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机械设备

国内双向拉伸设备短板及改进

双向拉伸薄膜设备按生产连续性可分为离线双向拉伸设备和连线双向拉伸设备。离线双向拉伸设备是指拉膜生产过程由若干套设备分别完成不同工序的双向拉伸设备。一般应用于特种薄膜例如PTFE、PVC、PI等的生产。连线双向拉伸设备是指拉膜生产过程在同一套设备完成的双向拉伸设备。一般应用于包装薄膜以及一些差异化薄膜例如BOPP、BOPET、BOPA、OPETG、BOPET厚膜等的生产。双向薄膜拉伸设备按照纵向和横向拉伸是否同时进行又可分为异步双向拉伸设备和同步双向拉伸设备。下面重点介绍连线异步双向拉伸设备的情况。

 

  • 包装薄膜拉伸设备的发展现状

1. 我国包装薄膜拉伸设备的发展

国内双向拉伸设备始于上个世纪八十年代,早期从国外引进了年产1000吨—1500吨的生产线;随着包装工业的发展对塑料软包装的要求数量不断增加,同时薄膜生产厂家为了降低成本,对每条线的产能要求也不断增加,从年产1500吨到3000吨,再到6000吨、12000吨、16000吨,目前已达到年产25000吨。生产速度的提高增加了薄膜的产量,但薄膜的性能提高有限。除了薄膜的厚度均匀性,薄膜的极限偏差从原来±5%提高到±3%,薄膜的强度由原来的170—190Mpa,提高到现在200—230Mpa,设备结构由单点拉伸发展到两点拉伸,控制系统的传输速度和精度随着电子工业的发展也在不断的更新。
 

2. 目前双拉设备的实际情况

目前双向拉伸薄膜生产线80%是适用生产包装薄膜的生产线,20%是特殊薄膜的专用生产线。而这些专用的生产线,除为了满足工艺要求而特殊设计的装置外,其它部分基本与包装薄膜拉伸设备是通用的。设备制造商更愿意追求单条线的产量来迎合客户规模化生产的心里。甚至在纵拉设计的两点拉伸目的也不是为了提高薄膜性能,而是为了提高生产线的速度。这些因素导致了我们现在使用的双拉设备,在生产有特殊要求的薄膜时存在一些问题。

 

  • 现行拉伸设备存在的问题

1. 拉伸的均匀性很难提高

1.1 挤出塑化的原因,在生产速度提高后,应注重挤出机的设计,能满足材料的塑化要求,否则就会出现塑化不均,影响薄膜的厚度均匀性和物理性能的各项异性,如强度不均匀,热收缩不均匀等,虽然专家们也研究了很多结构的螺杆,但起作用最大的还是物料的输送速度,怎样根据物料性能在不使物料降解和提高塑化均匀性前提下,提高螺杆转数是挤出机今后发展和研究方向。

1.2 第一测厚仪与第二测厚仪的对应,是检验双拉设备的拉伸均匀性和横向温度差大小的重要标志。现在有的公司提供的设备不主张采用前后两台测厚仪,主要是为了降低报价,在实际生产中也不影响薄膜的生产,也就这样延续下去了。其实两台测厚有不同用途,前面的测厚仪主要是检测厚片的厚度均匀性。什么形状的厚片能生产出合格的薄膜,没有统一的标准,有的是上弓弧形,弓高不相同,有的是直线,这就体现了不同设备的拉伸均匀性和设备的横向温度偏差的不同。一般来讲厚片的弓高越小,前后测厚仪的螺栓的位置对应的越准确,生产的薄膜厚度越薄,因分子取向率的增加使厚片的弓高越小。因此我们在生产厚膜时,厚片的曲线弓高就大;而生产薄的膜时厚片的曲线弓高就小。这并不证明生产薄膜时拉伸就均匀了,横向温度差就小了。而是因为薄膜在横拉机内达到玻璃化拉伸温度所需要的热量不大,虽然横向有温度,但在同一时间几乎都达到了拉伸温度。另外,单位体积的厚片拉伸率增加,在单位面积上部分纵向高点容易消除。

1.3 纵拉的问题,要努力解决两步拉伸中MDO的划伤及平整性的问题。目前较厚薄膜在两步拉伸生产中,在MDO的划伤是比较难解决的问题。它是控制、机械、工艺问题的综合反映。薄膜表面的划伤影响光的反射和折射,在MDO过程划伤,在薄膜的检验中很难发现,只有用偏光镜和在反光薄膜涂色工序后容易看出颜色的深浅区别,由于反光薄膜对表面粗糙度和光泽度要求很高,现有添加剂母料和设备的结构无法满足。纵向拉伸的不均匀性,对薄膜的厚度偏差影响很大,虽然横向拉伸时在拉伸倍数大时可以减少厚度上的偏差,但对厚膜是很困难的,所有希望设备制造厂要在这方面进行研究解决。.

1.4 横拉的原因:要解决横拉机两侧温度低的问题,拉伸倍数不够,薄膜厚度偏差大,还影响两侧薄膜的强度,热收缩的均匀性能。
 

2. 提高设备对耐温薄膜的适用性能

努力提高薄膜的耐温性能,一般薄膜只能在130--150℃长时间使用,现在有很多客户要求耐温在180--200℃,这在现有的工艺条件下想要达到比较困难。根据试验得知薄膜的耐温性并不是简单的与薄膜的结晶度有关,同时结晶的晶型也有很大影响。结晶度高,并不一定耐温高,还要根据晶型的比例才能判定。一般纤维晶的比例高,薄膜的耐温性就好。所以努力提高纤维晶的含量是提高薄膜耐温性的一个方向,作为薄膜设备制造厂要努力提高促成薄膜纤维晶形成的各种条件,满足生产耐温薄膜的要求。
 

3.解决薄膜表面低聚物的污染

低聚物的污染问题,是光学用膜、遮阳膜、抗紫外线玻璃膜等产品对薄膜生产厂的强烈要求。由于低聚物的局部附着,引起薄膜的局部光泽度和透明度的差别,影响下游产品的质量。高透明薄膜不但要在环境空气中减少灰尘颗粒,还要减少低聚物的污染。这个问题也是长时间很难解决的问题,牵涉的面很广:

3.1 原料的低聚物含量问题。一般认为拉伸薄膜PET切片的粘度高些好,这是一种误解,粘度高的料在合成的缩聚反应中为了使分子量增大,反应的时间就要加长,由于时间长逆向反应也能增加,所以造成分子量分布相差较大,虽然平均分子量相同,显然分子量分布宽的低分子链的分子较多,所以BOPET薄膜的原料在设备性,原料的粘度低些较好,一般在0.62—0.65比较合适。

3.2 减少PET切片在输送和干燥过程中产生的粉尘量,提高旋风分离器的分离效果,减少在干燥时产生的氧降。.

3.3 选择适当的熔融挤出温度和熔体线温度,合理设定PID的加热功率的调整,严防因热惯性使管道里的PET热降。.

3.4 认真解决薄膜粉碎中的粉尘减少和与碎片分离的问题.回收造粒要努力减少粘度降问题,在原料配比上尽量减少回收料的比例.

3.5 TDO横拉机用好热风净化再利用系统,特别TDO热定型段增加排风量,减少热风循环系统热风中的低聚物浓度。

3.6 增加TDO冷却段的段数和长度,使薄膜的降温有一定的降温梯度,(第一冷却段160℃;第二冷却段100℃;第三冷却段50℃)而且加大循环和排风量,使低聚物即不能附在薄膜表面也很少附在冷却风箱上。
 

4.保证薄膜横向强度

热收缩的均匀性是设备的制造难点:从设备的设计上考虑尽量减少横拉伸过程中的弓型的弓高,对改善薄膜的均匀性很有好处,从理论上把拉伸弓形彻底消除是不可能的,但从设备的设计上可以减少弓高.首先就是要提高TDO,烘箱内温度的均匀性,所以对风道,风嘴,夹子进口带入的风量控制使设计更加困难,也是设备制造厂家的技术难点。.
 

5.确保横拉冷却段冷却均匀

一般被人们忽略TDO的冷却段温度和风量的均匀性,在光学用膜的生产中得到了重视,对横拉机的设计又提出了新的课题.薄膜在无厚度偏差情况下,在无张力时,对可见光有不同的折射,在薄膜的反应就是不平整,产生的主要原因就是高温薄膜通过冷却段时,有冷却不均匀的现象,产生局部收缩上的差异,所以在可见光的照射下有不同的光折射现。
 

6.电晕处理对薄膜的污染

电晕处理是薄膜生产中提高表面张力的重要工序,但由于在高压电场的冲击下,使表面的大分子被打断,使羧基数量增加,低分子聚合物也有所增加,部分低分子聚合物被排风罩吸走,还有部分低聚物附在膜的表面,当运行到冷却辊时低聚物就附在辊面上,时间长了就越积越厚影响薄膜的冷却,此时如果在夏天,室内的温度高,经过电晕的薄膜表面温度很高,而冷却辊却因为表面低聚物附着层太厚影响传热冷却,引起热的薄膜表面会部分地粘掉低聚物的附着层,当这些附着层经过镀铝,或印刷烘干时,就会引起镀铝层和油墨层的拖落.所以电晕设备的低聚物和降解物的排除是今后双拉设备要提高改进的方向。


 

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