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塑料薄膜生产设备最新技术三

2021-08-19 来源:南阳农业机械网

塑料薄膜生产设备最新技术(三)

对于阻透薄膜来说,由于要加入PA、EVOH等材料,给膜泡带来的不稳定因素很大,所以选择适当的冷却系统至关重要,采用双风口负压冷却系统对含PA、EVOH等的阻透薄膜的生产极为有利。下风口出来的气流不经上风口,直接冷却薄膜,上风口出来的气流同样不经下风口,直接冷却薄膜,由此膜泡可得到充分的冷却,且由冷却气流导致的膜泡的不稳定极小。即便是对厚度公差和冷却要求极为苛刻的薄膜,这种结构处理起来也得心应手,毫无问题。

4.3 牵引

展平和牵引装置的作用是为使膜泡成为平整无褶皱的双层平膜。在阻透生产中,有些种类的阻透膜更象是热塑性片材,其总厚度可达200μm,PA含量高达30%~40%,薄膜刚性极好。对这类薄膜,人字板越长,薄膜的展平效果越好,产生的褶皱越少。此外在折叠过程中,一定要保证膜泡的温度控制均一,无波动。人字板上端的两转动辊筒一般为一铝辊、一增强塑料辊。由于铝具有良好的热传导性,所以在这个环节上铝辊不会产生太多的问题;纤维增强的塑料辊,其热传导率较低,薄膜携带的热量不能很快发散,经长时间运转后积聚于此,会引起薄膜受热塌陷产生褶皱。目前解决方法是在塑料辊上安装一散热刷,这套装置可起到如下的作用:首先散热刷只有极小的部分接触薄膜,这意味着刷子象一空气缓冲垫,只吸收有限的热量,但这些热量将经由刷子的整个表面散发出去;其次,刷子较大的外径可减小阻力;最后刷辊的柔韧性将削弱薄膜在其上的侧向运动,从而减少产生褶皱的可能性。

另外,由于阻透膜的高品质要求,有时会用到一些极为特殊的组件,如具有360度翻转功能的牵引装置,该装置上有一水平方向的翻转杆。另外牵引装置后的冷却系统也是必须的,一方面它可以减少摩擦和划伤,另一方面可以减少薄膜的变形,从而使薄膜具有较好的平整性。

在K2001上所展示的吹塑薄膜设备中,有多家大型薄膜生产商的生产线采用了人字板及牵引设备旋转技术来提高挤出薄膜的厚度均匀性,从而完全避免了传统的旋转机头带来的密封性差、易漏料、维修困难等弊病。如Kiefel Extrusion 、莱芬豪舍、Windmoeller&Hoelscher、Kuhne 等公司的吹塑薄膜生产线都采用了牵引旋转技术。莱芬豪舍公司展出了三层共挤旋转牵引的高速全自动吹膜机组,该机组由于采用了旋转牵引,即将高高的牵引架固定在一个环形的轨道上,使薄膜在牵引中不停地转动,薄膜的厚薄控制更均匀,透明性更高,从几个方面提高了生产薄膜的质量。该机组适合于加工PP、PA、LLDPE、mLLDPE等原料,生产的薄膜具有良好的阻透性和耐低温性,用作各种包装薄膜和农用薄膜。莱芬豪舍还介绍了PP三层共挤下吹水冷式成型机组,生产的薄膜透明度更高,扩大了薄膜的使用范围。

5.4卷取

为使薄膜离开挤出机后形成一完整坚实的膜卷,高速收卷机是必不可少的,收卷方式取决于薄膜的生产方式。

对非压敏薄膜采用接触式收卷。

对长期受压在100~2000N的薄膜,采用接触式收卷,并应适当调节收卷辊的硬度。

对长期受压在20~2000N的非爽滑膜,采用接触式收卷和中心收卷结合的方式。

对非爽滑膜、表面敏感的薄膜以及有收缩倾向的,EVA、PP、PP共聚物含量较高的薄膜,采用间隙收卷。

对非常敏感、厚度极薄的薄膜和复合膜,采用长期中心收卷

由不同应用造成的收卷方式的众多变化使得收卷机的组件必须是模块式结构,以使收卷机能及时有效地过度到所需要的方式。所有的收卷机系统都必须保证多工位快速收卷和膜卷的自动化切换。

5.5换网器

各种共混物料已被广泛用于塑料挤出制品,所以挤出机头及时快速更换和清理过滤网,是保证挤出制品质量稳定的重要因素之一。德国Gneuss公司开发的连续换网专利技术和英国PROCESS DEVELOPMENTS公司滤带自动连续换滤网技术,可以保证在更换过滤网的过程中,不影响挤出量的稳定性。为了避免更换滤网时较大的挤出波动,Gneuss公司KSF换网技术扩大换网区间的熔体流道,两倍于机头流道面积,多个圆形滤网分别沿圆周方向置于一个可转动、有相同数量多孔板结构的钢板上,在转动钢板换网时,始终有两个或三个滤网参与熔体的流动,换网区间流道面积变化不大,能够保证挤出正常连续进行。对于那些要求挤出状态不能有波动的用户,Gneuss公司研制出SF换网专利技术。其滤网形状如同风扇叶片,这些滤网沿圆周方向紧密排列放置在一个可转动、有相同数量多孔板结构的钢板上,根据机头压力变化,每次控制钢板转动1度,这样就能保证在任何情况下流道面积都保持不变。PROCESS DEVELOPMENTS公司的滤带自动连续换滤网技术是滤带从机头的一侧进入,从另一侧移出。该换网技术的最大特点是没有电动或液压驱动装置,只是依靠滤带本身的移动进行换网。根据多孔板前后的压差变化移动滤带时,滤带出口处的加热装置开始工作,软化滤带上的树脂,由于流道内与滤带出口处的压差作用,滤带自动向出口方向移动。当多孔板前后的压差降至预定值时,出口结构上的冷却系统开始工作,使滤网和出口结构上的熔体固化,密封出口并使换网完成。这种自动连续换网设备结构简单、制造成本低、设计构思巧妙。

5.6熔体泵

为了制品的稳定挤出,排除因熔体压力、电压、温度等原因引起的挤出波动(这种波动可使挤出制品的几何尺寸随着时间而发生微小变化),现在国外大多数挤出设备均已配备熔体泵。根据原料加工性能的不同,熔体泵齿轮形状可分为直齿轮、斜齿轮和人字形齿轮。从小型挤出机到挤出量为35000kg/h超大型挤出机都有相应的熔体泵与之配套。由于熔体泵一般需要用塑料熔体对泵体轴承进行润滑,既要保证润滑,又要防止熔体泄漏,技术要求难度较大,目前我国在这方面的技术应用进展缓慢。 但国外先进的、高质量薄膜生产用的挤出吹塑和流延生产线上大都采用了熔体泵,如兰精公司的流延薄膜生产线的标配中就有熔体泵,保证其薄膜生产质量。

5.7计量喂料技术

计量喂料设备也是辅机发展的一个重点。计量喂料对于提高整条生产线的现代化程度从而提高生产效率与制品的质量、稳定产量、质量及制品的形状尺寸、降低生产成本都是很重要的。MAGUIRE公司的多组分增重式计量混合器是将各主、辅料先后加入,累计称重,物料混合后进入料斗。这台设备可处理3~4种不同原料的共混,计量精度可达0.1%,全部动作均由电脑控制,最大处理量可高达2270kg/h。与分别称重计量后加入料斗的技术相比,增重式计量混合器减少了多个计量传感器的使用,整个加料结构更加紧凑,设备成本可大幅度降低。但是这项技术的缺点在于无法累计计量微量添加辅料。为了在线精确计量加料,德国BRABENDER公司将加料装置放在称重传感器上,在线测量物料重量的变化,因而可以在线精确控制或记录加入量、挤出量。这项失重计量技术对于稳定制品质量和形状尺寸有着重要作用。 最近我国已有单位开发出这项技术,如北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所已经研制出类似的技术。德国DIGICOLOR公司的立式多螺杆计量加料系统,可根据不同的配方,直接通过控制料斗的喂料螺杆转速,按比例加入不同的粒料。这样可以省去混料工序,提高生产效率。

5.8在线测量技术

在线测定塑料制品加工精度技术可及时发现生产中出现的问题,及时调整,以保证挤出塑料制品质量的稳定性。德国BRABENDER公司展示的Φ35单螺杆挤出片材生产线上安装有在线检测仪器,该仪器全部自动化控制,可快速准确连续地在线检测片材上的凝胶粒、黑点、小洞等缺陷,并能在屏幕上及时显示薄膜/片材上的缺陷和厚度变化。国外这些具有代表性的在线检测设备对提高塑料制品的加工制造精度具有重要作用,目前我国生产的塑料挤出制品的生产线上装备这样的高技术检测设备情况还不多见,是造成我国现有塑料制品加工精度较低、科技附加值不高、制品使用范围较窄的重要原因之一。在K2001上多家外国公司在吹膜生产线上安装在线测厚仪,沿圆周监测薄膜厚度的变化情况。Davis-Standard公司在风环上设计了多点风量自动控制阀,根据在线测厚仪测量的薄膜厚度沿圆周变化的情况,调节相应点的风量大小,以保证薄膜厚度的均匀性。而且Davis-Standard也在推销窄幅薄膜用凝胶检测系统,现在越来越多的医药和食品包装用的流延薄膜生产商开始投资在线检测设备,对薄膜进行在线质量控制,以得到质量更好的薄膜。国外现在有很多公司在流延薄膜生产线上安装了在线检测设备,其中包括激光扫描和载荷耦合装置(CCD)照相检测系统,这种系统可以检测各种缺陷,如孔洞、斑点、划痕、脏东西、斑纹、皱褶、聚合物凝胶等。安装了在线检测系统,加工厂商就能对存在的缺陷做出快速反应,减少开车废料。

6 结语

从上面的阐述可以看出,国外塑料机械制造商在开发新进主机的同时,同样重视各种辅机的开发。这一点值得国内同行关注,因为我国塑料机械的开发中向来重主机、轻辅机,辅机制造水平上不去,最终制约了我国塑料机械工业的发展。

张玉霞(轻工业塑料加工应用研究所《中国塑料》杂志社,北京100037)

任冬云(北京化工大学塑料机械与塑料工程研究所,北京100029)

信息来源: 中国塑料助剂网

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