
目前,薄膜的生产方法可以分为以下几种:
压延法: PVC薄膜的生产
流延法:(1) 溶剂流延法 例如:PI PVA PC
(2) 熔融流延法 例如:PP PE PVC PA EVA PVB
平模拉伸法:(1)单项平膜拉伸法 例如:PP PET PVC
(2)双向平膜拉伸法: ①同步拉伸法
②纵—横两步拉伸法
③纵—横—纵三步拉伸法
例如:PP PET PVC PA PS等
管膜法:(1)泡管法 例如:PS PP PE PVC等
(2)吹塑拉伸法 例如:PP PET
在以上的薄膜生产工艺中,使用最多的还是管膜法生产农用薄膜、地膜、通用包装材料等;流延工艺和双向拉伸工艺适用于生产质量高、性能好的包装、磁带、电工胶片等。
对于流延薄膜来说,薄膜的性能、材料结构、用途及要求的不一样,一般可以分为单层——多层结构 (A A/B A/B/A A/B/C A/B/C/D A/B/C/B/D等)最多可达九层甚至十一层结构。
1.0原料的选择
在生产薄膜以前的首要工作就是选定原料,细致检查和确定各种原料的基
本性能是否符合要求。然后根据原料中的添加剂的成分、功能、含量、粒度、分散情况等各种因素,精心选择原材料的用量。关于是否需要添加回收料,需要加入多少回收料,取决于生产产品的性能要求。一般回收料仅仅添加于性能要求不是很高的产品。对于要求比较高的产品性能要求的薄膜是不能添加回收料的。
2.0 分筛与输送
2.1 原料分筛 原料的分筛一般采用振动筛来分离大型杂物(例如:纸片、塑料膜、编织袋等)和分离小型颗粒物或者粉尘。品质要求更高的薄膜可以采用原材料除尘装置来处理小型颗粒及粉尘。
2.2 原料输送 在薄膜生产线中,原料进入挤出机前都要进行远程输送,把原料从料仓输送到配料装置。常用的输送方法采用气流输送法,根据气流压力高低不同可分为高压输送和低压输送法。
低气压输送法分为:压送法 吸送法 压吸结合法 图8
3.0 配料及物料混合
在生产CPP薄膜的时候,不论是单层还是多层薄膜,都要使用两种或者两种以上的原料。各种原料的性能存在很大差异,主要表现在:母料含量的浓度,分子量的不同,堆积密度的不一样。所以在加工之前必须准确计量各种原料的加入量,还要搅拌均匀。
3.1 配料 将各种原料按照一定的质量比例堆放在一起称之为配料,配料的
方法有以下几种:
(1) 体积计量法 常用的体积计量装置有螺杆加料器和旋转阀加料器,适
用于计量要求不高的场合。
(2)质量计量法 机械式:利用天平原理,首先进行称量,然后利用震荡加料器将物料均匀加入料斗,适用于小型生产。
电子计量法:利用支撑容器的压力传感器作为感受元件,利用增重或者失重的方法来称量容器里面的加入量和卸出量。
3.2 物料的混合 螺旋搅拌器 静态混合器
4.0 金属杂质的分离
为了防止新料和回收料中可能混入金属或者在运输过程中进入金属杂质而损坏挤出机,在物料进入挤出机前,必须安装金属分离器,将物料中的金属杂质分离出来。
4.1 永磁式金属分离器 永磁磁铁制作成棒状组合架(磁力架),放在物料通过的通道处。
4.2 电感式金属分离器 电感式分离器是利用电磁感应其制作的传感器,通过电磁阀控制气缸,使得下料管摆动及时分离出金属杂质。
5.0 原料的结晶与干燥
某些聚合物在高温条件下很容易发生水解反应,例如:PET和PA都是含有酯基和酰胺基的聚合物,在高温条件下加工时,稳定性极差,易降解。聚合物水解后,分子量明显下降,所以在加工前必须将树脂进行严格的除湿处理。聚丙烯、聚乙烯等聚合物的稳定性比较好,加工前如果原材料里面的水分含量较低,就不需要专门的干燥处理。
5.1 干燥过程的影响因素 原料的干燥过程就是使用加热方式使原料含水率降低的过程,是充分结晶的过程。
(1)分段干燥原理 塑料切片的干燥是在高于树脂的玻璃化温度(Tg)以上的温度下进行的。在此温度下聚合物很快就会结晶,切片中未结晶的部分很快就会被软化,所以在结晶过程中要不断的搅拌,防止切片相互粘连。材料含水率和水分蒸发速度的曲线图。图9
由上图可以看出材料在干燥时有两个明显的梯度,第一阶段水分蒸发速度很快,蒸发速率保持不变。第二阶段,水分蒸发速度越来越慢,干燥需要很长时间。根据以上两个过程采用不同的干燥条件既可以提高干燥效率、又能提高干燥质量、节约能源消耗。所以干燥过程可分为:恒速干燥和减速干燥。
(2)影响干燥速度的因素
①恒速干燥阶段 减少空气湿度、适当增加干燥温度、采用对流传导及不断更新材料干燥表面积等措施提高对流传导系数,在允许的情况下尽可能增大干燥面积和延长干燥时间,是恒速阶段除去大量表面水分的关键因素。
②降速干燥阶段 这个过程中干燥的速率主要取决与干燥温度与处理时间,取决于材料本身结构、形状和尺寸,并且和干燥介质的含水率有关系。
③材料干燥工艺要求及工艺条件
ⅰ:减小干燥介质的水分分压,即减少进入干燥器的空气湿度含量。
ⅱ:选择适当的加热温度与加热程序
ⅲ:选定适当的预干燥—干燥处理时间
ⅳ:选择物料及设备时尽可能增大干燥面积
④干燥后应该达到如下要求
ⅰ:含水率低≤(30—1000)×10-6
ⅱ:结晶性聚合物结晶度要均匀,结晶要充分
ⅲ:干燥后材料的粘度特性变化要小
ⅳ:尽可能防止材料在干燥过程中发生氧化反应
ⅴ:尽可能减少干燥过程中产生粉尘
5.2 干燥方式及干燥器性能的比较 干燥器的方式种类很多,但是归结起来不外乎气流干燥和真空干燥两大类。
(1)气流干燥是流态化原理在干燥中的应用,大多数工业用的气流干燥装置都是连续生产,主要特点是:传热、传质速率高,干燥能力大,设备结构简单,设备投资少,能量消耗比较大。
(2)真空干燥器 能够防止产品氧化降解,干燥均匀,含水率低,热量损失小等特点。
(3)各种干燥设备的性能对比及选购
5.3 干燥过程中应该注意的事项
(1) 原料干燥过程初期要防止物料粘结成块;
(2)气流干燥时要除去空气中的水分;、
(3)加强循环除尘设备,尽量消除循环风中的粉尘,防止产生不必要的损失(例如:可能引起的火灾,粘附加热棒产生的降解、碳化)
(4)热能的综合利用
6.0 薄膜的挤出与流延
挤出流延就是利用挤出机螺杆旋转产生的压力和剪切力,利用物料和机筒、螺杆的摩擦热和机筒外部传入的热量,将聚合物进行充分的塑化、混合、均化并强行通过挤出模头,在冷却辊上进行冷却、定型的过程。
在挤出过程中就是要保持挤出熔体的压力均匀、稳定,防止熔体过分降解及夹带气泡、未熔融物料或焦化杂质等,这些问题是衡量挤出系统性能的主要指标。为了实现物料的稳定挤出,一般会在挤出机之后安装高精度的齿轮计量泵,或者安装静态混合器;为了保证保护计量泵和过滤出聚合物熔体中较大的杂质,在计量泵的前后都安装有熔体过滤器。
6.1 单螺杆—计量泵挤出系统
单螺杆挤出机主要包括了机筒、螺杆、螺杆传动系统、机筒加热冷却系统以及有关的辅助设备(例如:料斗、支架等)组成。
(1) 传动部分 单螺杆传动部分是由电动机、联轴器、减速箱、减速箱冷却系统,轴承等组成。电机:变频电机或者直流电机,速比变化范围1:6——1:8之间,功率的大小取决于挤出物料的种类,薄膜的生产能力以及螺杆结构等因素。一台完善的挤出机应该保证模头压力始终处于基本稳定状态,保证薄膜的厚度波动范围很小。随着过滤器杂质的增多,挤出压力会随之波动造成机头压力波动并对薄膜厚度有影响,为了消除这种影响应该加装压力反馈控制系统。为了防止电机及螺杆损坏,挤出机的电气及传动系统都要安装保护装置。比如:过流保护、剪切销、安全键等。
(2) 加料料斗 一般挤出机加料料斗是由不锈钢焊接而成,至少能够保证半个小时的挤出量。
安装截止阀,在挤出机停机或者检修时能够终止向挤出机供料,在空螺杆开机时能够手动控制进料量,避免开机时电机过载。
安装排料口,便于更换品种或者长期停机时把料斗里面的原料排放出来,料斗的顶部有一个带盖的手柄,用于处理异常情况。
搅拌器,对于需要回收破碎料的挤出机。为了防止物料“架桥”,还要在料斗里面安装搅拌器或者强制喂料装置。
料位传感器,每个完善的料斗都安装有高精度的料位传感器,因为料斗内料位的高低与挤出机下料口处的物料压力有关,料位的高低会影响物料计入挤出机的能力而引起挤出机压力波动。上料位能够关断进料阀门,下料位为电气系统提供警报信号,并在延时后关断挤出机旋转,防止挤出机在无料的情况下空运转。通常使用的料位传感器有电容式、音叉式、光电式、超声波等。
保温层及加热干燥 对于需要干燥处理的物料,一般在料斗底部安装热风循环系统,料斗的外部包覆保温层,防止热量散失,减少能量损耗。
(3)挤出机加热/冷却系统
挤出机机筒内部承压可以达到150MPa ,工作温度范围180——350℃ 。所以机筒必须选用耐压、耐温、高强度、耐磨的合金钢或者内衬合金钢。国内一般是38CrMoAl 国外以Xaloy合金钢为主。
提高挤出量的有效方法就是增加螺杆直径,提高熔体压力的稳定性就是增大螺杆的长径比。还有就是进料端使用带槽的进料衬套。开槽衬套能够提高挤出机的输送效率,提高生产能力,降低生产单耗。
机筒加料口 机筒加料口的位置与形状与加入的物料有很大关系,但是一般都要求下料顺畅,适于加料,便于清理及设置进料口冷却系统。机筒加料口一般以矩形为主,长度约为1.5—2D。
机筒加热 一般分为电阻式加热器、电感加热器、油或汽为介质的夹套式加热器①带状电阻加热器 体积小 重量轻 装卸方便 价格便宜 使用寿
命较短 加热≤500℃
②铸铝加热器 电阻丝装入氧化镁绝缘介质中 使用寿命比较长 防潮 防震 防氧化 加热温度350—370℃
③陶瓷加热器 电阻丝穿越陶瓷块,外层包覆不锈钢的加热器。加热高
率高 能量损失小 加热均匀。
④电感加热器 线圈包覆硅钢片组成 电磁感应加热 加热快 机筒径向温度梯度小 温度调节灵敏 加热效率高(比电阻加热节约30%) 体积大 成本高 维修不便 适用于加工温度不高(≤300℃)的聚合物。
机筒冷却 一般分为风冷系统和水冷系统,进料口一定需要安装水冷却
夹套并通入15—30℃的软水,起作用是防止物料过早受热变成粘流态而堵塞下料口,影响进料能力,夹套冷却也可以阻止挤出机的热量传导至止推轴承和减速箱,影响设备正常运转。
(4)挤出机通用螺杆 螺杆是挤出机的重要部件,它的结构、加工情况与薄膜的质量、产量、能耗等都有密切关系。
螺杆材质具体参数: 材质 38CrMoAl 经渗氮处理 氮化层厚度0.4—0.6mm之间,表面硬度Rc=60—65 。或者喷涂 Xaloy。
螺杆结构的具体参数:直径 长径比 压缩比 螺距 螺槽深度 螺旋角 螺杆机筒间隙 螺纹头数量 螺棱宽度等。挤出机的产量是和螺杆的直径(D)的平方成正比。长径比———L/D 压缩比:螺杆加料段最后一个螺槽的容积与计量段最后一个螺槽容积的比值 螺旋角∮螺纹与螺杆横断面的夹角
螺杆分段:进料段 螺槽深度恒定不变,主要是用于输送聚合物固体以及聚合物的预热排气。
压缩段 螺槽容积慢慢变小,是的固态聚合物变成熔融态,物料在螺杆的强大剪切、压缩作用下,产生摩擦热,同时接受外界供热,使物料在压缩段基本熔融。
计量段 计量段是将熔融物料定量、稳定的挤出并使螺杆产生一定的背压,进一步加强熔体的剪切与混炼。 计量段螺槽越深,螺杆产量越大。
(5)特殊螺杆 ①分离型螺杆 就是在螺杆的压缩段设计有主辅两条螺槽槽
能够把固相和液相两种状态分离开来,有利于两相物料受
热均匀,减少挤出脉冲。
分离型螺杆的主要特点:
ⅰ 提高挤出能力 挤出能力比普通螺杆提高15—30%
ⅱ 减少挤出脉冲现象
ⅲ 有利于挤出排气
ⅳ 有利于减少螺杆扫膛现象 扫堂现象主要是因为螺杆压缩段挤出压力不均匀产生的,分离型螺杆受力更加均匀,所以不容易产生扫膛现象
分离型螺杆有主辅螺槽的螺距不等,螺槽深度一致的BM型;
主辅螺槽相等,螺槽深度不等的Barr型;改变熔融段槽深
实现固液分离的熔料槽分离螺杆等。
②屏障型螺杆 在一段外径等于螺杆直径的圆柱体上,开设两组纵向沟槽,一组是进料槽,出口封闭。另外一组是出料槽,进口封闭。进出槽相间设计。它的作用是产生高压;促进未熔固相态进一步熔融,提高熔体混合和均化。
③销钉式混炼螺杆 是一种常见的分流型螺杆 促进了物料。的搅拌、混合,增加了摩擦热,促进高温液相向低温固相传热,实现物料温度的均匀。
④DIS螺杆(略)
(6) 计量泵 单螺杆挤出机本身具有一定的计量、挤出作用。当塑料熔体
离开挤出机之后进入阻力很大的熔体过滤器以及分配器和模具口。尤其在生产流动性较好的物料时,由于粘度小、剪切力小,压力对螺杆挤出机的挤出量的敏感性十分明显。
为了保证模具部分具有足够高并且稳定的压力,实现薄膜具有良好的厚度均匀性,在流延膜挤出机出口上应尽可能的使用计量泵。
常用计量泵为外啮合二齿轮的泵。泵运转时,齿轮啮合脱开处为自由空间,构成泵的进料端。进入的熔体被齿轮强制带入泵体的啮合区,然后送入出料区。齿轮泵是一种熔体体积计量泵,输送量取决于齿轮的齿形尺寸和泵的转速。
齿轮泵的驱动可选用直流电机或者变频电机,通常情况下计量泵的工作温度在230—350℃,工作压力6—15MPa 。生产过程中一般采用两种控制方式:一种是计量泵速度不变,过滤压力变化时来调节冷却辊的速度控制薄膜厚度变化;另外就是过滤压力发生变化时,来调节计量泵的转速来控制薄膜厚度变化。
6.2 串联挤出法 串联挤出机能够提高生产能力、改善产品质量、节能、
降低设备投资费用。
串联挤出相当于把一台L/D较大的单螺杆挤出机分解成串连在一起的挤出
机组。第一级挤出机的作用是使物料接受外界加热,在螺杆的剪切、压缩下达到半熔融状态,定量向第二台挤出机供料。一般情况下,第一级挤出机的直径、槽深、加热功率要大一点,L/D较第二挤出机长,转速快;第二级挤出机主要由熔融物料压缩区与计量区组成。其作用是将聚合物充分熔融、塑化并通过高剪切作用,使物料均匀混合、计量挤出。
物料计入第一挤出机后,经过进料区、压缩区、计量区(可有可无)被塑化、
压缩,然后进入第二挤出机。第二挤出机的速度可以调节,并可以稳定在预定值
之下,其头部压力通过压力传感器来控制第一挤出机的螺杆转速,改变挤出压力
以及控制物料的熔融温度来加以恒定。
(1)串联挤出机的特点:
①有利于改善产品质量 物料进入第二挤出机时是处于半融融状态。因此,第二级可采用低温挤出,基础温度易于控制,能够改善基础的稳定性和熔体质量。第二级挤出机一般是普通挤出机转速的两倍,物料能够在高速剪切作用下充分混合。
②挤出量比较大 一台∮90mm和∮115mm串联的挤出量就可以达到一台∮200mm单螺杆的挤出量,串联挤出机的基础能力如下:
螺杆直径/mm |
PP挤出量/(kg/h) |
螺杆直径/mm |
PP挤出量/(kg/h) |
∮90mm/∮115mm |
800—900 |
∮150mm/∮200mm |
1800—2200 |
∮115mm/∮150mm |
1200—1400 |
∮200mm/∮250mm |
3600—4000 |
③良好的排气效果
④节能、功率消耗低 串联挤出机将螺杆上的传热功能区分开,第一级以外加热为主,第二级则需要很小的加热,正常运行是在绝热状态下运行。
⑤增大了加工的自由度
一般单螺杆挤出量的计算 Q=f(a N T P)
a —— 螺杆结构
N —— 螺杆转速
T —— 挤出熔融温度
P —— 挤出压力
串联挤出机出计量的计算:Q=f(a N TP a1 N1 T1 P1)
增加了挤出因素的可变量,加工自由度增大
⑥减小螺杆磨损 普通螺杆磨损最严重的部位是固态输送及半融融状
态的输送位置,第一级螺杆由于L/D的大大减小,可以明显减小螺杆
磨损,更换操作简便。
⑦清理螺杆方便快捷,由于L/D的大幅度减小,螺杆取出更容易,清
理也更容易。
⑧可以进行低温挤出
(2)串联挤出机的设计要点
①螺杆设计与最佳速比 第一级螺杆向第二级螺杆提供均匀而充分的
半熔融聚合物,第二级螺杆应该在适当的温度及允许的速度下提供高
剪切速率。第一级螺杆设计注重物料熔融能力,第二级螺杆设计注重
螺杆剪切混炼能力。一般第二级螺杆的剪切转速是普通螺杆的两倍,
第一级螺杆与第二级螺杆速度要同步,即实现不溢流、不缺料,排气
处物料处于半熔融状态。
②连接部件 保证物料流动均匀,无滞留现象,能够良好排气。
③高速物料挤出的状态 第二级挤出机的剪切速率很高,并以绝热挤
出或者冷却挤出,确保良好的基础效果。
④L/D的设计 挤出机的长径比一般第一级选型范围12——16,第二
级选型为7——12。
⑤驱动功率 第一级功率计算是按照固相物料输送原理计算出来的,
应考虑物料的形状、硬度、熔融特性;第二级要按照熔融流体输送原
理进行确定。
⑥选择适应物料的性能 例如:PP PET PE物性都有所不同。
6.3 双螺杆挤出机——计量泵挤出法(略)
6.4 单螺杆排气式挤出机——计量泵法(略)
6.5 熔体过滤器 过滤器主要是要过滤掉聚合物熔体中的碳化物、灰尘、凝聚粒子、晶点、金属粉尘以及其他杂质,因为这些杂质附着在模具口会使薄膜出现条纹;能够使薄膜出现晶点、鱼眼,影响薄膜的表观性能。
(1)常见过滤器的分类:
①平板式可切换过滤器
②双圆柱双工位可切换式过滤器
③双流道切换式过滤器
④带状切换式过滤器
⑤转盘式过滤器
(2)过滤器的加热系统 一般安装加热套和保温套,加热方式分为:循环油加热、电加热套、蒸汽加热介质等。
6.6 熔体连接管道 熔体管道一般由均质无缝钢管制造而成,内壁镀铬,由于管内的熔体是在高温、高压下流动,因此管的内壁镜面光洁度达到(0.3um以下)。在300℃的高温情况下可以耐压25MPa。熔体管道外壁安装有加热器,加热方式分为:电阻加热、油加热、特种蒸汽加热等,加热温度波动范围≤±1℃.加热套外面安装保温层,防止热量损失。整个连接管道能够适应热胀冷缩的变化 。
6.7 静态混合器 静态混合器的作用就是使管道内的熔体不断分流又不断混合,目的就是改善熔体径向温差及熔体粘度不均匀,减小熔体脉冲波动,弥补螺杆径向旋转产生的不均匀,所以静态混合器也称为均质器。
静态混合器安装在熔体管线中,不占用空间,不需要传动装置,基本无动力消耗,剪切作用小,熔体温升不大,结构简单,不存在密封等问题。
常见静态过滤器的类型:
(1) 克尼斯混合器 分割料流,颠倒料流,实现熔体混合
每个混合单元时流料分割成两股,每股料流沿元件弯曲面连续径向翻转中心处的料流被强制送到外壁,然后再返至中心,形成均匀混合层。
(2) ROSS ISG 混合器 (略)
(3) 苏泽尔混合器(略)
6.8 模头 模头是流延薄膜成型中最关键的部件,根据内部结构的不同可以
分为鱼尾式机头、支管式机头、衣架式机头、螺杆分配式等类型。
无论是哪种结构的模头都是根据塑料种类性能、材料流动特性等因素进行设计。目的就是要保证在整个出口处熔体流速一致,制品厚度均匀,避免机头内部出现死角,避免熔体降解。
⑴鱼尾型机头 这种机头型腔类似鱼尾,这种机头内腔没有支管,型腔内部是一个容积逐渐减小、流线型的,进入机头内的熔体在机头内停留时间很短,可用于生产PP PE PVC POM等。
这种机头缺点是中间部分流速较大,两侧散热较快,两侧熔体粘度也比较大,生产产品厚度一般难与控制,一般仅能生产宽度不大、比较厚的片材。
⑵支管式机头 这种机头内部有一个管状的型腔,其作用是用来稳定挤出压力和分配熔体。
这种机头结构简单,比较容易制造,幅宽度可调,体积小,质量轻。是用于加工PE PP PET等。
⑶衣架型机头 这种机头有一个像衣架一样的支管,又有鱼尾型机头的鱼尾部分,支管扩张角度大,机头内压分布十分均匀,适用于多种塑料的挤出,是目前流延薄膜行业中最常用的机头。
机头内部流线型光滑内壁流道,表面粗糙度Ra=0.06um ,机头宽度方向结构对称,阻尼面经过研磨,光洁度达到Ra=0.02um, 平直度0.02——0.05/300mm。
模唇口的间隙是决定薄膜厚度的关键因素,其影响因素可以从机头的一个单元瞬间的挤出量dQ的计算公式看出来:
L×F
dQ = —————— dQ——挤出量
η(dx)2 L ——模唇口单元长度
F——该单元的推动力
Dx——模唇间隙
η——熔体粘度
调节剂头温度,改变聚合物挤出粘度(η)或者利用调节模唇间隙(dx)来
调节挤出量都能够起到改变薄膜厚度的作用,但是对于模唇间隙的调节更加敏感,
所以大多数模具都采用改变模唇间隙来调整薄膜的厚薄均匀度。模唇间隙的改变
有两种形式:一种是手动调节模头调节螺栓来轻微改变模唇间隙;一种是利用线
圈加热的膨胀螺栓来改变模唇间隙。
不论哪种调节方式,调节的依据都来自于薄膜或者片材的测厚仪来取得调整
依据,每个螺栓调节模头的宽度范围大约在20——30mm之间。还有一种手动的
调节螺栓是差动螺栓调节,两个大小不等距的螺栓差来调节模唇间隙。
模头的加热器是由加热棒或者加热板和保温层组成的,除了给模头加热、保
温作用外,温控一般还可以作为模头大区域厚度误差调节的工具,但是一般不推
荐使用,因为模头温度偏差会造成薄膜工艺温度不一直。
为了使模唇间隙很快达到生产状态,一般在开机之前基本上要调好模唇口的
间隙,使其保持一定的恒定的值。
共挤机头可以分为两种:①带有分配器的的单层机头,几种熔融物料在分配
器处融合,在单层膜头内挤出并在冷却辊上流延冷
却定型。
②专用共挤模头,挤出的各种熔体分别进入机头内
各自的流道,在最后接近模具口处汇合,并很快流
出模头。使用这种机头来挤出多层复合薄膜,各层
之间的厚度比较均匀,主要适用于各层之间粘度相
差太大,薄膜分层精度要求高的材料。这种模头比
较笨重,造价比较高。
一般模具都安装在重型、稳定的横梁上,目的是为了减小机头的震动。有的支架还可以使模头快速移开冷却辊,便于模头的维修与维护。这种结构一般正常生产的情况下是处于紧固状态。
挤出熔体在离开模唇时受到了挤出压力、离模膨胀、附片的作用力、冷却辊的转动牵引力、模唇口气流的情况的影响。为了实现熔体离开模唇口时尽可能少的粘附唇口、并且均匀出料,安装时必须仔细调节模头与冷却辊中心线之间的距离与角度。一般出料角度为30—36°(出料点与冷却辊中心垂线的夹角)。
6.9 冷却辊 聚合物离开模唇后,借助于风刀、真空箱等外力的作用迅速的贴附于雾面冷却辊上。高温状态的高分子熔体与雾面辊之间进行热交换,熔融状态迅速冷却,当它剥离雾面辊后就形成薄膜。
影响薄膜质量的因素很多。例如:原材料的性能与质量、冷却过程的均匀度、熔融温度、冷却温度、冷却速度,周边环境等。
薄膜质量的好坏,从外观来看主要表现为:透明度、外形尺寸、晶点、光泽度、条纹、划线、黑点污点等;从微观来看主要表现为:分子的结晶状况、分子取向、熔融降解,力学性能等,最终影响到薄膜的物理、机械、电气、收缩率等性能,对于流延膜来说冷却定型是十分关键的一步。
⑴ 冷却辊工艺及设备运行对薄膜的影响
①冷却速度对薄膜结晶情况的影响 对于结晶性高分子材料PP而言,其冷却辊温度及冷却速度和薄膜性能有密切的关系,冷却辊温度越低,热传导愈好;薄膜帖附冷却辊愈紧,熔体冷却速度越快。此时,生产出来的薄膜结晶度小、球晶细而均匀,薄膜透明度好。冷却温度及速度对薄膜材料性能的影响如下表:
②冷却辊对薄膜的取向作用 一般情况下高分子材料在模具口挤出速度远远低于冷却辊的线速度,聚合物在粘流状态下拉伸变薄的同时,必然引起分子链的解缠、滑移和取向。这样就使得流延薄膜产生纵横向力学性能不均匀的现象。挤出速度越慢,冷却辊线速度越快的情况下薄膜的纵横向力学性能越加不均匀,并且生产过程中越加容易产生熔融状态下的缩颈,有效预防缩颈是生产流延薄膜的一个很关键的因素,常用的减小缩颈现象的方法就是静电锁边或者气压锁边。
③冷却辊的尺寸精度、运行精度、内部结构对薄膜品质的影响
冷却辊的尺寸精度是指冷却辊的正圆度、圆柱度、同心度等,这些精度数值在加工和装配时都有严格规定,一般情况下小于0.01mm。冷却辊运行时的圆周偏差振幅≤0.02mm。转速精度≤±0.05%。为此冷却辊表面需要进行精加工,冷却辊辊体需要进行平衡处理。
冷却辊的表面粗糙度是影响薄膜表观质量的重要因素。通常情况下表面铬层厚度约0.1mm ,表面粗糙度Rt≤0.4um ,这种表面可以制作表面性能极好的流延薄膜。
冷却辊内部结构对薄膜的影响主要是指冷却辊内部的流道结构、水的流向、传热效果对于薄膜质量的影响。为了提高热传导效率,减小冷却辊横向温差与热传导死角,一般在冷却辊内部设有内套,内套和外套之间有导流槽,水在导流槽和内外套之间有规律的流动。目前大型的流延膜生产线上大多采用螺旋流道式和平行流道式,水的流向有单向流动和双向流动两种。为了减少横向温差,不论是平行式或者螺旋式流道,大多数采用双向流动。
⑵冷却辊的传动系统包括冷却辊的回转系统和冷却辊的位移系统两部分。冷却辊的回转驱动系统能够使得冷却辊平稳运转、达到预期工作速度的驱动系统,一般使用高精度的直流电机、变频调速电机或者伺服电机,能够消除震动、减小传动间隙的涡轮减速器及弹性联轴器或者不带齿的行星摩擦辊组成。有的设备在主动轴上还安装有电磁制动系统,用于进一步提高冷却辊传动的平稳性或者在紧急状态下的紧急制动。这些装置一般都安装在冷却辊的一层,能够随着冷却辊一起上下、前后移动。
冷却辊的位移系统主要是便于人员便于清理机头和及时方便的处理机头废料,一般大多数采用前后位移和上下位移相结合的方式。前后位移以及上下位移均安装有限位装置。为了防止意外事故或者突然停电,一般需要安装手动手柄和自动下移装置。前后位移一般是轨道,上下位移则采用高精度的直线导轨。
(3)冷却辊的水循环系统 下图:水循环示意图:
①冷却辊内部高速、大流量水循环带走热量
②内循环系统,比例阀冷却水流量控制
③水循环系统中安装加热器,一般在刚开机时保证冷却辊温度保证
④冷却辊内部不允许有空气存在
⑷薄膜贴辊装置 一般情况下熔融态的高分子材料由模具流出后落在冷却辊表面后,如果没有任何外力的作用,熔体必然不能均匀的贴附于冷却辊表面,往往在薄膜和冷却辊之间会带有一部分空气,这部分空气就会成为热传导的主要阻力,从而极大的影响冷却效果,导致薄膜内部结晶恶化,破坏结晶的均匀度,使得薄膜出现冷却不均匀现象,薄膜外观质量不均匀、产生较大的缩颈、波纹、皱纹等现象,所以一般在流延部分都配备薄膜贴辊装置。常见的薄膜贴辊装置一般有:静电吸附、真空箱、风刀等。
①静电附片装置是促使聚合物熔体紧贴冷却辊的常见设备之一,在CPP薄膜上的应用主要是用来压边,防止高速生产时薄膜的缩颈。
②双腔真空箱附片 这是一种利用真空将挤出薄膜与冷却辊之间的空气排除掉,实现强制附片的方法。真空箱固定在机头的一侧,底部靠近冷却辊表面。真空箱一般由两个相体组成,即预抽空箱和真空箱。
预抽空箱的作用是保证主腔能够达到高真空度,并排除薄膜与冷却辊之间的水分和灰尘。其真空度可达254mm水柱。主真空箱是高真空度的主腔,其真空度可达到1500mm水柱。
真空箱附片的特点:能够使挤出熔体快速贴辊,减小熔体缩颈,增加薄膜有效宽度;使得薄膜生产稳定性好,生产线速度提高;生产过程中,减少挤出物料和冷却辊之间的贴辊的弧度,物料粘结模唇口的机会减小,减少模唇口清理次数,提高生产能力。
真空箱使用不锈钢制造而成的,内部表面易于清理,真空箱和模头之间设有保温板,侧面有挡板,可以自由调节箱体的密封性。
③ 气刀附片法是一种常见的附片方式,主要适用于PP PE等粘性比较高的材料,其作用是排除挤出熔体和冷却辊之间的空气,还有辅助冷却的作用。
气刀有一个特定形状的出风口,清洁、均匀的压缩空气从喷风口吹向塑料熔体的表面,使其紧贴冷却辊的。鉴于冷却辊和模头熔体对外力的敏感性,很容易变形。如果气刀气流不均匀、气量的不均匀会直接导致薄膜产生波动、影响薄膜外观质量及冷却的不均匀。所以气刀的结构,气流的大小以及气流的均匀性都是衡量气刀质量的重要因素。气刀的流道设计要合理、导向面光滑无损伤、无阻力,否则会使薄膜出现纵向条纹。通常情况下的气刀风压为10—14Kpa。
为了使风刀正好压在熔体流延与辊面的接触点上,气刀的支架必须具有三维位置调节功能。
7.0 薄膜的牵引装置
薄膜牵引装置是指薄膜由冷却定型出来后,一直到薄膜收卷机之前的部分,
包括:电晕处理 薄膜厚度测量 静电消除 切边回收 框式摆动等部分。薄膜
品种的不一样,其牵引装置是不一样的,例如:EVA胶片 PVB胶片 CPP薄膜
缠绕膜 流延压花膜都是不一样的。下面我们主要讲述CPP薄膜的牵引结构。
7.1 薄膜展平辊 在薄膜进入牵引装置、测厚仪、切边回收、电晕处理等装
置或者辊筒前,薄膜在拉伸应力的作用下,在两个设备或者两个辊筒之间就会出
现一些纵向皱纹。空间距离越大,皱纹也愈加严重。如果不及时消除这些皱纹,
就会导致薄膜出现褶皱,薄膜厚度测量不准确或者薄膜电晕出现空白条,薄膜
薄膜切边也会出现问题。所以一般情况下在这些位置都需要安装展平辊。展平辊
的种类很多,主要有以下四种:
⑴边缘展平辊 这种展平辊主要装在牵引机的冷却辊、测厚仪前面、电晕处
理前面,至于薄膜的两个边缘,每边各设一组,每组由两个∮(50 X 100)的短
辊组成,其中一个辊子在薄膜的下方,另一根辊在薄膜的下方。两根辊的轴线平
行并与薄膜的垂直方向保持一定的夹角(夹角可以任意调节)。生产时,两根压
辊压在一起,辊子被薄膜带动旋转,于是就产生了一个带动薄膜向两边扩张的力,
从而实现薄膜展平的目的。
两个辊子的外缘是由金属或橡胶制造,芯轴上安装有滚动轴承。两组辊之间
的横向距离可以根据薄膜的宽度人工调节的。
这种展平辊的优点是结构简单、成本低廉、使用效果好。操作起来需要气缸
打开或者上压辊。
⑵香蕉展平辊 这种展平辊外形像一根香蕉。内部有一根弓形的芯轴,轴上
套着许多尺寸相同、间距相等、轴向对称的滚动轴承。轴承之间用螺旋弹簧片隔
开。轴承外面包覆橡胶。弓形辊芯轴的两个轴端都安装有球面轴承。
工作时轴心是固定不动的,香蕉包覆套利用驱动使其旋转并与薄膜的横向倾
斜接触,倾斜的角度可以通过旋转轴心进行无级调整。
这种展平辊使用效果好,展平力大,调节方便,并且有利于薄膜的传引。一
般安装在电晕处理前、收卷前和薄膜分切机上面。
一般弓形辊的弓形量为0.5—20mm。薄膜在弓形辊上的包角为30—90°之间。
⑶左右螺旋纹展平辊 在薄膜生产线中经常会看到螺纹展开辊。其螺棱较宽、
螺距较深、螺纹对称的橡胶辊或者金属棍。当薄膜与旋转螺纹的螺棱接触时,倾
斜的螺纹会对薄膜有一个横向扩张力,这样就对薄膜有一个展开的作用。
这种展平装置结构简单,成本低,使用效果较差。当薄膜的厚度、生产线速
度发生变化时,使用效果就受到较大的限制。
⑷凸型展平辊 这种展平辊的作用与香蕉辊一样,只是弓形量是根据产品的
专门要求制作的,弧度是不能变化的,加工制造比较简单但是适应性较差。
7.2 冷却辊 这里所讲的冷却辊不是流延主冷却辊,而是指除了流延主冷却
辊的几个需要通水冷却的辊筒,流延设备上一般是指:流延后冷却辊、电晕冷却
辊,电晕棍等。
流延薄膜在流延辊冷却定型处理后,虽然温度已经下降,但是仍然存在薄膜
表面≥50℃的情况。如果这种薄膜仅靠自然冷却并立即收到卷芯上,可能会引起
薄膜或多或少的变形。
这种冷却辊和其它冷却辊结构一样,都要经过平衡处理,内部表面经过机械
加工并设有水流道夹套,一般在夹套内通有约30℃的水,流速约为0.5m/s。
冷却辊利用电机,减速箱和皮带进行驱动。两边安装锥形轴承,以适应辊筒
热胀冷缩的需要。电晕冷却辊外面包覆有硅橡胶。
7.3 薄膜测厚仪 如果要得到厚度均匀的薄膜,在薄膜生产过程中,就必须
使用非接触、连续运转的薄膜测厚仪,及时检测、控制薄膜的厚度。每条CPP
生产线至少都要配一台非接触、连续式测厚仪。
薄膜厚度测厚仪是由一个可以横向匀速移动的扫描器和配套的检测、放大、
显示、控制系统组成。能源及检测器安装在同一个稳定的O型框架上,上下对称、
同步位移。检测器接收信号并且经过放大器放大、I/P转换,并用计算机进行处
理。此外,测厚仪一般都有自动补偿系统,以便于补偿由于间隙变化、气压变化、
大气污染等因素引起的零点漂移。测厚仪中产生的热量可以利用自然风冷却或者
强制冷却(强制风冷或者强制水冷),能源和检测器都安装有安全防护罩。
由于薄膜种类、薄膜性能、产品厚度范围、测量精度以及使用寿命的不一样,
薄膜测厚仪也分为好几个种类。一般包括:放射性同位素 X光射线型 红外
光电型等。
⑴放射性同位素种类很多,用于薄膜测量的主要有:钷147(Pm147) 氪
85 铊204等。
⑵X射线测厚仪是一种利用检测X射线穿过薄膜后的能量衰减值,来确定薄
膜厚度的测量仪器。其特点如下:
①避免放射源对人体的危害;
②测量薄膜的厚度范围比较大(几个um—几千个um);
③检测器窗口比较小(5—100mm),检测精度高。
④X射线与同位素相比较具有检测器响应时间小(≤1us),比带有真空室的放射性系统快10000倍;传感器的测量精度比放射性同位素高10——20倍,薄膜越薄优越性越突出。但是X射线在薄膜检测方面也能够用历史不久,有待于进一步提高与完善。
目前最先进的测厚仪,不但具备具有显示薄膜厚度的功能,而且还具有自动
反馈来控制薄膜的厚度功能。测量的信息可以显示在显示屏上,包括薄膜的纵向
和横向的断面厚度,横向剖面平均趋势,整个母卷的扫描平均值及平均值的趋势,
模头热膨胀螺栓的加热功率分布图等。
自动测厚仪反馈功能包括:控制模头膨胀螺栓的加热功率或加热温度来调节
薄膜的横向偏差;控制主挤出螺杆转速或者冷却辊转速来控制薄膜纵向偏差。
7.4 薄膜导向及切边 在薄膜的传输过程中有多组导向辊,导向辊是铝质材
料表面阳极氧化,在薄膜传输过程中起到导向作用的辊筒。
薄膜在进入收卷前,在薄膜的两个边缘个安装一组废边切除装置,一般切割
刀片都是使用单面刀片,但是刀片的支架却是有多种形式,又可以旋转的圆盘刀
架,可以在正常生产情况下更换刀片而不影响生产。也有可以安装一个刀片的的
单臂刀架,两个单臂刀架可以自由更换。不论使用哪一种刀架都能够自由快速的
更换刀片而不影响生产。对于高速薄膜生产线来说,薄膜切断后进入吸料管需要
自动输送装置,当然对于低速生产线,将废边用手送进吸料管也是可以的。
为了使薄膜在收卷芯上不产生厚度偏差积累而影响薄膜外观质量,一般流延
设备都安装有薄膜摆动装置,摆动装置有框架式摆动和收卷摆动装置。一般摆动
范围在0——100mm摆幅范围之内,摆幅和摆动周期可以随着薄膜要求以及生产
线速度来做调整。不论哪种摆动装置都是有AC伺服马达经过减速器,螺纹丝杆
来驱动。
7.5 张力隔离及牵引辊 张力隔离牵引辊的作用是牵引薄膜进入收卷机,确
保薄膜收卷张力的恒定,由于设备的不一样,张力牵引辊的数量也不一样,有的
设备张力牵引辊是分多式段控制张力,有的设备是在收卷部分一段式控制张力。
张力牵引辊的形式分为三种:
⑴镀铬抛光金属辊—橡胶压紧辊 这是一种靠气缸推动橡胶压辊,将导向辊
上的薄膜夹紧并强制牵引的一种方式。
⑵镀铬抛光金属棍—重橡胶压辊 超宽的CPP薄膜设备紧靠两端的气缸施
加压力给胶辊必然造成两端压力大,中间压力小,引起薄膜的横向张力不均匀。
为了提高薄膜的横向张力均匀性,就有必要采用重型包胶的压辊来替代普通的橡
胶辊。这种压辊不仅仅靠两端汽缸的压力还依靠自身重力来隔离薄膜张力,使得
横向张力更加均匀。
7.6 薄膜电晕处理器 是将高频发生器产生的能量,通过电极在电极和电晕
棍之间的空隙形成高压电场,电极使溢出的电子加速,相互碰撞,将能量传输给
空气,并激发空气分子产生发射光子,使空气电离和分解,形成臭氧和氧化氮。
同时,高能的电子和离子冲击薄膜表面,使其分子链断裂,断裂时产生自由基
与空气电晕产物发生氧化、交联反应,使得薄膜表面产生极性基团。由于电子和
离子对薄膜表面的冲击作用而使得薄膜表面粗化,增加薄膜的表面张力,改善薄
膜的印刷性能和粘合能力。
电晕处理机一般包括四大部分:高频高压发生器、放电电极、电晕处理辊和
耐氧化的臭氧排气装置。通常情况下,当薄膜生产速度比较大时,为了排出薄膜
和电晕棍之间的空气,需要给电晕棍在安装一个丁氰橡胶或者硅橡胶材质的电晕
压辊。电晕棍必须是耐高温和耐臭氧的硅橡胶,喷涂特殊材质的聚氨酯橡胶辊或
陶瓷涂层辊。放电电极和电晕辊筒之间的间隙是可以微调的,间隙大小可以有测
量工具或者测量表显示出来。通常只有在工作状态下放电电极才靠近电晕棍。
电晕强度是与电机电压的高低、放电电极—电晕棍的间隙有关,电压愈高,
放电电极与电晕棍之间的间隙越小,电晕处理效果越好。薄膜和电晕辊之间夹杂
空气会造成薄膜反面电晕。放电电极和电晕棍表面很脏会造成电晕效果下降。
8.0 薄膜收卷机
薄膜在离开电晕后就要进入薄膜收卷机。薄膜通过收卷机的张力控制、展平
辊、接触辊最后缠绕在收卷卷芯上,完成薄膜生产的最后工序。收卷好的薄膜一
般只是薄膜的半成品,薄膜成品是根据客户的要求规格来进行分切和复卷。收卷
机是薄膜生产环节中很重要的部件,其性能与质量的好坏会影响分切后成品的质
量,所以一般情况下薄膜收卷机要具备以下功能。
8.1 薄膜张力的监测与控制 收卷张力就是把薄膜收到卷芯上的张紧力,收
卷张力的大小直接影响薄膜收卷的松紧度,薄膜张力太大会造成薄膜变形和收卷
条纹等;收卷张力太小,薄膜容易产生轴向滑移,影响分切甚至无法分切。
收卷的张力系统包含以下内容:
⑴张力设定 薄膜收卷前需要针对薄膜的性能、品种、厚度、收卷方式等相
关内容来设定收卷张力,一般收卷张力50—300N之间。
⑵张力衰减调节 薄膜收卷过程中随着卷径的变大,如果卷心速度不变化,
那薄膜收卷张力就会越来越大,这样薄膜就破坏薄膜的外在质量甚至无法收卷。
张力衰减的控制系统是薄膜收卷机的重要指标之一。一般情况下,不同直径下的
张力衰减,在收卷之前就预先输入在电脑里面,生产过程中可以根据不同情况进
行调节。
⑶张力补偿 薄膜在正常生产过程中不需要张力补偿,但是在换卷、加速、
减速等情况下薄膜会出现褶皱甚至断膜现象,因此在薄膜张力控制系统内必须设
置张力补偿,用来实现收卷系统的软启动、软停止,防止薄膜出现皱纹。
8.2 薄膜展平 薄膜展平辊位于接触辊之前,一般情况下都是使用香蕉辊或
者也有使用边缘展平辊的。
8.3 自动调节收卷接触压力功能 在收卷卷心之前都有一个接触辊(或者称
为跟踪辊、压紧辊)。该辊和薄膜母卷之间的距离和对薄膜表面是加的压力都要
能够自动调节,以便于薄膜排气和防皱。
一般情况下,包在平直辊筒上的薄膜只要张力均匀,它在辊筒表面一定是很
平整的。当薄膜离开辊筒后处于较大的空间里面并受到牵引力的作用,薄膜会出
现皱纹,牵引力越大,空间距离越长薄膜就越容易长生皱纹,所以在收卷前就需
要有平直的导向辊将薄膜迅速的贴换到收卷卷心上,以实现平整收卷的目的。
接触辊要求材料的质量轻、刚性好。目前基本上都采用铝合金或者碳纤维等
增强材料,外面包覆橡胶(最好是导电型橡胶,可以消除静电)。其两端安装在
直线导轨上,可以利用液压、气动或伺服电机来驱动,使得相对于收卷卷芯做平
行移动。
接触辊和母卷之间可以有一定的间隙也可以保持接触状态。当选用接触收卷
时一定要设定好收卷压力,调节好母卷随直径变化的的递变参数。采用间隙收卷
时要借助于光电跟踪器来控制接触辊与薄膜之间的间隙,接触辊的移动是根据生
产速度、薄膜厚度以及需要保持的间隙来通过PLC调节的。
8.4 双工位收卷系统 由于薄膜生产过程是连续的,当一个卷心收卷完成
需要更换卷芯时就需要有两个收卷工位。当收卷薄膜到达收卷指定长度时,卷臂
旋转180°,母卷转到准备位置,新的卷芯到达收卷位置,切刀将薄膜切断并更
换到新的卷轴上,完成换卷。
收卷的双工位驱动包含工位驱动和转盘旋转驱动。工位收卷驱动一般为交流
变频电机、直流电机或者伺服电机来驱动减速箱,减速箱通过同步带将驱动动力
传送到收卷卷芯。换卷臂可以正向旋转也可以反向旋转,都是为了方便收卷的需
要,不论是正向旋转还是反向旋转都要提前在程序里面设置好。
普通的收卷机两端夹头都是利用液压或者气动同步向内或者向外推动,顶头
一般为锥形,便于薄膜卷芯脱开。
比较先进的夹头采用圆柱形气胀式,这种夹头的轴向推紧力极小,主要以径
向受力为主,夹头气胀块包覆有弹性聚氨酯材料,夹头磨损很小。
8.5 收卷摆动功能 为了解决薄膜横向的公差在母卷上积累,一般把收卷的
整个部分安装在一个重型的钢制底架上,底部安装滚动轴承或者滚珠丝杠,利用
光电探边器或者气动探边器来接受薄膜边缘的偏差信号,在液压推动下使得整个
收卷能够灵活的横向摆动,一般情况下移动的范围≤±100mm。工作是要预先调
整好切刀的边缘,然后开启摆动装置,防止两边的边料切除不均匀。
8.6 静电消除和长度计量 在薄膜生产过程中经过了电晕处理、薄膜与各辊
筒之间的摩擦作用,在薄膜表面积聚了大量的电荷,静电不但影响薄膜的使用性
能并且薄膜在收卷机上的操作性能。因此,薄膜在收卷前就有必要安装静电消除
器。
计米器是安装在主传动轴上的,通过计量辊筒的转速来确定薄膜收卷的长度
的,收卷长度可以在计米器的数字表上显示,也可以在电脑的人机界面上显示,
并且计米器也是自动换卷的计数传感器。收卷薄膜的长度也可以通过以下方法来
计算:
薄膜收卷长度=薄膜生产线速度V ×生产时间T
薄膜收卷长度=Q/(B×D×C×ß)
Q=生产产量
B=切边后薄膜宽度
D=薄膜平均厚度
ß=材料密度
C=换算系数
8.7 自动换卷功能 当薄膜生产到达预定长度时,计数器就会给出换卷信号,
接触辊自动退出工作工位,预备卷芯加速到生产速度,收卷机开始更换工作工位,
接触辊靠近新卷芯,切刀自动切断并把薄膜帖附到新卷芯上。
对于高速的自动化生产线自动切换卷芯必须具备三个条件:
⑴自动、快速的横向切断薄膜;
切割方式又可以分为三种:快速横向切断(飞梭切断);
慢速横向切断(慢速电机动力切断);
全幅垂直切断(锯齿刀式)。
⑵能将切断的薄膜快速的贴换到新的卷轴上;
卷芯涂胶法;毛刷式;压辊式;气动式;静电吸附。
⑶切刀返回原位不能损伤薄膜。
8.8 母卷及卷芯装卸⑴桥式起重机;⑵定位式装卸车
9.0薄膜分切机
薄膜母卷在通常情况下是要经过熟化定型处理(即时效处理)后才能分切,
分切前的大母卷是不能够满足客户需求的,所以出厂前必须把薄膜按照客户要求
的规格分切成客户能够使用的宽度及一定长度的小卷,而完成这一过程的设备称
为分切机。
薄膜的分切过程是决定薄膜产品质量很重要的环节,薄膜的收卷松紧度、端
面整齐度、长度偏差、宽度偏差、接头数量、皱纹、粉尘等好多因素都和薄膜的
分切过程有关。
一台比较先进的分切机应该具备以下的部件及结构:
9.1 自动装卸卷芯的小车
⑴悬臂式 这种小车具有两个工作工位,一个工位是托住大母卷工位,另外一个工位是带有旋转臂能够托住空卷芯的的工位。当小车开进放卷臂时,带有旋转臂的工位首先托住空卷芯,旋转臂下移,小车再继续开进放卷臂把大母卷放进放卷臂。
⑵折叠式液压小车 这种液压小车安装在导轨上,能够沿轨道前后运动,在液压系统的推动下,小车支架可以上下移动。
9.2放卷臂 放卷臂是有两个可以横向移动的支撑臂组成,其横向移动的动力来源于液压系统或者螺杆丝杠。每个放卷臂都安装一个夹头,卷芯就是利用夹头夹紧并被驱动放卷,夹头形式与薄膜收卷机一致。放卷驱动一般采用伺服驱动、直流驱动或者变频驱动,无论分切速度如何让变化都能够保证薄膜放卷线速度不产生变化,保持张力恒定。
9.3张力控制辊 为了实现薄膜恒速、稳定的分切,放卷速度就应该随着分切速度变化而变化并保持恒定的张力。一般分切机在放卷轴之后就安装放卷张力传感及控制系统。
一般张力辊有两种形式:
⑴浮动式张力传感器,当传感器位置处于低位时,放卷速度加快;当浮动辊处于最高位置点时,放卷轴几乎不动。
⑵压力式张力传感器 利用工作辊下的压力传感器接收到张力的大小来直接决定放卷轴的转速,这种控制方式精度比较高,反应速度快,使用可靠性高。
9.4纠偏系统及摆动系统 由于薄膜母卷在薄膜生产线上产生的边缘偏差,使得薄膜在分切机上分切难度增加,就需要增加薄膜纠偏装置来纠正薄膜在上产线上的收卷的边缘偏差。或者薄膜母卷在薄膜生产线上未进行摆动来平衡横向偏差,防止分切后出现暴筋现象就必须在分切机上进行摆动来平衡厚度偏差。
为了实现母卷的摆动功能,就是将放卷臂和浮动辊安装在同一个可以横向移动的平台上,光电眼安装在牵引机架上不随着平台移动,光电眼检测薄膜的边缘活动范围并将信号传输给摆动驱动装置,使得整个平台能够在光电眼监控范围内进行横向往复移动。
对于母卷边缘跑偏的纠正也是同样道理,光电眼识别薄膜边缘的跑偏位置并把信号传输给驱动装置来及时更正薄膜的边缘。
9.5导向辊 导向辊的作用是用来改变薄膜走向的,薄膜从放卷开始到收卷结束,由于不同的设备导向辊的数量和位置是不一样的。有的薄膜走下面通过,有的薄膜走上面通过,不论哪种方式都不影响薄膜的收卷质量。导向辊有带有主动驱动的,刻有网纹的网纹橡胶辊,有的被动式的铝合金导向辊。主动性导向辊一般都安装有电磁离合器,当紧急刹车时,电磁离合器就会刹车,使其运动快速的处于静止状态。
9.6弓形展平棍 分切机弓形展平辊和薄膜收卷机弓形展平辊结构,使用注意事项以,包角的大小都和薄膜收卷机一样。
9.7切刀及刀槽辊 刀槽辊是有很多条2—2.5mm宽度,深度为2.5—3mm环槽的金属辊筒并带有驱动。在他的上方安装有一条可以安装刀架的横轴,刀架安装在横轴上,刀片可能是园刀也可能是刀片。
刀架的一端固定在墙板上,另一端安装有刀架调整手柄,工作时需要将切刀移入到槽内,无需切割或者处于穿膜状态下可以将切刀移出刀槽。工作前要根据薄膜的规格精确调整切刀位置,刀架上安装有计量标尺。
对于较厚的薄膜或者刚性较大的薄膜一般采用圆刀分切,对于较薄的薄膜采用片刀分切。
9.8接触辊 接触辊是包有橡胶的网纹随动辊。其作用是排出分切制品中的薄膜与薄膜之间的空气,一般辊的长度都大于薄膜的宽度。接触辊两边都有支撑臂,支撑臂在收卷轴向位置可以任意移动,分切宽度调整好以后支撑臂将被固定,支撑臂靠低摩擦气缸推动接触辊与薄膜接触,随着收卷卷径的增大,接触压力随之增大。接触辊是轻质不易变形的材料。
9.9收卷臂 收卷臂安装在分切机收卷部分的最外侧。收卷臂在转轴上可以任意的横向移动,当分切宽度调整好以后收卷臂将被固定在转轴上。薄膜收卷完毕,转轴就可以将成品卷旋转放到膜卷小车上并且薄膜收卷过程中随着薄膜卷径的变化收卷臂也是随之轴向微调,保证接触辊在一定范围内保持均衡张力。收卷臂的选择要根据薄膜的宽度、厚度、品种、收卷卷径、收卷长度等因素来选择。通常情况下分切机薄膜的收卷卷芯是3inch 和 6inch 两种规格。
分切机的卡头一般为气胀式卡头或者滑锲式,每个工位都有单独的伺服驱动或者单臂驱动多工位,收卷臂上的薄膜张力、张力衰减、接触辊压力、压力递减、分切速度、长度等工艺参数都和电脑相连接。
10.0 废料回收
在流延膜的生产过程中,出现废料是不可能避免的。开机时的机头料;收在卷芯上的废卷膜;分切机切除的废边条等。如果这些材料本身是比较干净的又不去充分的回收利用,就会增大生产成本,造成原材料极大浪费。因此,大部分工厂都有废料回收装置。
10.1粉碎掺入法 这种方法是将废薄膜、机头料、废边料,通过破碎机破碎成小的片状或者小块状人后直接加入新料料斗和新料一起进入挤出机,重新生产薄膜的方法。使用的设备一般为废边条预切割机——破碎机;废膜破碎机;机头块状料破碎机。
边料回收过程是先用抽吸的方式将边料吸入预切割机,边条被切割成较长的小段。然后在吸入破碎机再次破碎,破碎好的小碎片被风机送入中间料斗上方的旋风分离器,然后通过强制喂料螺杆送入中间挤出机。有些边料回收系统省掉了预切割设备,直接用一台大的破碎机和一台大的风机进行破碎和输送。
预切割机一般驱动功率很小,仅有一把定刀和两把动刀,转速较慢,切出来的边条较长;薄膜片材破碎机的驱动功率最大,包含了定刀和动刀数量较多,在切到下面都安装有筛网,能够保证被破碎的薄膜小碎片颗粒均匀。
10.2挤出造粒法 这种方法是将粉碎、剪断、破碎的废塑料,用挤出机挤出成细条,经过冷却水槽冷却、脱水、切粒等工序变成颗粒状物料。
挤出机一般是单螺杆或者双螺杆排气式挤出机,能够排出废料中的水分。然后挤出熔体通过过滤器过滤掉回收料中的杂质,有利于流延薄膜生产线中尽可能延长过滤网的使用时间,过滤器比薄膜生产线中的过滤器目数小一些。在造粒机的机头上有许多∮5mm的小孔一字排开,开孔数量取决于造粒机的生产能力并且开孔方向是朝下方约45°。挤出的小条直接落入机头下方的不锈钢水槽中。水槽内的水是根据进出水量来控制的并且槽内有许多小的导向辊,将熔融状态下的料条分开,防止料条黏在一起。料条出水后进入一个脱水器,利用风干把水分吹干后进行转到切粒。切好的粒子进行包装或者利用风力输送到大料仓。

