聚氯乙烯薄膜挤出吹塑成型优化

1.聚氯乙烯薄膜挤出吹塑成型的特点

聚氯乙烯薄膜挤出吹塑成型与聚乙烯、聚丙烯薄膜挤出吹塑成型相比，有许多不同之处：由于PVC树脂在高温塑化时易分解，则树脂中必须加稳定剂；又由于PVC制品有软、硬之分，软质PVC制品中必须加入较大分量的增塑剂（一般要加入大于30%的增塑剂）。挤出吹塑成型的PVC薄膜用量要比挤出吹塑成型的PE、PP薄膜用量少很多。

聚氯乙烯薄膜的性能特点如下：

1）聚氯乙烯薄膜可以制成透明度较高的薄膜，也可制成半透明薄膜、乳白色薄膜和带有各种颜色的薄膜。

2）聚氯乙烯薄膜柔软、有光泽。

3）应用时，撕裂强度较高，伸长率大，韧性好，不滑。

4）耐寒性较好，防水，防潮。

5）薄膜不能热封，可高频焊接。

6）薄膜在火源中能燃烧，离开火源自熄。

聚氯乙烯薄膜主要用于农业中的育苗保温、保湿和防虫害及农作物大棚，也可作雨衣膜、雨伞膜及包装各种食品和工业制品等。

（1）原料与配方 PVC薄膜挤出吹塑成型用主要原料是悬浮法聚氯乙烯中的SG3型树脂（按制品的应用需要，也可用SG2或SG4型树脂），辅助材料有增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充料和着色剂等。这些辅助材料按薄膜应用条件的需要，用不同的比例与主要原料配混，组成用料配方（见表3-4）。一般用PVC薄膜挤出吹塑成型用料配方（质量份）如下：聚氯乙烯（PVC）SG4100份，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）18份，邻苯二甲酸二丁酯（DBP）10份，癸二酸二辛酯（DOS）8份，烷基磺酸甲酚酯（M-50）8份，石蜡（P-CI）2份，有机锡（DBTL）0.8份，螯合剂0.5份，硬脂酸锌（ZnSt）0.15份，硬脂酸钙0.06份，铅/钡液体稳定剂2份。

（2）设备条件 PVC薄膜成型用原料的配混与造粒设备有研磨机、混合机和造粒用挤出机等。对这些设备的应用与配混原料要求见本书中第4章内容。

挤出吹塑薄膜成型用挤出机，一般多用通用型单螺杆挤出机。螺杆结构为等距不等深渐变型，长径比为20∶1，压缩比为3.5∶1左右；如果直接采用粉料挤出，应选用混合塑化能力较强的新型结构螺杆（头部带有屏障型螺杆）。可参照表5-3、表7-11～表7-13选择挤出机和挤出吹塑PVC薄膜机组。

成型膜坯用模具结构大多采用芯棒式（见图7-8）或十字形吹膜用模具。挤出吹型PVC薄膜一般多用上吹法。

（3）成型工艺

1）生产工艺顺序。主原料PVC与配方中各种助剂分别计量→混合（在高速混合机中，把各种原料掺混在一起，搅拌混合均匀）→混合料预塑化挤出造粒→挤出机塑化原料→模具成型膜坯→吹胀管状膜坯为泡筒状→冷风吹向筒状膜泡为其降温定形→牵引→成品收卷。

2）原料配混。挤出吹塑成型PVC薄膜用原料的配混工序中的工艺条件及要求，按第4章内容操作。

3）工艺温度（从机筒加料段至均化段）。

①软质PVC薄膜：加料段140～160℃、塑化段170～180℃、均化段170～180℃，模具温度：175～185℃。

②硬质PVC薄膜：加料段140～160℃、塑化段160～170℃、均化段170～180℃，模具温度：190～200℃。

4）膜坯吹胀用空气压力为0.02～0.03MPa，吹胀比取2～3，拉伸比与吹胀比值接近。

（4）工艺操作要点

1）原料在机筒内的塑化温度，由加料段开始至模具口应逐渐升高，温度控制应平稳、波动小。

2）如果熔融料温度控制正常，还会出现熔融料分解现象，此时应检查机筒内圆与螺杆外径的配合间隙。机筒和螺杆两零件的配合间隙过大，熔融料在机筒内停留时间过长，导致PVC熔融料极易分解，放出氯化氢气体，对人体有害。应及时进行室内通风。

3）PVC树脂进行挤出吹塑薄膜，选用芯棒式成型模具最适宜。熔融料在模具内停留时间短，避免熔融料在模具体内因温度过高而出现分解现象。

4）熔融料挤出吹塑薄膜应采用60目不锈钢过滤网过滤。

5）熔融料成型膜坯用模具的唇口间隙在0.5～1.2mm范围内，调节间隙时，要注意先松开间隙小侧的调节螺钉，再拧紧调节间隙大侧的调节螺钉，以避免模具零件和调节螺钉的损坏。在整个模具圆周上，模具唇口间隙应均匀。

6）风环距模具口距离在100mm左右，上下可调。如果膜坯管直径较大时，应取距离尺寸值小些，反之取大值。风环吹出的风压和风量应稳定，以保证吹胀膜泡管的稳定运行和有较好的冷却效果。膜泡上的冷凝线高度应控制在300mm左右。

7）膜泡冷却运行工作环境中不允许有气流产生。

8）PVC熔融料吹胀比应在2左右，偏小的吹胀比使膜制品的工作强度降低；膜泡的牵引比应在5左右。注意吹胀比值与牵引比值之差不要过大，以免膜制品的纵横向强度差过大。

9）注意PVC塑化熔融料温度不允许超过200℃，以避免熔融料分解。

（5）质量 软质PVC薄膜挤出吹塑成型质量应符合标准QB 1257—1991的规定。

2.聚氯乙烯薄膜挤出吹塑成型生产例

例1：挤出吹塑农业用薄膜（采用上吹法）

（1）原料与配方 选用悬浮法PVC树脂（SG3型），参考配方见表3-4。

（2）工艺流程

（3）设备 三辊研磨机（ϕ400mm），通水冷却；高速混合机（200L）；挤出造粒机，螺杆直径ϕ65mm，长径比10∶1，为等距不等深渐变型螺杆；挤出吹塑用挤出机，螺杆直径ϕ65mm，长径比20∶1，压缩比3∶1，为等距不等深渐变型螺杆；成型模具为芯棒式结构。

（4）工艺温度 高速混合温度为100～110℃。挤出造粒温度为150～170℃。挤出吹塑机筒温度：加料段130～140℃，塑化段150～160℃，均化段170～180℃。成型模具温度为165～170℃。

（5）注意事项 高速混合后的料温较高，应进行冷却降温至45℃左右，才适宜投入挤出造粒机内。挤出膜坯的吹胀比取2左右，拉伸比取2～3较理想。注意：成型模具工作中芯棒产生的偏中现象对膜厚度偏差的影响。

例2：挤出吹塑食品包装用聚氯乙烯薄膜

采用上吹法挤出吹塑食品包装用聚氯乙烯薄膜。

（1）原料与配方 选用悬浮法PVC（SG6型），要求PVC树脂中氯乙烯单体残留量不大于5mg/kg。硬质透明食品包装薄膜挤出吹塑成型用原料配方可参考表3-4。

（2）工艺流程

（3）设备 三辊研磨机（ϕ400mm），通水冷却；高速混合机（300L）；挤出吹塑机，螺杆直径ϕ100mm，长径比25∶1，压缩比3∶1，螺杆头部设有屏障型结构；成型模具的口模直径ϕ250mm，口模间隙1.3mm，抗静电低温热封处理槽。

（4）工艺温度 高速混合机温度在100℃左右，混合料搅拌5～8min；混合料搅拌后需经降温冷搅拌处理，料温降至低于45℃时投入挤出吹塑机中。挤出吹塑时机筒温度：加料段130～140℃，塑化段150～160℃，均化段170～180℃。模具连接颈温度为180～190℃。成型模具温度为190～210℃。(www.xing528.com)

（5）注意事项 膜泡的吹胀比在2.5左右，拉伸比可比吹胀比略大些。用于手工包装食品，此膜可不经抗静电和热封涂覆处理；用于自动化热封包装时（如香烟类物品），此膜必须经抗静电和热封涂覆处理，以免薄膜表面摩擦产生静电吸尘和引起火灾。

（6）质量要求 食品包装用聚氯乙烯薄膜的质量要求应符合标准GB/T 15267—1994的规定。

例3：采用平吹法挤出吹塑PVC热收缩薄膜

采用平吹法生产0.04mm厚PVC收缩薄膜，用于包装时加热温度为90～130℃，收缩应力约为1～2MPa。

（1）工艺流程

（2）原料选择 选用悬浮法PVC（SG5型），参考配方见表3-4。

（3）设备 单螺杆挤出机，螺杆为等距不等深渐变型，直径为ϕ30mm，长径比为25∶1，压缩比为3∶1。模具为十字形平吹式，口模间隙在0.4～0.7mm之间可调。加热拉伸定形套直径应与膜泡吹胀的直径相符，拉伸定形套用不锈钢管制作，表面钻有多个ϕ2mm直径孔，均匀分布在管面上，以方便从孔径喷出热水加热膜泡，定形套与膜接触面一定要光滑平整。冷却降温定形套应能通冷水为薄膜降温定形。

（4）工艺参数 挤出机机筒各段温度：挤出段140～150℃，塑化段160～170℃，均化段180～190℃。成型模具温度：170～190℃。加热拉伸定形套喷水温度：85～95℃。冷却定形通冷水温度：15～25℃。

（5）工艺操作要点 挤出吹塑PVC热收缩薄膜用吹胀比为4左右较好；注意膜厚的均匀性，以保证膜受热收缩率的均衡，用于食品包装膜成型用PVC树脂应符合卫生标准GB4803—1994的规定，各种助剂的用量应符合卫生标准GB/T 9685—2008的规定；热收缩膜成型用配方中，可适量加些亚磷酸三苯酯（TPP）和环氧大豆油辅助剂，以提高原料的热稳定性。

聚氯乙烯热收缩薄膜的性能指标如下：拉伸强度（纵/横）为45MPa/50MPa，伸长率（纵/横）为30%/25%，热收缩率（100℃）（纵/横）为30%/40%，透光率为85%。

例4：采用上吹法挤出吹塑PVC热收缩薄膜（0.04mm厚）

（1）工艺流程

上吹法挤出吹塑PVC热收缩薄膜工艺流程示意图如图7-44所示。

图7-44 上吹法挤出吹塑PVC热收缩薄膜工艺流程示意图

1—单螺杆挤出机 2—芯棒式成型模具 3—冷却风环 4、8—人字形导板 5—第一牵引装置 6—热水槽 7—冷却水套 9—第二牵引装置 10—卷取装置

（2）原料与配方 聚氯乙烯热收缩薄膜成型用主要原料是SG5型悬浮法聚氯乙烯树脂，硬质PVC热收缩薄膜成型用主要原料是SG6型悬浮法聚氯乙烯树脂。

半硬质PVC热收缩薄膜成型用料配方如下（质量份）：PVC SG5100份，甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯共聚物（MBS）5份，氯化聚乙烯（CPE）4份，丙烯酸酯类共聚物（ACR）1.5份，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）7份，钙/锌复合稳定剂1.5份，二月桂酸二丁基锡2份，硬脂酸1份，着色剂适量。

（3）设备 原料的处理和配混用设备有研磨机和高速混合机。挤出吹塑成型热收缩薄膜用单螺杆挤出机，螺杆结构为等距不等深渐变型，长径比26∶1，压缩比3∶1，螺杆头部为锥形。如果成品膜折径是300mm，用螺杆直径为ϕ45mm的挤出机挤塑，膜厚是0.04mm时，采用模具的口模直径为38mm；如果成品膜折径是500mm，采用螺杆直径为ϕ50mm的挤出机挤塑，口模直径为70mm。成型模具结构为芯棒式。PVC热收缩薄膜挤出吹塑成型设备技术参数见表7-28。

表7-28 PVC热收缩薄膜挤出吹塑成型设备技术参数

①为江苏省宜兴市塑料机械二厂生产，可生产膜厚0.02～0.15mm、折径为50～350mm的热收缩薄膜。

（4）工艺

1）原料配混用高速混合机，混合料温度在120℃左右；冷搅拌料温降至45℃时，投入挤出机内生产。

2）原料挤出塑化温度不超过190℃，成型膜坯管熔融料温度在180℃左右。

3）口模间隙在0.8mm左右；膜坯管第一次吹胀比不大于1.5，牵伸比约为3.5；厚膜加热浴水温度约95℃；厚膜第二次牵伸比在1.5左右，吹胀比在2左右。

例5：挤出吹塑医用PVC薄膜

医用PVC薄膜不同于一般PVC薄膜，是因为这种薄膜多用来做血浆、葡萄糖溶液、生理盐水和一些液体药品的包装等。医用PVC薄膜应该有较好的透明度，其卫生性指标应符合标准GB 15593—1995的规定。

（1）原料与配方 选用悬浮法聚氯乙烯树脂中的SG2、SG3或SG4型。目前，国内上海氯碱化工有限公司生产医用薄膜挤出吹塑成型用PVC粒料，如牌号13-1、13-2和18，均可用来作挤出吹塑医用PVC薄膜主原料。对于增塑剂、稳定剂、润滑剂等辅助料，也应无毒，符合卫生标准规定。

挤出吹塑医用PVC薄膜用原料参考配方如下（质量份）：悬浮法PVC（SG3型）100份，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）45份，环氧酯（ESBO）5份，硬脂酸锌（ZnSt）0.2份，硬脂酸铝（AlSt）0.1份，硬脂酸（HSt）0.5份，亚磷酸苯二异辛酸（PDDP）0.5份。

（2）挤出吹塑医用PVC薄膜工艺 挤出吹塑医用PVC薄膜用设备及工艺条件与挤出吹塑普通PVC薄膜用设备及工艺条件完全相同。

医用PVC薄膜用于输血包装袋时，其力学性指标如下：吸水率≤0.3%，邵氏硬度≤8.0HA，拉伸强度≥13MPa，断裂伸长率≥250%，180℃热定时间≥40min。

例6：PVC透明食品保鲜软薄膜

PVC透明食品保鲜软薄膜除具有柔软、防结露和自黏性外，包装果蔬时还应有适度的气体透过率和较好的水蒸气透过率。在包装储存果蔬期间，薄膜还能适宜释放出二氧化碳、乙烯、乙醇、乙醛等气体，可减缓果蔬的呼吸强度，使果蔬不易过快催熟、腐烂变质，起到较好的保鲜作用。

（1）原料与配方 选用SG2或SG3型悬浮法PVC树脂；也可往主原料中加入一定比例的聚偏氯乙烯（PVDC）树脂后共混改性，挤出吹塑成薄膜，更有利于保鲜膜阻隔性和气体透过率的控制。但应注意：用于食品保鲜软薄膜的成型树脂和辅助材料应达到食品卫生级要求。PVC透明食品保鲜用软薄膜挤出吹塑成型用料参考配方（质量份）如下：PVC（SG2）100份，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）40份，环氧大豆油（ESO）10份，二月桂酸二丁基锡2份，钙/锌复合液体稳定剂2.2份，硬脂酸钡（BaSt）0.8份，防雾剂2份。

（2）设备条件 与普通PVC薄膜挤出吹塑成型用设备相同。

（3）工艺参数

1）配方中的主、辅料计量，参考第4章中的内容把各种料在高速混合机内掺混、搅拌混合均匀。

2）混合料在冷混机内搅拌降温至45℃以下。

3）投入PVC料专用挤出机内，机筒温度（从加料段至均化段）分别是：加料段150～160℃、塑化段160～170℃、均化段170～180℃。成型模具温度为175～185℃。

4）膜坯吹胀比为2.5～3.5。

5）牵引膜泡速度为30～50m/min。

6）螺杆转速为60～70r/min。