何二君

(廣東金明精機(jī)股份有限公司，廣東 汕頭 515098)

當(dāng)前，復(fù)合軟包裝得到了迅猛發(fā)展，廣泛應(yīng)用于食品、飲料、醫(yī)藥、化妝品等產(chǎn)品包裝。但隨著歐美等發(fā)達(dá)國家自2015年起相繼推出政策法規(guī)，明確到2030年，市場上所有的塑料包裝都必須是可重復(fù)使用的或容易回收的，與此同時，國內(nèi)也相繼出臺一系列“限塑”、“禁塑”措施，進(jìn)一步推動了循環(huán)可回收包裝經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，使用后的塑料包裝處理途徑，一是回收再利用，二是降解。這兩種處理方法，從技術(shù)可行性與成熟度來說，采用單一組成的復(fù)合膜走可回收利用途徑，更有優(yōu)勢?？苫厥沼龅降膯栴}是：國內(nèi)軟材料包企業(yè)的復(fù)合基本是多種不同材質(zhì)的薄膜復(fù)合，如PA//PE,BOPP//VMPET//PE,VMPET//CPP，P ET//AL//PE等結(jié)構(gòu)，這些復(fù)合材料的回收是一個很大的難題，按照目前的分離技術(shù)處理，要花費(fèi)大量的經(jīng)濟(jì)成本，而且處理效果也不盡如人意，因此，行業(yè)的解決方案基本向“單一材質(zhì)化”發(fā)展。實現(xiàn)PE膜包裝基材的單材化，必須解決兩大技術(shù)難題：PE膜的印刷性和熱封性，要提高PE膜拉伸強(qiáng)度和透明度、低的熱封溫度。近年來，各大原料廠商如?？松?、陶氏等與設(shè)備廠家共同開發(fā)、研制推出縱向拉伸技術(shù)，應(yīng)用于復(fù)合軟包裝PE膜的拉伸，改善PE膜的各方面性能，滿足單材化的應(yīng)用。

縱向拉伸技術(shù)即MDO技術(shù)，MDO是特指將薄膜在一定的溫度下沿機(jī)器運(yùn)行方向以一定的比例進(jìn)行拉伸、讓材料的分子按一定的方向重新排列、然后進(jìn)行熱處理、再冷卻定型成膜，可在線拉伸和離線拉伸。縱向拉伸后薄膜能夠顯著的提高薄膜的各種性能。薄膜的阻透性、剛度、平整度、拉伸強(qiáng)度、開孔性、透明度均能顯著提高。不同的材料在經(jīng)過拉伸后的各個性能提高幅度會有區(qū)別，其中，縱向拉伸強(qiáng)度的提高最明顯，這也是MDO應(yīng)用最普遍的領(lǐng)域。

1 縱向拉伸設(shè)備組成

縱向拉伸設(shè)備從結(jié)構(gòu)上，包括機(jī)架、預(yù)熱輥、拉伸輥、定型輥、冷卻輥、硅膠壓輥、過渡導(dǎo)輥、張力輥、展平輥、油加熱系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳片系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成。

2 縱向拉伸機(jī)理

如圖1所示， 縱向拉伸機(jī)由若干個加熱或者冷卻輥筒構(gòu)成，分為預(yù)熱區(qū)、拉伸區(qū)、定型區(qū)和冷卻區(qū)，加熱采用導(dǎo)熱油加熱，冷卻采用水冷卻，采用模溫機(jī)獨(dú)立控溫。每個輥筒表面鍍鉻處理，輥筒直徑一般設(shè)計為400mm，增加接觸面積，提高傳熱效率，輥筒內(nèi)部采用雙壁螺旋流道設(shè)計，使輥筒表面溫差控制在±0.5 ℃,輥溫可獨(dú)立設(shè)定，單獨(dú)進(jìn)行溫度調(diào)控，輥筒轉(zhuǎn)速獨(dú)立控制和調(diào)控。薄膜經(jīng)導(dǎo)輥、張力輥、展平輥后進(jìn)入預(yù)熱區(qū)，在預(yù)熱區(qū)，將薄膜加熱到工藝溫度，然后進(jìn)入拉伸區(qū)，對薄膜進(jìn)行拉伸誘發(fā)取向，最大拉伸比可達(dá)10:1，拉伸長度可調(diào)。拉伸后經(jīng)過熱定型去進(jìn)行熱處理定型，將薄膜在拉伸過程中的取向保持住。最后經(jīng)過冷卻區(qū)將薄膜冷卻到室溫。

圖1 縱向拉伸裝置

2.1 預(yù)熱區(qū)

如圖2所示，預(yù)熱區(qū)由4個輥組成，第一根預(yù)熱輥上安裝有硅膠壓輥，硅膠輥要求外包液體硅膠，膠層硬度邵氏80度左右，確保保證膠輥輥面平整度和閉合力的均勻性，薄膜依次經(jīng)4條預(yù)熱輥進(jìn)行加熱，輥溫可根據(jù)工藝溫度調(diào)整。

圖2 預(yù)熱區(qū)

2.2 拉伸區(qū)

如圖3所示，拉伸區(qū)由2個拉伸輥組成，分別是慢拉輥和快拉輥，采用S型單點(diǎn)拉伸，在兩個拉伸輥上分別安裝有兩組硅膠壓輥，硅膠輥要求外包液體硅膠，膠層硬度邵氏80度左右，確保保證膠輥輥面平整度和閉合力的均勻性。拉伸比較直接，薄膜在慢拉輥和快拉輥之間進(jìn)行拉伸，快拉輥的轉(zhuǎn)速除以慢拉輥的轉(zhuǎn)速就是拉伸比。拉伸間隙決定了頸縮，間隙越小，薄膜頸縮就越小，一般來說，薄膜頸縮會使得薄膜縮幅5%～20%，另外，頸縮還會降低薄膜的透氣性，這一性能對衛(wèi)生性薄膜非常重要。隨著拉伸比的增加，可以提高拉伸強(qiáng)度和光學(xué)性能，還能提供薄膜的阻透性能。

圖3 拉伸區(qū)

快拉輥可上下調(diào)整，從而根據(jù)工藝需要調(diào)整拉伸間隙，不同的薄膜應(yīng)用合適的拉伸間隙，以保證薄膜性能和成品率。如圖4所示，可計算出拉伸長度和快拉輥上下移動距離的位置關(guān)系，設(shè)兩輥筒截面分別為圓A、圓B，輥筒直徑為D。做兩圓內(nèi)公切線PQ，P、Q分別為圓A、圓B上切點(diǎn)，連接AB，AB與PQ交點(diǎn)為O。令兩輥筒中心垂直距離為a，水平距離為b，拉伸長度為L

圖4 拉伸間隙

2.3 定型區(qū)

如圖5所示，定型區(qū)由4個輥組成，第一根定型輥上安裝有硅膠壓輥，硅膠輥要求外包液體硅膠，膠層硬度邵氏80度左右，確保保證膠輥輥面平整度和閉合力的均勻性，薄膜依次經(jīng)4條定型輥進(jìn)行加熱，輥溫可根據(jù)工藝溫度調(diào)整。在定型區(qū)，薄膜在作熱定型退火處理?？梢?/p>

通過調(diào)整各條輥的轉(zhuǎn)速對可以對薄膜進(jìn)行拉伸或者收縮。

圖5 定型區(qū)

2.4 冷卻區(qū)

如圖6所示，冷卻區(qū)由2個輥組成，每條冷卻輥上均安裝有硅膠壓輥，防止薄膜打滑和收縮，硅膠輥要求外包液體硅膠，膠層硬度邵氏80度左右，確保保證膠輥輥面平整度和閉合力的均勻性，薄膜依次經(jīng)4條定型輥進(jìn)行加熱，輥溫可根據(jù)工藝溫度調(diào)整。薄膜經(jīng)過冷卻區(qū)后冷卻到室溫。

圖6 冷卻區(qū)

3 在線拉伸技術(shù)

將縱向拉伸裝置應(yīng)用在吹塑薄膜線上，可實現(xiàn)在線拉伸，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）無需放卷裝置，可大大降低勞動生產(chǎn)力，提供生產(chǎn)效率，使用大訂單連續(xù)生產(chǎn)。

（2）實施監(jiān)控薄膜性能，調(diào)機(jī)方便，操作靈活，減少次品率。

（3）提高成品所得率，通過在線MDO拉伸的自動追邊自動厚薄控制技術(shù)，能有效提升拉伸膜的成品率（80%+），如圖7 所示。

圖7 修邊前后對比

3.1 設(shè)備廠家德國W.H在線拉伸設(shè)備

德國W&H 將在線拉伸 MDO裝置設(shè)置于塔架三層平臺，如圖8所示。

圖8 德國W&H將在線拉伸 MDO裝置設(shè)置于塔架三層平臺

3.2 德國萊芬

德國萊芬將在線拉伸 MDO裝置集成于上旋轉(zhuǎn)牽引處，見圖9。

圖9 德國萊芬將在線拉伸 MDO裝置集成于上旋轉(zhuǎn)牽引處

3.3 德國阿爾派

德國阿爾派將在線拉伸 MDO裝置設(shè)置于地面，見圖10。

4 離線拉伸技術(shù)

離線縱向拉伸設(shè)備包含放卷機(jī)、縱向拉伸機(jī)和收卷機(jī)，適用于加工各種不同的產(chǎn)品，靈活性更大，可處理不同用途的薄膜，也可針對性的開發(fā)測試各類功能性薄膜，見圖11。

隨著全球復(fù)合軟包裝領(lǐng)域的快速發(fā)展，可回收循環(huán)利用一定會推向前所未有的高度，單材化薄膜需求量將會大大增加，應(yīng)用縱向拉伸技術(shù)完全可以滿足單材化復(fù)合軟包裝薄膜的生產(chǎn)要求，同時，隨著原材料和設(shè)備技術(shù)的相互促進(jìn)和融合，縱向拉伸技術(shù)也必將得到更好的進(jìn)步。

圖10 德國阿爾派將在線拉伸 MDO裝置設(shè)置于地面

圖11 離線MDO裝置