膜总厚度的均匀性，而且还可以控制每一单层的厚薄均匀度。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为实施例1所述吹膜模头的轴截面结构示意图。
[0023]图2为图1中沿A-A方向向上的剖视结构示意图。
[0024]图3为实施例2所述吹膜模头的轴截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]以下将结合具体实施例对本实用新型所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头的结构、材料和应用做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解；需要声明的是在具体实施例中对结构和材料的描述都是示例性的，而并不意味对本实用新型保护范围的限制，本实用新型的权利范围以限定的权利要求为准。
[0026]实施例1[0027]如附图1-2所示，本实施例所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其包括同轴设置的环状模头主体10、环状模口 20、模芯30和熔体进料部40 ;所述模芯30设置在所述环状模口 20内，且与所述环状模口之间形成有模唇间隙21，并且所述模唇间隙21包括沿着轴向延伸至所述模芯底面的垂直段22 ；而所述模头主体10设置在所述环状模口 20和模芯30下方，并通过固定装置15将所述模头主体10定位并固定在所述环状模口 20上，且使得所述模芯30的下表面与所述模头主体10的上表面之间形成有分流间隙11 ;所述模头主体10的上表面上设置有四条螺旋槽12，并且沿着所述螺旋槽12的旋转方向，螺旋槽离所述模头主体下表面圆心的径向距离逐渐变大，而槽深逐渐变浅，而随着模头主体下表面圆心的径向距离逐渐变大，所述模头主体上表面与所述模芯下表面之间的间隙逐渐变大；所述熔体进料部40设置在所述模头主体的中心处，并且所述熔体进料部40的顶部延伸至所述模芯30内一定距离，通过螺纹配合将其固定，且所述熔体进料部40的上部开设有熔体进料口 41，所述熔体进料口 41通过引流通道42给所述螺旋槽12提供熔体；所述模芯30的轴心处设置有模芯进气出口通道31，且所述熔体进料部上设置有能够连通至所述模芯进气出口通道的进气通道43 ;并且在对应于所述模唇间隙和所述间隙的交汇处，在所述的模口主体的上表面上还设置有阻流环13，在所述的阻流环13上的圆周方向上每间隔10度设置有一个间隙调节螺杆14，所述间隙调节螺杆14能够调节所述阻流环13允许熔体通过的分流间隙的大小。作为优选地，所述模唇间隙21还包括沿着轴向从所述模芯上表面延伸至所述垂直段22的缓冲段23 ;所述引流通道的个数与所述螺旋槽的个数相等，均为4个，并且所述引流通道沿着所述熔体进料口的底端均匀设置，而所述引流通道的上端连接至所述熔体进料口，所述引流通道的末端连接至所述螺旋槽的起始点。
[0028]实施例2
[0029]在本实施例中，所述塑料熔体从侧向进料，中心出料。如附图3所示，所述吹膜模头包括环状模头主体50、环状模口 60和模芯70 ;所述模芯70设置在所述环状模口 60和环状模头主体50的中心，且与所述环状模口 60之间形成有模唇间隙61 ；而所述模头主体50设置在所述环状模口 60的下方，所述环状模口 60的下表面与所述模头主体50的上表面之间形成有分流间隙51，且随着模头主体上表面到圆心的径向距离逐渐变小，所述模头主体50上表面与所述环状模口下表面之间的分流间隙51逐渐变大；所述模头主体50的上表面上设置有两条或数条螺旋槽52，并且沿着所述螺旋槽的旋转方向，螺旋槽离所述模头主体下表面圆心的径向距离逐渐变小，槽深逐渐变浅；以使得塑料熔体从所述螺旋槽的起点到终点，塑料熔体的流动从槽内流动为主逐渐变为均匀的径向流动为主。对应于所述模唇间隙和所述分流间隙的交汇处，在所述的模口主体的上表面上设置有阻流环80，在所述的阻流环80上的圆周方向上间隔一定的距离设置有间隙调节装置81，所述间隙调节装置81能够调节所述阻流环允许塑料熔体通过的分流间隙的大小。所述的间隙调节装置例如可以为伞形齿轮、蜗轮蜗杆、斜面推杆或其它能够实现所述调节功能的结构。塑料熔体通过该阻流段后即可进入模唇间隙。而由两个或多个模口主体叠加即可组成两层或多层复合膜的吹膜模头。用本实用新型的组合模头挤出吹制复合膜，不但可以控制复合膜总厚度的均匀性，可以控制每一单层的厚薄均匀度。
[0030]实施例3
[0031]本实施例通过实施例1所述的吹膜模头制备聚丙烯乙烯嵌段共聚物薄膜，其中所述的吹膜模头以及配合使用的吹膜机及其它设备(例如熔体泵、冷却风环)的参数如下:
[0032]分流段种类:平面螺旋，外加工定制
[0033]螺旋槽数目:4
[0034]螺旋槽起点半径:33 mm
[0035]螺旋槽终点半径:73 mm
[0036]螺旋槽起点深度:12.4 _
[0037]螺旋槽起点外顶端缝隙:0.6 mm
[0038]螺旋槽终点外顶端缝隙:1.6 mm
[0039]螺旋槽宽度:6.0 mm
[0040]螺旋槽起点终点角度差: 270°
[0041 ] 阻流环特点:平均分切成36段
[0042]阻流段最大缝隙:1.6 _
[0043]阻流环宽度:12 _
[0044]阻流段缝隙调节装置: 两段螺纹，M7xl.0, M8x0.75
[0045]阻流段缝隙调节精度: 0.25mm/顺时针360°
[0046]模口直径:156 _
[0047]模唇间隙:1.6 mm
[0048]模口平直段长度:50 mm
[0049]挤出机:Φ45mm单螺杆,瑞安云江塑料机械有限公司
[0050]熔体泵:20cc/转，郑州海科熔体泵有限公司
[0051]冷却风环:Φ420ι?πι普通风环
[0052]冷却风环离模头距离: 30 mm
[0053]冷却水环:Φ 280mm普通水环
[0054]冷却水环离模头距离: 350mm。
[0055]所述的原料为聚丙烯乙烯嵌段共聚物，中沙(天津)石化有限公司PP66M10T，密度 0.905g/cm3,熔体流动速率 3.5g/10min。
[0056]温度控制:挤出机喂料段160 V ;随后两段均为190°C ；熔体泵190°C ；模头190。。。
[0057]速度控制:熔体泵转速30 rpm，调整挤出机转速时熔体泵进口压力保持在1.5 Mpa左右。
[0058]收卷幅宽:420 mm
[0059]牵引速度:调整牵引速度使薄膜产品厚度接近22微米。
[0060]在作第I次吹膜试验时，将每段阻流环的调整螺丝顺时针拧紧，并假设此时的螺丝位置为0°将薄膜产品横向剪短，每相隔23.33mm做一标记，使之对应各个阻流环分段的中心位置。膜厚测试值汇总在表I。在平均膜厚21.7微米的情况下，相对标准误差为16.3%。在210°和320°位置分别出现最小值14微米和最大值27微米。在210°对面位置(30° )的膜厚为21微米。低于平均值；在320°对面位置(140° )的膜厚为23微米，高于平均值。由此可见，调整模口外圈位置对降低膜厚误差作用十分有限。在第2次试验中，模口外圈位置保持不动，对膜厚高于平均值的阻流环分段做减小熔体通道缝隙的调整，其对应的调节螺丝旋转角度计算如下:
[0061]调整角度=(平均膜厚/对应点膜厚-1) X250°(取整数值)
[0062]表1列出调整值，表示逆时针旋转。对低于平均值的阻流环分段，因对应的调节螺丝已经被顺时针拧紧，故无法作增大熔体通道缝隙的调整，仍保持在“O”位置。作了相应的阻流环调整后，第2次试验所得到的薄膜在膜厚均匀度上有明显的改善，其相对标准误差降低至10.5%。发明人通过对国产吹膜机吹膜产品的所作的测试对比。这样的吹膜膜厚均匀度已经处在国内较好的水平。根据第2次试验的膜厚测试值，在第3次试验前对阻流环各分段的熔体通道缝隙再次作了类似的调整，结果吹膜产品的相对标准误差进一步降至3.8%，达到国际吹膜产品的厚薄均匀性的较高水平。需要注意的是表1中第3次试验的螺丝位置是累加值，而不是第3次的调整值。
[0063]表1丙烯乙烯嵌段共聚物吹膜试验阻流环调整与结果
[0064]实施例4
[0065]本实施例通过实施例1所述的吹膜模头制备高密度聚乙烯薄膜，其中所述的吹膜模头以及配合使用的吹膜机及其它设备的参数同实施例3。
[0066]所述的原料为高密度聚乙烯，FORMOSPLASTICS CORP.USA, HDPE-5326，密度 0.96g/cm3,熔体流动速率0.35 g/10min。
[0067]加工助剂:PPA，ARKEMA KynarFlex 5300，500 ppm,以5%预制母粒的形式加入。
[0068]温度控制:挤出 机喂料段150 V ;随后两段均为180 V ;熔体泵180 V ;模头180O。
[0069]其它加工工艺条件和阻流环分段的调整方法与实施例2相同。
[0070]表2汇总了实验结果，实验表明当吹膜材料从聚丙烯换成高密度聚乙烯后，需对阻流环熔体通道缝隙做较大的调整，但还是可以在同一模头上得到令人满意的结果。
[0071]表2高密度聚乙烯吹膜试验阻流环调整与结果
[0072]
【权利要求】
1.一种提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:包括分流间隙、模唇间隙和阻流环，并且塑料熔体从所述分流间隙沿径向分流并经过模唇间隙轴向流出，而所述阻流环用于调节从所述分流间隙进入模唇间隙的塑料熔体的流量。
2.根据权利要求1所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:所述吹膜模头还包括模头主体、模口、模芯；所述模芯设置在所述模口内，且与所述模口之间形成有模唇间隙；而所述模头主体设置在所述模芯下方，且所述模芯的下表面与所述模头主体的上表面之间形成有分流间隙；塑料熔体从所述分流间隙沿径向分流并经过模唇间隙轴向流出，并且所述阻流环通过调节装置能够调节从所述分流间隙进入模唇间隙的塑料熔体的流量。
3.根据权利要求1或2所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:所述塑料熔体从中心进料，周边出料。
4.根据权利要求3所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:所述吹膜模头包括同轴设置的环状模头主体、环状模口和模芯；所述模芯设置在所述环状模口内，且与所述环状模口之间形成有模唇间隙；而所述模头主体设置在所述环状模口和模芯下方，所述模芯的下表面与所述模头主体的上表面之间形成有分流间隙；所述模头主体的上表面上设置有两条或数条螺旋槽，并且沿着所述在螺旋槽的旋转方向，螺旋槽离所述模头主体上表面圆心的径向距离逐渐变大，而槽深逐渐变浅；以使得塑料熔体从所述螺旋槽的起点到终点，塑料熔体的流动从槽内流动为主逐渐变为均匀的径向流动为主。
5.根据权利要求4所述的 提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:随着模头主体上表面到圆心的径向距离逐渐变大，所述模头主体上表面与所述模芯下表面之间的间隙逐渐变大。
6.根据权利要求5所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:对应于所述模唇间隙和所述间隙的交汇处，在所述的模口主体的上表面上设置有阻流环，在所述的阻流环上的圆周方向上间隔一定的距离设置有间隙调节装置，所述间隙调节装置能够调节所述阻流环允许塑料熔体通过的间隙大小。
7.根据权利要求4所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:所述吹膜模头还包括熔体进料部，所述熔体进料部设置在所述模头主体的中心处，并且所述熔体进料部的顶部延伸至所述模芯内一定距离，通过螺纹配合将其固定，且所述熔体进料部的下部开设有熔体进料口，所述熔体进料口通过引流通道给所述螺旋槽提供熔体；所述引流通道的个数与所述螺旋槽的个数相等，并且所述引流通道的上端连接至所述熔体进料口，所述引流通道的末端连接至所述螺旋槽的起始点。
8.根据权利要求1所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:所述塑料熔体从侧向进料，中心出料。
9.根据权利要求8所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:所述吹膜模头包括环状模头主体、环状模口和模芯；所述模芯设置在所述环状模口和环状模头主体的中心，且与所述环状模口之间形成有模唇间隙；而所述模头主体设置在所述环状模口的下方，所述环状模口的下表面与所述模头主体的上表面之间形成有分流间隙，且随着模头主体上表面到圆心的径向距离逐渐变小，所述模头主体上表面与所述环状模口下表面之间的间隙逐渐变大；所述模头主体的上表面上设置有两条或数条螺旋槽，并且沿着所述螺旋槽的旋转方向，螺旋槽离所述模头主体下表面圆心的径向距离逐渐变小，槽深逐渐变浅；以使得塑料熔体从所述螺旋槽的起点到终点，塑料熔体的流动从槽内流动为主逐渐变为均匀的径向流动为主。
10.根据权利要求9所述的提高产品横向膜厚均匀性的吹膜模头，其特征在于:对应于所述模唇间隙和所述分流间隙的交汇处，在所述的模口主体的上表面上设置有阻流环，在所述的阻流环上的圆周方向上间隔一定的距离设置有间隙调节装置，所述间隙调节装置能够调节所述阻 流环允许塑料熔体通过的分流间隙的大小。
【文档编号】B29C47/20GK203792708SQ201420151006
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】林叶刚, 王永常, 郑元坝, 潘泽云 申请人:浙江博尔塑胶有限公司