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三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备

摘要：本文系统地介绍了三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备的主要构成、生产工艺和结构特点，并对其市场前景的应用和开发进行论述。

关键词：三层共挤成型设备；模头；风环；水环；人字夹板；旋转牵引；膜泡自动控制系统；结晶；骤冷

一、 前言

&nbs还是导电率比较差的工业铝p; 随着包装行业的迅猛发展，塑料制品的需求量急速上升。尤其是塑料薄膜，在各种领域得到了广泛的应用。各种要求具有高阻隔、密封、透明、避光、无毒、保鲜、蒸煮、印刷和热封等性能的功能膜需求量越来越大。因而，大力发展多层共挤塑料薄膜设备是我国塑料机械制造企业的根本出路和可持续发展的根本保障。其优点在于可替代大部分干湿复合、塑料淋膜、真空镀铝等外复合设备。达到简化生产流程，节约资源，减少厂房及人力资源的投入，降低生产成本，有效控制环境污染，减少有害物质在外复合时对人体的伤害，增强商品的竞争力。

目前，我国的多层共挤设备大部分为二至三层共挤带旋转模头的生产线，技术水平落后。尤其是多层共挤(聚丙烯)下吹水冷设备的研制更为薄弱，国产设备停留在旋转模头的单层和双层结构，机型单一，根本无法满足市场要求。大部分薄膜生产商只有通过引进国外价格昂贵的多层共挤流涎设备来生产聚丙烯薄膜，这样不仅给企业带来了较为沉重的设备成本，同时也阻碍了我国多层共挤复合薄膜的应用。对此，广东金明塑胶设备有限公司组织科研人员独辟蹊径，于2001年成功研制出三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑首先设备。“该产品采用水环和单向旋转牵引的新型实用专利技术，使用新型的螺杆和新型的三层共挤机头，适用PP、PA、PE等原料的使用，技术在国内处于领先的地位，有很大的市场竞争力和良好推广前景。”—摘自《技术鉴定报告》。

二、 三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备的结构及生产工艺

1) 三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备的主要构成

机组主要由龙门机架、自动加料装置、三台挤出机、三层共挤模头、风环及供风系统、膜泡自动控制装置、水环及供水系统、人字夹板、旋转牵引系统、烘干装置、电晕处理装置、静电消除装置、收卷系统和电气控制系统等组成。主要用于生产折径1000mm，厚度0.02～0.08mm的三层共挤聚丙烯膜、聚乙烯膜和尼龙膜等。机组总功率75kW，冷却水耗量50L/min，产量80kg/h。

2) 三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备的生产流程及工艺

三台挤出机分别将树脂输送、塑化、计量后挤入共挤模头中，当聚合物熔体流出模头时，经膨胀、拉伸变薄后通过风环和冷却水环冷却定型，导入人字夹板，然后垂直进入旋转的人字夹板，经牵引、烘干、薄膜的表面处理后卷成膜卷。其原理在于通过对聚合物熔体进行骤冷控制结晶型高分子树脂在成型过程中球晶的体积尺寸，阻碍或减缓晶体的生长速度使其成为体积小面数多的许多小晶球。以改善结晶型高分子树脂采用上吹法带来的光学性能差和后收缩严重的缺陷。其制品除具有极高的透明度外1、磨擦力及磨擦系数，还具有良好的阻隔性、热封性、耐低温性和力学性能。同时，用该设备进行成组式样的统计分析生产尼龙膜时具有良好的耐应力翘曲性能，有效改善了非对称结构多层共挤吹塑薄膜难以克服应力翘曲缺陷。可以满足薄膜的二次加工及二次加工制品应用的需求。

三、 三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备的主要结构特点

1) 特殊设计的螺杆和共挤模头

三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备主要加工PP、LDPE、LLDPE、mLLDPE、PA和粘合剂等原料，一般不同特性的树脂采用不同设计结构和参数的螺杆进行加工，力求达到理想的加工效果。但是由于用户配方变换频繁，为不同原料的加工经常更换螺杆，十分麻烦，据此金明公司根据不同树脂的不同特点和共同点尽量克服结构上不利的因素，采用较大长径比和混炼段结构设计出“兼容螺杆”来适应不同树脂的挤出，经过实践证明效果比较理想，能满足一般用户的使用要求。

三层共挤模头在设计上考虑到不同原料的适应性，在传统芯棒式共挤复合成型模头的基础上进行优化设计制造，首先为避免熔体流速不一致、混料及温差过大。在结构设计上采用纯中心进料方式、交叉流道技术、层与层错开复合的做法以及计算机辅助优化设计等；为进一步确保共挤模头的精度，材料选用优质合金结构钢并对流道氮化和镀铬处理，加工上选用精密的数控机床加工中心制造。

2) 独创性的冷却水环

牵引水冷式薄膜吹塑设备（1）比较低碳钢和铸铁紧缩变形和破坏现象主要用于加工PP、PA等流动性较好的树脂，因而流道和模头的密封问题突出；同时由于下吹方式的特殊性，采用牵引收卷机整体连续旋转的方式能有效的保证膜卷的平整和避免模头漏料。

3) 膜泡自动控制系统

本系统的工作原理是通过超声波传感器对膜泡直径进行监控，当直径发生变化时，计算机对其信号进行分析和运算，并将指令输送给执行部件，自动保持膜泡直径的稳定。该系统能有效地防止膜泡漏气和减少原材料的浪费，节省资源。

4) 旋转牵引收卷机

为保证薄膜制品卷取的平整和避免出现“暴筋”现象，目前通常有旋转模头和旋转主机的做法。主机旋转的方式体积大，电路实现较困难，不利于维修等。旋转模头体积小，电路控制简单，易于实现，但须很好解决密封问题，并且磨损后更换密封件较麻烦。牵引旋转是当今国内外使用最流行的方式，它分为旋转牵引和旋转牵引收卷两种方式，前者收卷机固定，第一牵引和夹板旋转，适用于折径大的薄膜制品，一般用于上吹法的薄膜生产线；而后者是牵引、夹板和收卷等整体旋转，适用于折径小的薄膜制品。

在旋转牵引收卷机的设计上，为保证薄膜外观质量，要求旋转装置的旋转速度一般在6r/min－10r/min范围内，低速传动的情况下确保转动平稳，不得产生爬行和抖动的现象。同时要求合理处理冷却水的排放与电路设计的安全和日常维护等问题。既要保证操作人员的安全，又要避开潮湿的工作环境对导电系统可能造成的伤害。在收卷形式上，根据制品的特点，采用双工位中心收卷的结构，根据对制品的要求可实现闭环的恒张力卷取，确保卷取质量。

四、 结束语

随着包装工业的飞速发展，以及人们生活水平的提高，多层共挤复合功能薄膜和设备的需求量将迅速增长，通过三层共挤旋转牵引水冷式薄膜吹塑设备的成功研制，广东金明公司目前又开始了对五层共挤旋转牵引水冷式多功能阻隔薄膜吹塑设备的研制，现已进入调试阶段，该设备采用当今最先进的平面叠加流线型(SCD)模头技术。为用户提供了多种层结构的选择。由于下吹工艺我们必须对它的操作及常见故障有所了解的特殊性，其五层结构在某些应用上可替代上吹的七层结构主要由供需基本面决定，为用户减轻了设备的投资。总之，该设备的开发将标志着我国多层共挤下吹旋转牵引吹塑设备即将进入一个全新的领域。

下吹水冷法吹塑成型的聚冷技术是保证薄膜制品具有良好性能的关键，有效地控制聚合物的结晶速度并实现这一目标的关键部件是冷却水环。普通结构的水环难以避免瞬间断水，局部水膜被破坏，不均匀，与被冷却的制品接触处水流不合理等缺陷，以致制品局部透明度和光亮度降低，呈雾状等缺陷，严重者无法保证制品厚薄的均匀，造成制品等级降低，甚至报废。为解决上述问题除选用不同材料的水环内套之外，结构上将其入水角的表面设计成特殊的间断结构，成功的解决了普遍水环存在的问题。

作者： 陈新辉(广东金明塑胶设备有限公司)

来源： 包装杂志