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多層共擠流延膜擠出工藝特點(diǎn)
為了提高薄膜性能,降低成本,滿足用戶多種用途和高性能要求,多層復(fù)合膜發(fā)展很快,尤其在生活水平相對高、重視環(huán)境保護(hù)、要求延長食品保質(zhì)期和質(zhì)量的發(fā)達(dá)國家。多層共聚流延膜也是其中的一種多層膜,改變了CPP薄膜產(chǎn)品性能單一、不能滿足市場多方面要求的問題和弊端。
1、通用型:多層共聚流延膜可根據(jù)不同用途、設(shè)計(jì)不同的如用于自動包裝機(jī)上的面包包裝、衣料(特別是內(nèi)衣、褲) 包裝、水果包裝等,或用于與印刷后BOPP膜復(fù)合成BOPP/CPP二層膜,用于衣料、干燥食品(如快餐面袋、碗蓋等) 包裝,通用型的結(jié)構(gòu)是共聚PP/均聚PP/共聚PP或均聚。
2、金屬化型:要求產(chǎn)品表面對蒸鍍金屬(如鋁) 具有極強(qiáng)的附著強(qiáng)度,蒸鍍后仍能保持較好的尺寸穩(wěn)定性和剛性,另一表面具有較低的熱封溫度和較高的熱封強(qiáng)度,金屬化型的結(jié)構(gòu)亦為共聚PP/均聚PP/共聚PP。
3、蒸煮型:用于蒸煮的二層共聚CPP,能承受120℃和15MPa壓力的蒸煮殺菌。既保持了內(nèi)部食品的形狀、風(fēng)味,且薄膜不會開裂、剝離或粘結(jié),并具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性,常與尼龍薄膜或聚酯薄膜復(fù)合,包裝含湯汁類食品以及肉丸、餃子等食品或食前加工冷凍食品,蒸煮型三層PP膜結(jié)構(gòu)為共聚PP/共聚PP/共聚PP。
4、高溫蒸煮型:包裝燒雞、燒排骨和果醬、飲料需121~135℃高溫殺菌的三層共聚CPP膜,其中共聚PP要求比一般蒸煮型用共聚PP性能更好。除三層膜外,還有流延阻隔性五層包裝,其結(jié)構(gòu)為:PP/粘合劑/PA/粘合劑/共聚PE;PP/粘合劑/PA/粘合劑/ EVA;PP/粘合劑/EVOH/粘合劑/PE;PP/粘合劑/ EVOH/ 粘合劑/ EVA;PP/粘合劑/ EVOH/粘合劑/ PP。
多層共擠流延膜擠出技術(shù)是一種傳統(tǒng)的薄膜擠出生產(chǎn)工藝。該工藝最大的優(yōu)勢是具有極高的加工精度,且能夠最大限度地發(fā)揮被加工材料的性能。特別是在加工高阻隔多層共擠流延膜方面,具有無可比擬的優(yōu)勢。
多層共擠流延膜擠出技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢
多層共擠流延膜擠出技術(shù)是一種將兩種或兩種以上的不同塑料利用2臺或2臺以上的擠出機(jī)通過一個(gè)多流道的復(fù)合模頭,匯合生產(chǎn)多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜,并通過急冷輥成型的技術(shù)。多層共擠流延膜擠出技術(shù)也是傳統(tǒng)的生產(chǎn)薄膜的擠出生產(chǎn)工藝。采用這種方法可生產(chǎn)各種不同材料的薄膜,且具有很高的加工精度,尤其是在加工半結(jié)晶熱塑性塑料時(shí),這種加工方法能夠充分地發(fā)揮被加工材料的性能,同時(shí)又能保持最佳的尺寸精度。所制得的流延膜具有優(yōu)良的光學(xué)性能和厚薄均勻度,并且由于采用急冷輥可以獲得很高的生產(chǎn)速度,并改善薄膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)。此法制得的薄膜與其他薄膜(如吹膜)相比,其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)速度快,產(chǎn)量高,有利于大批量生產(chǎn);產(chǎn)品的厚薄控制精度較高,厚度均勻性較好;透明性和光澤性俱佳;各向平衡性能優(yōu)異。某些材料,例如聚丙烯(PP)膜、聚脂(PET)膜加工的通用方法甚至是唯一的方法就是多層共擠流延法。
擠出機(jī)單元
多層共擠流延法的主要技術(shù)特點(diǎn)是:
多種原料和輔助材料的混配和輸送的精確控制;
2臺或2臺以上的擠出機(jī)實(shí)現(xiàn)共擠;
共擠熔體經(jīng)T型平模頭擠出后在一個(gè)大直徑的急冷輥上驟冷和重新固化后成型;
多層共擠復(fù)合模頭的設(shè)計(jì)使各層熔體在模頭展開后能均勻地分布,并防止各層物料間的互竄;
既能對整體厚度進(jìn)行精確監(jiān)控和調(diào)整,又能對某些關(guān)鍵的功能層進(jìn)行厚度的精確監(jiān)控和調(diào)整;
設(shè)備的自動控制系統(tǒng)非常復(fù)雜,如原料的混配和輸送、溫度控制、速度控制、共擠控制、厚薄均勻度控制等,另外工藝的控制也相當(dāng)復(fù)雜。
對比干法復(fù)合技術(shù),多層共擠流延膜擠出技術(shù)能夠大幅度降低生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)清潔化、安全化生產(chǎn),產(chǎn)品的衛(wèi)生可靠性更佳。
由于多層共擠流延膜是通過一步加工處理直接制得的多層復(fù)合薄膜。因此多層共擠流延膜和干法復(fù)合膜法相比,具有生產(chǎn)工序少、能耗小,成本低的優(yōu)勢。一般來說,采用多層共擠流延成膜較之最常用的干法復(fù)合成膜,生產(chǎn)成本可降低20%~30%,同時(shí)可使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)質(zhì)量更好、更穩(wěn)定。在多層共擠流延成型的生產(chǎn)過程中,無三廢物質(zhì)產(chǎn)生,不會污染周邊環(huán)境,對環(huán)境保護(hù)的適應(yīng)性好。同時(shí)由于生產(chǎn)過程中,不使用易燃、易爆的有機(jī)溶劑之類的物質(zhì),生產(chǎn)安全性也好。與之相反,常用的干法復(fù)合成膜法,在生產(chǎn)過程中則要使用和排放大量有機(jī)溶劑,這些溶劑或多或少地會危害人們的身體健康,而且還往往有易燃、易爆的危險(xiǎn),需要進(jìn)行妥善處理。在多層共擠流延成型生產(chǎn)過程中,由于不使用有機(jī)溶劑和黏合劑,因此在多層共擠流延膜中,不會像干法復(fù)合薄膜那樣出現(xiàn)殘存溶劑的問題。加上多層共擠流延薄膜是一步到位制成,不需要事先制造復(fù)合用薄膜的中間產(chǎn)品,從而避免了半成品在儲運(yùn)過程中受到外界環(huán)境的污染而引起的衛(wèi)生性能下降,因而使它具有更好的衛(wèi)生可靠性。
多層共擠流延薄膜的應(yīng)用
由多層共擠流延法制得的薄膜,由于它能夠使多種具有不同特性的物料在擠出過程中彼此復(fù)合在一起,因而使得制品兼有不同材料的優(yōu)良特性,在特性上能進(jìn)行互補(bǔ),從而使制品得到特殊要求的性能和外觀,如防氧和防濕的阻隔性、阻滲性、透明性、保香性、保溫性、防紫外線、抗污染性、高溫蒸煮性、低溫?zé)岱庑砸约皬?qiáng)度、剛度、硬度等機(jī)械性能。
此類薄膜主要用于包裝工業(yè)中需要復(fù)合的、專用化的高檔薄膜。其產(chǎn)品范圍包括:低溫?zé)岱饽?、鍍鋁基材膜、高阻隔膜、蒸煮膜、消光膜、抗靜電膜、抗菌膜、PVB防爆膜等。這些具有綜合性能的多層復(fù)合薄膜可廣泛應(yīng)用于食品、飲料、茶葉、肉制品、農(nóng)產(chǎn)品、海產(chǎn)品、紡織品、化工產(chǎn)品、衛(wèi)生保健品、醫(yī)藥用品、文教用品、化妝用品等的包裝。
多層共擠流延膜設(shè)備的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)
德仕威多層共擠流延膜生產(chǎn)設(shè)備采用與歐洲技術(shù)同步的M型流延系統(tǒng),配置精密的合金風(fēng)刀和電子定邊系統(tǒng)以及特殊的雙室真空箱/短氣隙技術(shù),保證薄膜高速、超透的生產(chǎn)。精密的流延輥輪設(shè)計(jì),保證了最少的輥面溫差,使薄膜的冷卻定型更加充分和均勻。模頭的有效寬度達(dá)5m,可配套各種客戶指定規(guī)格的共擠分配器、單流道和多流道模頭。獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)能加工最寬范圍的熔體粘度與熔體溫度差別,允許用戶加工最廣泛范圍的聚合物、流速和結(jié)構(gòu),保證物料絕不混合及分層。同時(shí)采用柔性模唇,并以最有效的間距調(diào)節(jié)點(diǎn)(25.4mm)來確保柔性模唇所用的金屬材質(zhì)不會因受到熔體流反壓的影響而引起模唇間隙的變化,能更有效地微調(diào)模頭橫向?qū)挾壬系娜垠w厚度偏差,使產(chǎn)品更加平整。模具的溫度控制采用進(jìn)口溫控模塊進(jìn)行數(shù)字智能控制,保證溫差控制精度達(dá)到±0.5℃。大長徑比擠出機(jī)及獨(dú)特螺桿設(shè)計(jì)保證物料充分塑化及擠出穩(wěn)定。精密的多組分重力測量加料系統(tǒng)和測厚裝置及全線自動控制和瑕疵監(jiān)測組成一個(gè)整體,可實(shí)時(shí)自動調(diào)整各擠出機(jī)的擠出量,確保共擠出各層物料穩(wěn)定的分配和穩(wěn)定的擠出。配置先進(jìn)的熔體計(jì)量齒輪泵,通過泵前準(zhǔn)確的測壓,反饋至微機(jī)處理調(diào)節(jié)擠出機(jī)的速度,保證了物料擠出壓力的穩(wěn)定。先進(jìn)的SAME TRAC在線測厚系統(tǒng)精確測量多層共擠材料每一層的厚度,并直接通過層和曲線來顯示剖面,具有高精度、高分辨率的特點(diǎn),且無任何放射性污染,充分符合現(xiàn)代企業(yè)環(huán)保和安全方面的要求。在線自動可調(diào)速擺幅設(shè)計(jì),可減少薄膜的收卷累積誤差,提高薄膜收卷的平整度。專業(yè)設(shè)計(jì)的跟蹤接觸輥使膜卷在高速生產(chǎn)翻轉(zhuǎn)時(shí)也能保持良好的卷姿。翻轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)采用變頻控制方式,可實(shí)現(xiàn)機(jī)架的緩速啟動和緩速停止,由此提高停位精度,使薄膜的收卷張力更加穩(wěn)定。任意錐度張力設(shè)定可保證恒扭矩的收卷,可有效地防止膜卷在收卷過程中的縮緊現(xiàn)象,得到整齊的收卷效果。
德仕威3層共擠流延膜生產(chǎn)線包括:
光學(xué)級塑料干燥裝置 (可選件)采用中央式原料干燥系統(tǒng),雙桶自動交替吸濕。其密封熱風(fēng)循環(huán)能夠高效吸濕。PLC編程控制、PID溫控系統(tǒng)具有多重安全保護(hù)功能。
多組份計(jì)量、稱重送料裝置(可選件)。
擠出機(jī)裝置包括1臺90/35D臥式擠出機(jī)、1臺120/35D臥式擠出機(jī)和1臺80/33D臥式擠出機(jī)。
過濾器包括1臺90全液壓圓柱式換網(wǎng)器、1臺120全液壓圓柱式換網(wǎng)器、1臺80全液壓圓柱式換網(wǎng)器和3套Dynisco溫度和壓力測量裝置。
模具包括1個(gè)手動T型模頭(也有全自動模頭可供選擇)、1套3層共擠復(fù)合分配器以及A/B/C、A/B/A、C/B/A插件各1個(gè)。
冷卻和牽引裝置包括2根冷卻輥、1把正壓風(fēng)刀、1個(gè)真空吸氣盒(負(fù)壓風(fēng)刀)、2臺電子定邊裝置、1條硅橡膠清潔輥以及12條陽極處理鋁合金導(dǎo)輥。
測厚裝置為紅外線或β射線測厚儀(據(jù)客戶要求),可記錄膜厚數(shù)據(jù),其掃描速度為6m/min。
邊料切割、導(dǎo)出和回收裝置擁有3套頂緊穩(wěn)定切邊裝置、1套邊料導(dǎo)出裝置以及1套在線邊料回收裝置。
電暈處理裝置為?50mm硅膠輥,其輸出功率1~20kW可調(diào)。
擺動裝置平移薄膜,以免在膜卷上形成皺折和暴筋。
自動收卷裝置具有自動張力控制功能,通過精確計(jì)米自動換卷。
最后, 通過德仕威公司HMC-Ⅱ控制系統(tǒng)控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)測整個(gè)生產(chǎn)過程。
設(shè)備調(diào)試以及維護(hù)保養(yǎng)
一般來說,同一類設(shè)備的調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)遵循的原則相似。在此,以德仕威多層共擠流延膜生產(chǎn)設(shè)備為例簡單介紹該設(shè)備的調(diào)試以及維護(hù)保養(yǎng)。
首先,按如下的順序進(jìn)行開機(jī)前的準(zhǔn)備:接通水、電,檢查電流、電壓和水壓、水溫是否正常;開啟空壓機(jī)和液壓泵,檢查氣壓、油壓是否達(dá)到預(yù)定值。對稱使用的氣缸,其行程速度必須同步;對各潤滑點(diǎn)加注潤滑油4#鈣基潤滑脂,減速箱加注90#機(jī)械油至油位線以上;檢查吸料系統(tǒng)是否正常;啟動直流電機(jī),檢查電機(jī)風(fēng)冷系統(tǒng)、濾網(wǎng)是否堵塞,電機(jī)溫升是否正常(注意:必須在溫度達(dá)到要求或電機(jī)與螺桿分離的情況下啟動電機(jī));設(shè)定、調(diào)整二組牽引張力和收卷張力。冷卻輥、牽引輥應(yīng)進(jìn)行同步轉(zhuǎn)速調(diào)整,達(dá)到調(diào)速同步;打開測厚儀,檢查工作是否正常;按要求調(diào)節(jié)擺幅輥的擺動幅度和速度;啟動負(fù)壓風(fēng)刀系統(tǒng),調(diào)節(jié)負(fù)壓及風(fēng)口位置,抬高負(fù)壓刀架;調(diào)整切刀切斷位置并對收卷機(jī)進(jìn)行調(diào)試,保證工作正確可靠;按工藝要求調(diào)整好流延系統(tǒng)前后、上下位置;按通熱控柜電源,首先預(yù)熱模具30min,再加熱料筒和連接部件,觀察各加熱段是否正常,當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值后,須再保溫30min以上,以保證機(jī)器里外溫度的一致及機(jī)筒模頭內(nèi)物料充分熔化;清洗所有輥筒表面,檢查冷卻輥表面溫度,使輥面溫度在設(shè)定值的±2℃之內(nèi),輥面各點(diǎn)溫差≤±1℃;當(dāng)加熱溫度達(dá)到工藝溫度后,清洗模頭唇口。清理應(yīng)使用較軟的銅片、銅絲球等,以免損傷模唇。清理好后應(yīng)在模唇口表面涂上脫模劑或硅油。
準(zhǔn)備工作做好以后,可以按順序開機(jī)。先低速啟動擠出機(jī)排出機(jī)內(nèi)殘料,然后把流延成型系統(tǒng)移到工作位置。啟動流延等各系統(tǒng)使其低速運(yùn)轉(zhuǎn),牽引薄膜到冷卻輥后,再調(diào)節(jié)模頭唇口與冷卻輥的距離。開啟冷卻水泵、清潔輥、正負(fù)壓風(fēng)刀、薄膜定邊機(jī)等。把成膜裁成斜邊后穿過測厚儀、擺幅機(jī)構(gòu)及各牽引和展平輥等,直到收卷機(jī)把膜卷上。壓上所有壓輥,調(diào)節(jié)氣壓。啟動測厚儀、擺幅機(jī)構(gòu)、邊料回收裝置,根據(jù)產(chǎn)品寬度調(diào)整在線分切切刀位置。調(diào)節(jié)擠出機(jī)擠出量,同步提高流延輥、冷卻輥等轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)牽引和卷繞張力、正負(fù)壓風(fēng)刀和薄膜定邊機(jī)的位置和電壓。觀察測厚儀上薄膜厚度的變化,直至達(dá)到設(shè)定的生產(chǎn)線速度和產(chǎn)品厚度。如果發(fā)生異常情況,應(yīng)立即降速查明原因。當(dāng)機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,從測厚儀顯示屏上,觀察薄膜厚度的變化,調(diào)節(jié)與其相對應(yīng)的模頭螺栓的松緊,控制薄膜的厚度和誤差,直至薄膜厚度及誤差達(dá)到設(shè)定值。在設(shè)備及產(chǎn)品完全正常后即可換卷,進(jìn)入連續(xù)生產(chǎn)。
至于停機(jī)的操作,按如下順序進(jìn)行。同步降低擠出機(jī)、冷卻輥和牽引輥等的轉(zhuǎn)速,擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸降到3~5r/min。關(guān)閉薄膜測厚儀、正負(fù)壓風(fēng)刀、風(fēng)機(jī)、擺動裝置、邊料回收裝置等,打開所有壓輥,降下流延系統(tǒng)并割斷薄膜,把流延系統(tǒng)退回到非生產(chǎn)位置。降低擠出機(jī)及模頭溫度并使擠出機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn),待降到設(shè)定溫度后關(guān)閉擠出機(jī)。用木條等軟性材料把模具唇口封上。關(guān)閉水泵、氣源,最后關(guān)閉機(jī)組總電源。
多層共擠流延膜擠出設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)可分部件進(jìn)行,現(xiàn)分別敘述。
擠出機(jī)包括主機(jī)馬達(dá)、減速箱和聯(lián)軸器以及機(jī)筒、加料裝置。具體保養(yǎng)規(guī)程如下:
主機(jī)馬達(dá):每星期必須用壓縮空氣將馬達(dá)全面清理一次,保持整體清潔;每天檢查冷卻風(fēng)機(jī)過濾網(wǎng)是否有雜物,每隔一個(gè)星期拆下清潔一次(如吹風(fēng)清潔,須取下過濾網(wǎng),用肥皂水清潔,安裝前必須干燥);每月檢查碳刷的接觸狀況和磨損情況;每月檢查測速電機(jī)的反饋信號;每月檢查整流控制電路,檢測保護(hù)電路的性能,保證安全可靠。
減速箱和聯(lián)軸器:每月檢查減速箱的油位高度是否適當(dāng);軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常;300h后第一次換油,以后每生產(chǎn)3000h后清洗一次減速箱,更換潤滑油;每月檢查進(jìn)、出口處旋轉(zhuǎn)軸油封的密封情況;每星期檢查冷卻油路循環(huán)系統(tǒng)是否工作正常;每星期檢查聯(lián)軸器的橡膠環(huán)是否有損壞。
機(jī)筒、加料裝置:每季度檢查發(fā)熱圈與機(jī)身的聯(lián)接情況一次,如有必要,重新擰緊固定螺絲;每季度重新校正各段加熱溫度的控制精度一次;每月檢查一次料斗座冷卻管道是否暢通;每年拆洗螺桿機(jī)筒一次,并檢測螺桿與機(jī)筒的配合間隙,確定其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),否則更換;每星期清潔風(fēng)機(jī)冷卻柵上的灰塵、臟物,保證風(fēng)機(jī)干凈及運(yùn)轉(zhuǎn)正常;每8000操作小時(shí)后給風(fēng)機(jī)上油一次;每星期檢查一次自動吸料裝置,保證其正常工作。
對于流延裝置,每星期應(yīng)徹底清理一次流延輥、風(fēng)刀、抽真空裝置,保持輥輪表面干凈,沒有任何雜質(zhì)和油污;每月檢查傳動皮帶及鏈條的張力狀況一次,保證松緊適當(dāng);每星期檢查冷卻裝置一次,保證各儀表讀數(shù)準(zhǔn)確,工作正常;每星期清理潤滑傳動裝置一次,保證運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
對于測厚裝置,每星期清理、潤滑傳動導(dǎo)軌一次,保持皮帶的正常張力狀況。每月校正測厚精度一次,并用壓縮空氣將探頭徹底清理干凈。
對于電暈處理裝置,需每星期徹底清理放電極、硅膠輥表面的污染物,并清理一次主電路,保證各元件表面清潔、散熱良好。每月要檢查一次放電極與硅膠輥的間隙,使距離合適均勻。
對于牽引卷取裝置,需每星期徹底清理所有傳動導(dǎo)輥,保證其表面光潔,并將各處軸承加油潤滑一次;每月拆檢一次收卷軸的離合器,保證連接密實(shí)可靠、工作正常;每月檢查清理各處傳動裝置,按要求做好潤滑處理;每星期檢查清理一次切邊回收破碎機(jī)及其管路系統(tǒng)。
對于控制電柜的保養(yǎng)應(yīng)做到每天進(jìn)行外表擦拭,保持屏面清潔及各控制按扭靈敏;每星期要將電柜冷卻風(fēng)機(jī)的過濾網(wǎng)拆下更換清洗一次;每月要對電柜內(nèi)各元件用吸塵器清潔除塵處理,保證各元件清潔,散熱良好。
最后,對于工業(yè)冷水機(jī)和空氣壓縮機(jī)每月檢查工作情況一次,看工作是否正常,有否有冷媒外瀉等。
發(fā)展趨勢和國內(nèi)現(xiàn)狀
近年來,隨著機(jī)械加工和制造技術(shù)的成熟,塑料薄膜的多層共擠流延復(fù)合技術(shù)發(fā)展較快,目前多層共擠流延膜設(shè)備正在向著多層化、大型化、精密化的方向發(fā)展,較之國內(nèi)流行的三層、五層共擠生產(chǎn)線,國外已出現(xiàn)了七層、九層甚至十一層共擠生產(chǎn)線。另外,隨著環(huán)保呼聲日烈,包裝薄膜呈現(xiàn)輕量化、薄壁化的發(fā)展趨勢,這一趨勢也是多層共擠流延膜設(shè)備的發(fā)展方向。而高效、環(huán)保、節(jié)能也永遠(yuǎn)是塑機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的追求。
現(xiàn)在國產(chǎn)流延膜設(shè)備在控制精度、高速性、可靠性、成套性等方面與進(jìn)口設(shè)備還差距較大,多層共擠薄膜的高端產(chǎn)品如高阻隔性薄膜、高檔金屬化薄膜還有賴進(jìn)口設(shè)備的生產(chǎn)。所以國內(nèi)全體同行應(yīng)在流延新工藝、新材料、新設(shè)備等方面多作努力,不斷提高設(shè)備的專業(yè)水平和技術(shù)含量,向進(jìn)口設(shè)備看齊,爭取在高端市場跟國外設(shè)備進(jìn)行競爭,這樣才能給國產(chǎn)多層共擠薄膜設(shè)備帶來更廣闊的發(fā)展空間,才能很好地順應(yīng)市場的需求,迎來國產(chǎn)多層共擠薄膜設(shè)備的美好明天。