分步双向拉伸薄膜制造过程简介

分步双向拉伸薄膜制造过程简介

一、流程中的主要设备

1.1、供料系统：自动上料、计量装置、配料装置

1.2、混料器：原料与再生料或添加剂等的混合

1.3、挤出机：完成原料树脂的加料压缩、熔融塑化和计量过程

1.4、过滤器及模头：将计量泵送来的粘流态树脂过滤，去掉未熔融物及杂质。并在模头上形成压力均匀、流量稳定、温度准确的片状熔体

1.5、激冷辊：又叫铸片机，在气刀的作用下将片状熔体急冷成型，成为可拉伸的厚片

1.6、纵向拉伸机：将厚片预热后进行纵向拉伸

1.7、横向拉伸：将进行纵向拉伸的膜片再预热后进行横向拉伸，并对薄膜进行热定型和冷却

1.8、牵引：将薄膜测厚、切边、展平及进行电晕处理

1.9、测厚仪：将扫描测得的厚度的平均值与设定厚度比较，当测出值超过设定偏差时，可手动或自动调节生产线速度或计量泵转速来修正厚度，还可根据横截面的指示值手动或自动调节模唇上的热敏螺丝

1.10、收卷机：双工位自动换卷，按设定的长度、张力、压力进行自动或手动切割操作

1.11、边料回收再造粒系统：将切边送入粉碎机粉碎后再直接送入供料系统回收使用、

1.12、其它辅助设备：提供压缩空气、供热油、冷却水等设备

1.13、分切机：将薄膜分切成需要的宽度

1.14、主要技术参数

挤出量：指每小时投入挤出机的重量。如为混合料则包括新料和混合料

生产量：指每小时生产的成品薄膜的重量，对于不同规格的产品，生产量是有变化的

收得率：指产量与原料之比

拉伸倍数：BOPP薄膜纵向拉伸倍数为4.5-5.2倍左右，横向拉伸倍数为8-9倍左右，它们的乘积应≥40

生产速度：指横向拉伸机薄膜的运行速度

1.15衡量分步双向拉伸生产线的生产水平的左右指标

实际产量

收得率

能耗

产品质量

二、生产过程分节阐述

  2.1、厚片的制造

   厚片的制造包括挤出、计量、过滤、模头成型和急冷几个过程。它是薄膜制造最主要的部分。厚片的质量直接影响拉伸过程是否能正常进行，决定了产品质量，特别是均匀性的优劣。厚片制造的工艺变化大，要求工人的操作水平也高，此外，原料、温度、车间环境、电压波动、水温水压的波动、气压的波动等都能影响厚片的质量。

  厚片的外观质量包括：

   A、纵向均匀性，指所有横截面形状的一致性

   B、边部因收缩而加厚的部分应尽量小，从纵向看应有形状、尺寸一致的边部

   C、防止缺陷：横纹、皱纹、晶点、鱼眼、气泡、辊筒复印花纹、表面损伤等

  2.1.1 挤出过程

  2.1.1.1 挤出机的构造

   挤出机主要由挤压系统、传动系统、加热冷却系统和电气控制等组成。

   A、挤压系统：是主要的工作部分，主要由机筒和螺杆组成。其作用是输送、挤压、塑化树脂、最后成为粘流态送往计量泵。

   B、传动系统：由电机、减速器以及其它机械传动件组成，用以传递动力使螺杆转动并以一定的转速旋转。

   C、加热冷却系统：通过机筒对树脂进行加热或冷却，加热为用电加热，冷却为风冷。为了便于控制生产中挤出机各段的温度，加热和冷却分成多段，各段分别控制温度，以保证挤出产品的质量。

   D、电器控制系统：由电气仪表和元件组成，用以控制电机的运行情况和工艺操作条件，即控制螺杆转速，机筒温度和挤出压力。

  2.1.1.2 螺杆

  可分为单螺杆和双螺杆挤出机。以单螺杆挤出机为例，可分为三个区：输送区、熔融区和计量区：

  A、输送区：（加料段）

  将固体物料送往熔融段。

  B、熔融区：（压缩段）

  压实物料，使该段的固体物料转变成为熔融物料，并且排除物料间的空气。

  C、计量段：（均化段）

  把熔融段没有熔好的物料继续熔化，并增大压力、均化和定量挤出。

2.1.1.3、挤出机的主要技术参数

  A、螺杆直径

  B、螺杆长度或长径比

  C、压缩比

  D、转速范围

  E、加热功率及温度范围

  F、生产能力

  G、驱动电机功率

2.1.2 计量泵

  计量泵的作用是确保机头具有足够高而稳定的压力，实现薄膜具有良好的厚度均匀性。

  计量泵是一种容积计量泵。它的输送量取决于齿轮的齿形间隙与泵的转速。

2.1.3 过滤器

过滤器的作用是过滤挤出机挤出的熔融树脂中的各种杂质及碳化物等，以保证树脂的纯净，此外也有混合树脂、调节阻力（背压）的作用。

过滤器介质常用不锈钢丝网，过滤器滤网孔径的大小是根据拉伸塑料薄膜的厚度和用途进行选定的。

2.1.4 模头

  模头是厚片生产的关键设备，它应能均匀分配树脂的熔体、均布熔体的压力。模头的结构一般由进料管、分配流道、节流板、定型段、可调唇口与加热装置组成。

  A、分配流道是模头重要的一部分，流道的形状是经过精心设计并通过试验反复修正过的。一般采用“衣架型”流道。

  B、节流板可调节模头阻力，增大模头阻力可增大挤出机内的压力，因而增加了背流压，也能在一定程度上局部调节阻力，使横向阻力的调节得到压力，流量分布更合理，起到辅助分配流道的作用。

  C、定型段：根据流变学原理，树脂经过小孔或细缝后，在出口处就会先收缩后后更大的膨胀，甚至破碎的效应。这种效应与小管或细缝的长度有关，当这个长度大到一定的程度，就会大大减少这种效应。

  D、可调唇口：模唇口可对树脂的形状最终加以微调，从而得到我们要求的树脂形状和尺寸。模唇口的调节有手动和自动之分，手动调节一般采用差动螺纹。自动调节采用电热敏螺丝热胀冷缩原理加以调节。

  E、加热器主要用来使机头保持一定温度并最终均匀准确地调节树脂流出的温度。

  F、另外：由于机头的缝隙常常有低分子易挥发物及分解物排出，所以在模头上方有一排风罩，并附有排风系统。

2.1.5 激冷辊：厚片激冷成型

  熔体离开模头后，借助于辅助装置的外力作用，迅速贴附在低温、高光洁度、镀铬的冷却转辊表面上。由于高温熔体和冷却辊能够及时进行热交换，熔体被快速冷却，当它脱离冷却辊后，就形成了固体厚片。

  由于种种原因，不可避免地在熔体和冷却辊面存在着微量空气。所以必须采取措施（气刀及边部的气嘴），增加辅助装置，减少空气层厚度，尽可能排除卷入空气的可能性，使厚片一开始就紧贴在冷却辊面上。

2.2、 拉伸过程

2.2.1 纵向拉伸（MDO）

  纵向拉伸是将厚片通过多个高精度金属辊筒进行加热，并在极短的时间和距离内，在一定的速度梯度下，将厚片纵向拉长，使树脂分子进行纵向取向的过程。由预热辊筒、拉伸辊筒、定型辊筒、穿片系统、加热系统和传动机构组成。

  2.2.1.1、预热辊筒：是将厚片进行预热以达到拉伸温度，同时要求整个厚片各部分温度均匀。

  2.2.1.2、拉伸辊组：起始拉伸的速度属于慢速驱动，拉伸终止辊的速度则为快速辊的速度。快速辊的机械拉力与慢速辊的反作用力所形成的拉伸力将厚片拉开。

  2.2.1.3、定型辊筒：薄膜经过纵向拉伸后，需要在一定的温度下进行冷或热处理。

  2.2.1.4、穿片结构：在穿片时，纵向拉伸机慢、快速辊为同一速度，其形式为链条，可自动穿片。

  2.2.1.5、加热系统：辊筒内的加热介质为导热油，辊筒内的压力较高，轴端密封要求较高。

  2.2.1.6、传动机构：以拉伸点为分界，前面为慢速辊组，后面为快速辊组，调整快、慢速滚组即可得到不同的拉伸比。

  2.2.1.7、其它：推动压辊的气动或液压系统，此系统压力应能稳定可调。调节纵拉与横拉机的速差的张力调节机构，使我们能够更好地控制拉伸薄膜的张力。

2.2.2 横向拉伸（TDO）

  横向拉伸是在横向拉伸机内完成的，它是生产线中最庞大的一台机器。它的功能是将纵向拉伸机送来的膜片横向拉伸成需要宽度的薄膜。工艺上包括了膜片的预热、拉伸、薄膜的热定型和冷却等。

  横向拉伸机中产生拉伸力的是夹持膜片的两边的夹子。数以千计的夹子循环运动在设定的两排轨道上，导轨间距离的变化就决定了膜的宽度及拉伸倍数等。在横向拉伸机的入口和出口均有开夹盘以便夹入膜片或放开已拉伸的薄膜。由于横向拉伸机的内部温度较高，又采用热风循环，故整个外壳必须具有很好的保温作用。

  

  2.2.2.1 进口操作段

   置于烘箱之外，在预热段前加一单独的空间。其入口有一进片导向辊，以确保进入横拉机的膜片处于夹口平面内，防止脱夹。

2.2.2.2 预热段

   它是将膜片预热到拉伸温度，导轨窄而平行。预热段的宽度与纵向拉伸机送来的膜片宽度有关。

  2.2.2.3 拉伸段

   横拉导轨在这一段逐渐向两侧张开，膜片被拉开成薄膜，该段长度以满足工艺上横向拉伸速率的要求来确定。

  2.2.2.4 热定型段（缓冲区）

   主要是使已定向的分子结构稳定，松驰内应力。

  2.2.2.5 冷却段

   主要是使薄膜的结晶和定向迅速稳定下来，防止薄膜在较高温度下加速蠕变而影响薄膜的性能。

  2.2.2.6 出口操作段

   薄膜经定型冷却后由出口开夹盘打开即可送入收卷。

  2.2.2.7 热风循环机构

   从预热段至热定型段一般均采用热风循环系统，包括：电动机、风机、热交换器、风箱、空气过滤器等。

   风箱的作用是将气流的动能转变为静压能，并将气流均匀分配，吹向薄膜的表面，风箱上下相对，与薄膜的走向垂直相交，喷口有固孔式（1345线）和直缝式（1508线）。

2.2.2.8 传动系统

  横拉的两条链条是靠出口处的主传动系统同步驱动运行的。电机的速度与纵向拉伸快速辊的速度同步，受纵向拉伸机出口的张力控制，主轴上的齿形链轮拨动横拉链条运行。

2.2.2.9 其它

  每一段导轨均有相应的调幅机构，操作者可以在生产过程中调节横拉的幅宽，来改变薄膜的横向拉伸比和定型张力及横向松弛量，从而使薄膜的横向机械性能、热收缩率、厚度均匀性等发生变化。

2.2.3 牵引

双向拉伸后的薄膜经展平、冷却，并利用薄膜测厚仪检测薄膜的纵横向厚度，然后切除两边，并将边料吸入再生回收破碎机，最终以恒定的速度进行收卷。为了满足客户印刷、复合要求，在薄膜切边之后要装有双面电晕处理器，并在电晕处理后加以冷却。

  2.2.3.1 薄膜的测厚

  薄膜测厚仪是一个可以横向匀速运动的扫描和配套的检测、放大、显示、控制系统组成，它与薄膜不接触，但具有检测、显示薄膜厚度的功能，而且还具有自动反馈控制薄膜的厚度的功能。

  反馈功能包括：控制模头膨胀螺丝的加热功率，调节薄膜的横向厚度；控制计量泵或冷却转鼓的线速度，调节薄膜纵向厚度的均匀。

  2.2.3.2 薄膜的表面张力处理

  表面张力的处理是使薄膜表面由憎水性变成亲水性，从而提高表面润湿张力，增大印刷或复合时薄膜的附着力。方式一般有电晕处理和火焰处理。

  电晕处理装置：电晕发生器提供高压变频电源，处理辊上包复着介电材料（硅胶），这样就形成了一个电容器。（电极和辊筒作为两个极板，介质则由辊筒包层、处理薄膜、气隙组成）

   由于空气也是一种绝缘体，当电压和频率提高到足以使空气电离时即产生电晕。这时由于气隙出现大量的游离电子，气隙的电阻急剧降低。调节气隙的电阻、电压、频率即可调节电晕的强度。

2.2.3.3 薄膜收卷

  拉伸后的薄膜离开牵引机后，立即进入薄膜收卷机。薄膜通过收卷机的展平辊、接触压紧辊、最后缠绕在收卷机的卷芯上，完成薄膜成型加工的过程。