復合軟包裝基材PE膜的縱向拉伸技術

2021-06-24 09:30:30何二君

橡塑技術與裝備 2021年12期

何二君

(廣東金明精機股份有限公司，廣東汕頭 515098)

當前，復合軟包裝得到了迅猛發展，廣泛應用于食品、飲料、醫藥、化妝品等產品包裝。但隨著歐美等發達國家自2015年起相繼推出政策法規，明確到2030年，市場上所有的塑料包裝都必須是可重復使用的或容易回收的，與此同時，國內也相繼出臺一系列“限塑”、“禁塑”措施，進一步推動了循環可回收包裝經濟的發展。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，從技術可行性與成熟度來說，采用單一組成的復合膜走可回收利用途徑，更有優勢。可回收遇到的問題是：國內軟材料包企業的復合基本是多種不同材質的薄膜復合，如PA//PE,BOPP//VMPET//PE,VMPET//CPP，P ET//AL//PE等結構，這些復合材料的回收是一個很大的難題，按照目前的分離技術處理，要花費大量的經濟成本，而且處理效果也不盡如人意，因此，行業的解決方案基本向“單一材質化”發展。實現PE膜包裝基材的單材化，必須解決兩大技術難題：PE膜的印刷性和熱封性，要提高PE膜拉伸強度和透明度、低的熱封溫度。近年來，各大原料廠商如埃克森、陶氏等與設備廠家共同開發、研制推出縱向拉伸技術，應用于復合軟包裝PE膜的拉伸，改善PE膜的各方面性能，滿足單材化的應用。

縱向拉伸技術即MDO技術，MDO是特指將薄膜在一定的溫度下沿機器運行方向以一定的比例進行拉伸、讓材料的分子按一定的方向重新排列、然后進行熱處理、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、拉伸強度、開孔性、透明度均能顯著提高。不同的材料在經過拉伸后的各個性能提高幅度會有區別，其中，縱向拉伸強度的提高最明顯，這也是MDO應用最普遍的領域。

1 縱向拉伸設備組成

縱向拉伸設備從結構上，包括機架、預熱輥、拉伸輥、定型輥、冷卻輥、硅膠壓輥、過渡導輥、張力輥、展平輥、油加熱系統、水冷卻系統、驅動系統、傳片系統、電器控制系統等組成。

2 縱向拉伸機理

如圖1所示，縱向拉伸機由若干個加熱或者冷卻輥筒構成，分為預熱區、拉伸區、定型區和冷卻區，加熱采用導熱油加熱，冷卻采用水冷卻，采用模溫機獨立控溫。每個輥筒表面鍍鉻處理，輥筒直徑一般設計為400mm，增加接觸面積，提高傳熱效率，輥筒內部采用雙壁螺旋流道設計，使輥筒表面溫差控制在±0.5 ℃,輥溫可獨立設定，單獨進行溫度調控，輥筒轉速獨立控制和調控。薄膜經導輥、張力輥、展平輥后進入預熱區，在預熱區，將薄膜加熱到工藝溫度，然后進入拉伸區，對薄膜進行拉伸誘發取向，最大拉伸比可達10:1，拉伸長度可調。拉伸后經過熱定型去進行熱處理定型，將薄膜在拉伸過程中的取向保持住。最后經過冷卻區將薄膜冷卻到室溫。

圖1 縱向拉伸裝置

2.1 預熱區

如圖2所示，預熱區由4個輥組成，第一根預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4條預熱輥進行加熱，輥溫可根據工藝溫度調整。

圖2 預熱區

2.2 拉伸區

如圖3所示，拉伸區由2個拉伸輥組成，分別是慢拉輥和快拉輥，采用S型單點拉伸，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行拉伸，快拉輥的轉速除以慢拉輥的轉速就是拉伸比。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，這一性能對衛生性薄膜非常重要。隨著拉伸比的增加，可以提高拉伸強度和光學性能，還能提供薄膜的阻透性能。

圖3 拉伸區

快拉輥可上下調整，從而根據工藝需要調整拉伸間隙，不同的薄膜應用合適的拉伸間隙，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系，設兩輥筒截面分別為圓A、圓B，輥筒直徑為D。做兩圓內公切線PQ，P、Q分別為圓A、圓B上切點，連接AB，AB與PQ交點為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