多层共挤吹膜生产设备技术特点

在目前全球塑料包装膜市场上，带有尼龙的多层共挤膜比例越来越高，现在欧美、日本等地的尼龙消耗量每年增长10％以上，在中国的消耗量每年增长30％，而尼龙在多层共挤高阻隔性包装膜成分中只占10％~15％，可见这种包装膜在日常生活中使用量越来越大，而且还会更加普及，它可以使各种食品的保质期延长两倍以上，生产高档塑料包装膜定行业在目前和未来十年里，都是极具发展潜力的。

吹膜机组主要有几部分组成，如挤出机、机头、风环内冷、牵引及其收卷等，一套质量好的吹膜机组要求从挤出直到收卷的整个过程都不能的缺陷，如果其中任何一个环节的设计原理和制造质量出现问题，生产出来的制品质量就会降低很多，即影响使用又影响销路，这个问题应当引起重视。

从中国吹膜机制造的现状可以看出，技术含量低是一项最大的问题，吹膜机的技术水平直接影响到制品的质量，这就是为什么众多有实力的厂家不得购买国外的先进设备，但是高昂的设备价格提高了生产的成本，在市场上竞争能力受到了影响。按照技术难度和重要程度来分，欧美一些发达国家将机头和收卷的技术就放在首要位置，另外在吹膜工艺上也力求改进，使制品的质量不断提高，然而，中国与其他国家在国情上有很大的不同点，改进的项目太多了，会使生产成本增加很多，但是制品的质量提高不大，我们应当针对中国的国情进行必要的改进，同时又要保证逐渐降低成本，扩大销路。

2 多层共挤吹膜技术的特点

多层共挤膜机组中有很多技术在中国已经得到很好的运用与发展，例如挤出机技术，按照目前中国所使用的情况已经完全达到要求了，人们对它的投入较大，取得的成果喜人，在行业里，人们称之为主机，而其余部分则称为辅机，恰恰是这些辅机技术的改进，极大地提高了制品的质量。

(1)多层共挤机头 目前中国的业内人士都知道多层共挤机头有很多种类，国内各类文献介绍也很多，但是由于地域的局限性，所写的内容不够详细和准确，本文在此介绍一种多流道平面叠加式机头。

照片中显示的是五层共挤双流平面叠加式机头，它是由碟形片叠加而成的，每层碟形片有两个进料口，可以挤出两层薄膜，使每一层受热均匀，有效改善塑化性能，所以，这种五层共挤的叠加机头吹制出来的膜可以获得十层的效果，制品厚度的误差在5％以内。碟与碟之间加有隔热层，可以单独控制每一层机头的温度，相邻层之间温度之差可高达80℃。根据不同的生产要求。可以撤走、增加或重新布置各层机头，增减容易，节省费用。整个机头全部采用38CrMoAIA材料制成，具有良好的热稳定性，经过特殊的热处理工序，内部电镀抛光的加工手段，保证了薄膜的强度，节省原料，而且改善塑化性能，提高产品质量。经测定，同样厚度的包装膜，这种多层共挤膜强度高于同类复合膜30％，在相同的强度条件下，这种多层共挤膜要比同类复合膜节省原料20％以上。

与锥形叠加机头相比，在相同条件下，平面叠加式机头结构紧凑，它的实际高度只有锥形叠加机头的60％，提高了塔架的有效高度，在七层和九层共挤吹膜机组中，这种机头就有了绝对的优势；

业内人士都知道，在多层共挤吹膜工艺中，LDPE和PA的塑化温度相差很大，只有能够独立加热的机头才可以生产，锥形叠加机头表面上可以独立加热，但细细分析又有些不妥，通过剖面图可以看出，它的圆柱部分是相对独立的，但是其圆锥部分已经插入到另外一层的圆柱体中，理论上已经受到另外一层加热温度的影响了，况且，在长期生产过程中，金属的热传导会使各层锥形叠片温度互相干扰，趋于一致，必须增加隔热层才能保证相邻两种材料的温度差。这种设计思想在平面叠加式机头体现的非常明显。

由于平面叠加式机头采用侧面进料，机头内流道拐点少，没有死点，频繁停机和开机时绝不会有糊料现象，特别是吹制尼龙这种材料的时候，它的优越性是无与伦比的，这种机头的设计理论已经超出了传统思想观念，是理论上的一种飞跃。

(2)自动收卷机

收卷机从名义上分类有两种，一种是表面摩擦式收卷机，另外一种是转位式中心收卷机；针对不同的品种，又出现了带中心辅助卷曲的表面摩擦式收卷机、间隙式表面摩擦收卷机以及带有表面摩擦辅助的中心式收卷机、间隙式中心转位收卷机等等。

这种收卷机在市场上使用得最为广泛，它的技术要点就是张力控制和薄膜展平。展平技术在收卷中极其重要，一套合理的展平机构甚至可以弥补机组中的某些缺陷，需要指出的是，展平机构的功能范围是有限的，在这个范围之外薄膜会恢复到展平前的状态，因此，在上牵引和下牵引之间设置展平装置的想法是错误的，它不但增加成本，而且会损坏薄膜，最终还没有起到作用，这套机构只能在卷曲辊之前使用。目前国产的收卷机上设置的展平机构无一例外都是不合理的，展平机构的技术要点在于薄膜的角度、机构的位置和弯曲的弧度，这是一点都不能错的，尽管如此，薄膜的折径对展平的效果有很大影响，折径越小，展平效果就会越好，当薄膜的厚度与层数增加并经过擦边或折叠时，可以去掉展平机构。

张力控制要求与薄膜的厚度、层数和膜卷的直径有关系，由于机械化水平的提高，欧美国家的满卷直径一般为1200mm，随着张力控制理论的提高，也有几家收卷到直径1500 mm。在单层薄膜满卷直径小于1000mm时，一般都采用恒定的张力控制．满卷直径太大的单层或者多层卷曲，应该采用曲线张力控制，张力大小随着直径来变化。张力控制机构的灵敏度就应该更高，反之亦然，当薄膜的厚度和层数增加并经过擦边或折叠时，这种表面摩擦式收卷机就必须附加中心辅助卷曲机构了。

这是一台用于大棚膜和土工膜卷曲的带中心辅助卷曲的表面摩擦式收卷机，首先明确的是，这种收卷机对张力控制的精度和灵敏度要求都不高，不过，这种薄膜在卷曲时张力还是很大的，有时大到出现打滑现象，这里摩擦卷是主要的，中心卷起到辅助作用，单是中心卷的扭矩不足以卷起如此大的膜卷，只起到收紧卷芯的功能，以保证膜卷的完美。同样道理，带有表面摩擦辅助的中心式收卷机是以中心收卷为主，表面摩擦收卷为辅以帮助增加动力。

这种收卷机主要用于膜厚较小，卷径也小的场合，它是最大满卷直径不宜超过400mm，其主要技术除了展平和张力控制以外，还需要有一个橡胶压辊靠在膜卷上，因此，多数情况下，它的收卷效果要好于摩擦式收卷机。需要注意的是，在卷曲很薄的薄膜如香烟膜等，每一个辊都必须有动力，防止拉伤薄膜。(图五)右侧的照片就是这样一种收卷机。国内用来卷曲地膜的八辊摩擦卷取是不能用来收卷包装膜的。

(3)吹膜工艺的改进

吹膜工艺主要指吹膜生产中的一些主要步骤，如挤出、成型、冷却、牵引和收卷等，它们的主要目的是为了保证制品的质量和产量，说到产量，它是降低生产成本的一个重要因素，影响产量的因素有很多，但是增大挤出量、提高牵引速度已经是轻而易举的事，最主要的因素当属机头的设计加工水平。本文提到的多层平面叠加机头由于挤出层数多出一倍，吸热面积就大，塑化效果好，自然就会提高质量，辅之以冷却技术的提高，产量可以提高50％。

所谓冷却技术，就会让人想到风环和内冷以及冷水机组，这都已经是普遍使用的技术了，人们多想到这些技术可以提高产量，但是用它来提高质量的人并不多，北美使用冷却技术主要是为了提高质量，他们用乙二醇制冷机组来替代冷水机组，提出风环和内冷的出口温度要达到50℃，目的是提高冷却和结晶速度，这样就会提高制品的透明度、强度和韧性，也就是提高经济效益。在冷却方式中，水冷的效果是最好的，然而从卫生角度考虑，医用膜和食品包装膜不允许使用水冷，即使流延里的冷水辊都是不可以使用的，因为室内空气与冷却水的温度差异，会使冷却辊的表面凝结水汽，不符合卫生要求，由此可以看出，制品的生产车间也必须满足这些卫生要求。

由于平面叠加机头从侧面进料，因此机头无法旋转，只好采用上牵引旋转，上牵引旋转在世界上也分几种，虽然外形不尽相同，但是工作都很可靠，由于旋转原理自身的影响，薄膜会产生周期性偏移，如果收卷时不进行切边的话，就要加上电子纠偏装置。

北美还有一种红外线测厚技术，通过机头的局部加热，来提高薄膜的均匀度，它号称可以将制品的厚度误差控制在3．5％以内，对于这项技术我们应当辩证来看，首先，在设备、环境等的综合影响之下，我们是否能够生产出误差3．5％以内的制品?另外，在保证5％误差的基础上，设备增加十万美金获得这样的成绩在消费市场上必要性如何?这都是用户们应当考虑的问题。很明显，在包装膜市场上，高档优质的制品一定要有高技术、高质量的设备来生产，开发产品应当以市场为主，提高设备的性能价格比。

3 吹膜技术的应用和发展趋势

通过提高吹膜机挤出、成型、冷却、牵引和收卷等一系列技术水平，我们已经生产优质多层共挤薄膜，应用在各行各业，如医院用的输液袋，各类食品用的包装袋，总之，生产高强度，高阻隔性，高透明性的包装膜已经是明显的趋势，在这个前提下，提高质量，降低成本是主要任务，随着市场要求和吹膜技术的不断提高，共挤的层数会更多，但是在中国，包装膜吹膜设备的规格会出现向小型化发展的趋势。

从吹膜工艺对制品质量的影响来看，小规格的多层共挤吹膜设备有许多优点。第一、薄膜质量好；这里的薄膜指的是输液膜、高阻隔膜等高档薄膜，小规格的共挤设备生产的制品泡径适中，从制冷机组出来的冷风在这种规格中的冷却效果最好，而且折径较小的薄膜无论是牵引、旋转还有收卷，成品的表面质量都是最好，不容易出现皱纹。第二、性能价格比高；小规格设备并不是什么都小，这种五层平面叠加机头的产量很大，通过口模的变换，可以生产出小规格的薄膜，在提高质量的同时，其产量也是其它同类设备的1．5倍，它价钱便宜、能耗低、生产效率高、机架高度小，厂房高度可以降低，卫生环境好控制、可以为更多用户所接受。通过成本分析可以计算出，两台小设备所生产制品的产量如果与一台大设备产量相同的话，这样的两台小设备成本总和要少于一台大设备，而且小设备生产出的制品质量高于大设备。第三、适应经过分切这一道工序，分切多了，对收卷效果会有影响，同时，这种设备无法生产小规格筒状包装膜，如重包装袋等。而小机器可以吹制0~800mm范围之内的任何规格、任何层数的筒状类、分切类包装膜，在不用修改任何设备配置的情况下，它能够生产的制品种类最多，适应市场的多样化要求，最重要的是，在这样的规格和成本下制品极具质量价格优势，在市场竞争中立于不败之地。