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        多層共擠吹膜生產設備技術特點

        2021-03-26 39

        在目前全球塑料包裝膜市場上,帶有尼龍的多層共擠膜比例越來越高,現在歐美、日本等地的尼龍消耗量每年增長10%以上,在中國的消耗量每年增長30%,而尼龍在多層共擠高阻隔性包裝膜成分中只占10%~15%,可見這種包裝膜在日常生活中使用量越來越大,而且還會更加普及,它可以使各種食品的保質期延長兩倍以上,生產高檔塑料包裝膜定行業在目前和未來十年里,都是極具發展潛力的。

        吹膜機組主要有幾部分組成,如擠出機、機頭、風環內冷、牽引及其收卷等,一套質量好的吹膜機組要求從擠出直到收卷的整個過程都不能的缺陷,如果其中任何一個環節的設計原理和制造質量出現問題,生產出來的制品質量就會降低很多,即影響使用又影響銷路,這個問題應當引起重視。

        從中國吹膜機制造的現狀可以看出,技術含量低是一項最大的問題,吹膜機的技術水平直接影響到制品的質量,這就是為什么眾多有實力的廠家不得購買國外的先進設備,但是高昂的設備價格提高了生產的成本,在市場上競爭能力受到了影響。按照技術難度和重要程度來分,歐美一些發達國家將機頭和收卷的技術就放在首要位置,另外在吹膜工藝上也力求改進,使制品的質量不斷提高,然而,中國與其他國家在國情上有很大的不同點,改進的項目太多了,會使生產成本增加很多,但是制品的質量提高不大,我們應當針對中國的國情進行必要的改進,同時又要保證逐漸降低成本,擴大銷路。

        2 多層共擠吹膜技術的特點

        多層共擠膜機組中有很多技術在中國已經得到很好的運用與發展,例如擠出機技術,按照目前中國所使用的情況已經完全達到要求了,人們對它的投入較大,取得的成果喜人,在行業里,人們稱之為主機,而其余部分則稱為輔機,恰恰是這些輔機技術的改進,極大地提高了制品的質量。

        (1)多層共擠機頭 目前中國的業內人士都知道多層共擠機頭有很多種類,國內各類文獻介紹也很多,但是由于地域的局限性,所寫的內容不夠詳細和準確,本文在此介紹一種多流道平面疊加式機頭。

        照片中顯示的是五層共擠雙流平面疊加式機頭,它是由碟形片疊加而成的,每層碟形片有兩個進料口,可以擠出兩層薄膜,使每一層受熱均勻,有效改善塑化性能,所以,這種五層共擠的疊加機頭吹制出來的膜可以獲得十層的效果,制品厚度的誤差在5%以內。碟與碟之間加有隔熱層,可以單獨控制每一層機頭的溫度,相鄰層之間溫度之差可高達80℃。根據不同的生產要求??梢猿纷?、增加或重新布置各層機頭,增減容易,節省費用。整個機頭全部采用38CrMoAIA材料制成,具有良好的熱穩定性,經過特殊的熱處理工序,內部電鍍拋光的加工手段,保證了薄膜的強度,節省原料,而且改善塑化性能,提高產品質量。經測定,同樣厚度的包裝膜,這種多層共擠膜強度高于同類復合膜30%,在相同的強度條件下,這種多層共擠膜要比同類復合膜節省原料20%以上。

        與錐形疊加機頭相比,在相同條件下,平面疊加式機頭結構緊湊,它的實際高度只有錐形疊加機頭的60%,提高了塔架的有效高度,在七層和九層共擠吹膜機組中,這種機頭就有了絕對的優勢;

        業內人士都知道,在多層共擠吹膜工藝中,LDPE和PA的塑化溫度相差很大,只有能夠獨立加熱的機頭才可以生產,錐形疊加機頭表面上可以獨立加熱,但細細分析又有些不妥,通過剖面圖可以看出,它的圓柱部分是相對獨立的,但是其圓錐部分已經插入到另外一層的圓柱體中,理論上已經受到另外一層加熱溫度的影響了,況且,在長期生產過程中,金屬的熱傳導會使各層錐形疊片溫度互相干擾,趨于一致,必須增加隔熱層才能保證相鄰兩種材料的溫度差。這種設計思想在平面疊加式機頭體現的非常明顯。

        由于平面疊加式機頭采用側面進料,機頭內流道拐點少,沒有死點,頻繁停機和開機時絕不會有糊料現象,特別是吹制尼龍這種材料的時候,它的優越性是無與倫比的,這種機頭的設計理論已經超出了傳統思想觀念,是理論上的一種飛躍。

        (2)自動收卷機

        收卷機從名義上分類有兩種,一種是表面摩擦式收卷機,另外一種是轉位式中心收卷機;針對不同的品種,又出現了帶中心輔助卷曲的表面摩擦式收卷機、間隙式表面摩擦收卷機以及帶有表面摩擦輔助的中心式收卷機、間隙式中心轉位收卷機等等。

        這種收卷機在市場上使用得最為廣泛,它的技術要點就是張力控制和薄膜展平。展平技術在收卷中極其重要,一套合理的展平機構甚至可以彌補機組中的某些缺陷,需要指出的是,展平機構的功能范圍是有限的,在這個范圍之外薄膜會恢復到展平前的狀態,因此,在上牽引和下牽引之間設置展平裝置的想法是錯誤的,它不但增加成本,而且會損壞薄膜,最終還沒有起到作用,這套機構只能在卷曲輥之前使用。目前國產的收卷機上設置的展平機構無一例外都是不合理的,展平機構的技術要點在于薄膜的角度、機構的位置和彎曲的弧度,這是一點都不能錯的,盡管如此,薄膜的折徑對展平的效果有很大影響,折徑越小,展平效果就會越好,當薄膜的厚度與層數增加并經過擦邊或折疊時,可以去掉展平機構。

        張力控制要求與薄膜的厚度、層數和膜卷的直徑有關系,由于機械化水平的提高,歐美國家的滿卷直徑一般為1200mm,隨著張力控制理論的提高,也有幾家收卷到直徑1500 mm。在單層薄膜滿卷直徑小于1000mm時,一般都采用恒定的張力控制.滿卷直徑太大的單層或者多層卷曲,應該采用曲線張力控制,張力大小隨著直徑來變化。張力控制機構的靈敏度就應該更高,反之亦然,當薄膜的厚度和層數增加并經過擦邊或折疊時,這種表面摩擦式收卷機就必須附加中心輔助卷曲機構了。

        這是一臺用于大棚膜和土工膜卷曲的帶中心輔助卷曲的表面摩擦式收卷機,首先明確的是,這種收卷機對張力控制的精度和靈敏度要求都不高,不過,這種薄膜在卷曲時張力還是很大的,有時大到出現打滑現象,這里摩擦卷是主要的,中心卷起到輔助作用,單是中心卷的扭矩不足以卷起如此大的膜卷,只起到收緊卷芯的功能,以保證膜卷的完美。同樣道理,帶有表面摩擦輔助的中心式收卷機是以中心收卷為主,表面摩擦收卷為輔以幫助增加動力。

        這種收卷機主要用于膜厚較小,卷徑也小的場合,它是最大滿卷直徑不宜超過400mm,其主要技術除了展平和張力控制以外,還需要有一個橡膠壓輥靠在膜卷上,因此,多數情況下,它的收卷效果要好于摩擦式收卷機。需要注意的是,在卷曲很薄的薄膜如香煙膜等,每一個輥都必須有動力,防止拉傷薄膜。(圖五)右側的照片就是這樣一種收卷機。國內用來卷曲地膜的八輥摩擦卷取是不能用來收卷包裝膜的。

        (3)吹膜工藝的改進

        吹膜工藝主要指吹膜生產中的一些主要步驟,如擠出、成型、冷卻、牽引和收卷等,它們的主要目的是為了保證制品的質量和產量,說到產量,它是降低生產成本的一個重要因素,影響產量的因素有很多,但是增大擠出量、提高牽引速度已經是輕而易舉的事,最主要的因素當屬機頭的設計加工水平。本文提到的多層平面疊加機頭由于擠出層數多出一倍,吸熱面積就大,塑化效果好,自然就會提高質量,輔之以冷卻技術的提高,產量可以提高50%。

        所謂冷卻技術,就會讓人想到風環和內冷以及冷水機組,這都已經是普遍使用的技術了,人們多想到這些技術可以提高產量,但是用它來提高質量的人并不多,北美使用冷卻技術主要是為了提高質量,他們用乙二醇制冷機組來替代冷水機組,提出風環和內冷的出口溫度要達到50℃,目的是提高冷卻和結晶速度,這樣就會提高制品的透明度、強度和韌性,也就是提高經濟效益。在冷卻方式中,水冷的效果是最好的,然而從衛生角度考慮,醫用膜和食品包裝膜不允許使用水冷,即使流延里的冷水輥都是不可以使用的,因為室內空氣與冷卻水的溫度差異,會使冷卻輥的表面凝結水汽,不符合衛生要求,由此可以看出,制品的生產車間也必須滿足這些衛生要求。

        由于平面疊加機頭從側面進料,因此機頭無法旋轉,只好采用上牽引旋轉,上牽引旋轉在世界上也分幾種,雖然外形不盡相同,但是工作都很可靠,由于旋轉原理自身的影響,薄膜會產生周期性偏移,如果收卷時不進行切邊的話,就要加上電子糾偏裝置。

        北美還有一種紅外線測厚技術,通過機頭的局部加熱,來提高薄膜的均勻度,它號稱可以將制品的厚度誤差控制在3.5%以內,對于這項技術我們應當辯證來看,首先,在設備、環境等的綜合影響之下,我們是否能夠生產出誤差3.5%以內的制品?另外,在保證5%誤差的基礎上,設備增加十萬美金獲得這樣的成績在消費市場上必要性如何?這都是用戶們應當考慮的問題。很明顯,在包裝膜市場上,高檔優質的制品一定要有高技術、高質量的設備來生產,開發產品應當以市場為主,提高設備的性能價格比。

        3 吹膜技術的應用和發展趨勢

        通過提高吹膜機擠出、成型、冷卻、牽引和收卷等一系列技術水平,我們已經生產優質多層共擠薄膜,應用在各行各業,如醫院用的輸液袋,各類食品用的包裝袋,總之,生產高強度,高阻隔性,高透明性的包裝膜已經是明顯的趨勢,在這個前提下,提高質量,降低成本是主要任務,隨著市場要求和吹膜技術的不斷提高,共擠的層數會更多,但是在中國,包裝膜吹膜設備的規格會出現向小型化發展的趨勢。

        從吹膜工藝對制品質量的影響來看,小規格的多層共擠吹膜設備有許多優點。第一、薄膜質量好;這里的薄膜指的是輸液膜、高阻隔膜等高檔薄膜,小規格的共擠設備生產的制品泡徑適中,從制冷機組出來的冷風在這種規格中的冷卻效果最好,而且折徑較小的薄膜無論是牽引、旋轉還有收卷,成品的表面質量都是最好,不容易出現皺紋。第二、性能價格比高;小規格設備并不是什么都小,這種五層平面疊加機頭的產量很大,通過口模的變換,可以生產出小規格的薄膜,在提高質量的同時,其產量也是其它同類設備的1.5倍,它價錢便宜、能耗低、生產效率高、機架高度小,廠房高度可以降低,衛生環境好控制、可以為更多用戶所接受。通過成本分析可以計算出,兩臺小設備所生產制品的產量如果與一臺大設備產量相同的話,這樣的兩臺小設備成本總和要少于一臺大設備,而且小設備生產出的制品質量高于大設備。第三、適應經過分切這一道工序,分切多了,對收卷效果會有影響,同時,這種設備無法生產小規格筒狀包裝膜,如重包裝袋等。而小機器可以吹制0~800mm范圍之內的任何規格、任何層數的筒狀類、分切類包裝膜,在不用修改任何設備配置的情況下,它能夠生產的制品種類最多,適應市場的多樣化要求,最重要的是,在這樣的規格和成本下制品極具質量價格優勢,在市場競爭中立于不敗之地。

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