雙向拉伸薄膜的成型論略（二）

杜永勝 王德鈞 周偉 杜煜超 張曉龍

（1.山東永健機械有限公司；2.山東勞動職業技術學院；3.青島科技大學）

（上接本刊2021年第三期）

三、雙拉膜制備的通用化和專用化發展

隨著社會的發展、科學技術水平的提高和國內原料工業的進步，市場對雙拉膜的使用要求趨向多樣化、專用化，而且產品越分越細。多樣性產品成為許多企業競相開發的熱點，也促使制備朝著結構自動化、精細化、專用化及等方向的發展，滿足薄膜企業差異化生產、提高產品附加值和利潤率的需求。

以聚合物為主的雙拉膜制造，本是將基礎科研與熱塑成型技術糅合在一起的轉化應用。所走技術路線必然是拉動發展的這條大路，它會促使功能膜的研發工作始于專用生產制備的頂層設計：基礎功能+進階功能+管理功能。

基礎功能（支撐雙拉膜經歷降解、結晶和取向的幾個核心功能，具體包括干燥→熔融→鑄片→雙向拉伸→熱定型→牽引→分切等工序）；進階功能（在基礎通用制備上增加在線涂布、局部潔凈等裝置，使材料屬類性沒有質變的層次，卻有材料性能有質變的可能，其意義遠大于上“臺階”的效果）；管理功能（具有“管人”的高級管理程序，即人與機一起執行計劃、檢測、記錄、控制和警示等共同目標）。[8]

3.1 成型的基礎工藝立足于終端產品（以需求作基礎設計）

雙拉膜的制造工藝，涉及到配料、熔擠、鑄片、拉伸、定型等系統的機電一體化，關聯到預熱拉伸、加熱定型、冷卻等不同加工區域的縝密控制，還關聯到生產管理、質量跟蹤等運行數據的全程監控。

雙拉膜的生產全過程包括擠出鑄片、縱向拉伸、橫向拉伸、切邊、表面處理、收卷、廢料回收和分切等工序，在各工序之間確立基礎工藝來滿足加工條件：①把控不同加工溫度的范圍（玻璃化溫度、熔融溫度、結晶溫度、熱變定型溫度等）；②控制不同加工壓力的范圍（輥軸拉力、凝聚壓力等）；不同的速度范圍（單元輥軸的轉速、循環風的對流速度和均勻性等參數）；③重視生產后期的膜卷分切，盡量控制薄膜出現折皺的情況，避免造成使用上的質量缺陷；④注意不同制造環境的伴生物，選擇不同懸浮水分子和塵埃粒子的作業空間。

整個生產加工過程的縝密控制，通過傳動速度控制、工藝溫度控制、厚度檢測反饋控制、收卷張力控制、單元操作控制和主控制室計算機監控等，對運行中的各種物理量（包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等），按期望規律或預定程序進行相應的精準控制。

3.2 適宜功能性薄膜的制備進階功能（降低成本、不可替代或高端功能）

功能性專用薄膜，一般附有吸附、分離、光電、磁性、刺激響應性、生物相容性、催化活性、反應性等一系列的特殊功能。能夠提供這些特殊功能的生產制備，既利于就地消化通用裝備的過剩產能，又有利提升產品附加值，推動雙拉膜的產品結構優化和轉型升級。

對應雙拉膜加工的制備配置（預期）：在確定專用的原料樹脂之后，適當選擇不同加工成型的厚度范圍和選擇不同專業的層疊擠出、在線涂覆等技術的制備裝置，在生產啟動之前就變得至關重要。

① 預涂膜技術

在線涂布過的雙拉膜，一旦滿足交聯固化時間、溫度等技術要求，就大增薄膜品質的穩定性。不僅不讓表面化學成分產生游離，又增強和提高薄膜的表面物化指標，滿足增強薄膜印刷性能和鍍鋁后的鋁層剝離力，提升鍍鋁薄膜的耐水煮性能，以及提高薄膜表面爽滑性能等多種特殊功效，拓展產品的應用空間。在線涂布，同時與共擠、電暈、熱封處理、離線涂布等其他生產技術有效結合，將促使市場占用量變大。

雙拉膜在線預涂的厚層在5-15μm，對企業制造成本并不增加很多（有效涂布成分的價格約在60-120元/kg，增加薄膜成本的不到2元/kg，一般企業的控制范圍在0.2元/kg左右）然而，提高了薄膜的自身品質和使用附加值，大大擴展了市場的競爭優勢。

② 層疊共擠技術

層疊模頭與狹長的“T型”模頭比較，通盤考慮溫度分布、模腔壓力和熔體滯留的時間（模唇的流速參數，即聚合物熔體的剪切速率）。熔融指數相近的各種聚合物通過多流道的獨立分配，在一定加工溫差的推動下，實現不同特性的聚合物交替結合，便于制成力學、光學、阻隔、導電等性能比較優異的復合材料。

層疊模頭+多臺擠出機，即用比較少的擠出機將各種不同材質的高聚物一起熔融直到輸出成功的厚片（有對稱和非對稱的多層共擠之分，A/B/A/B或者是A/B/A，A/B/A的層次結構）。層疊共擠技術，是各種材質聚合物的特性、溫度、粘度在不同層次的共擠過程和諧共生，以獲得更加均勻、整齊的微層結構。

層疊共擠技術不是單純1+1+1=3組合，它不僅能在食品包裝領域起到隔氧、無菌等作用，還能通過各種材料對光的不同折射原理，使不同層次的色澤發生變化，呈現彩虹般絢麗的光學效果，例如多層共擠的彩虹膜，達到1+1+1遠遠＞3的多角度效果。我們唯有站在層疊+共擠更高的維度，才能探索應用技術可能引領未來市場的消費。

③ 機械同步拉伸和線性電機同步拉伸技術[2]

機械同步拉伸，即同時完成縱、橫的拉伸，使縱向及橫向的機械功能更加均勻和平衡，可解決分步拉伸技術中出現“弓形效應”的缺陷，較大程度地滿足薄膜表面不被碰擦劃傷的需求。隨著技術的進步，機械式同步拉伸由過去的縱向固定式 “拉伸比”發展的現在的縱向可調式“拉伸比”，使工藝調整更加靈活。克服了原來縱向無法調節，阻滯部分產品個性拉伸要求的廣泛推廣。

磁懸浮式的同步拉伸技術，主要在每個運動的鏈夾都由單獨的線性電機控制，使拉伸比和軌道均可以實現自動化和智能化調節，大幅度提升薄膜的機械強度、均衡性和避免表面劃傷等物理性能，能夠實現個性化定制與大規模產業化的完美融合。

3.3 提升雙拉膜制備的未來方向

（1）改善目前雙拉膜制備存在的問題

① 提高設備的拉伸、收縮均勻性和薄膜橫向強度

重視雙螺桿擠出的熔融溫度滿足不同聚合物的各項物化性能指標，注重螺桿輸送速度與熔融聚合物性能的匹配（減少降解），在提高塑化均勻性前提下，增加測厚儀的前后監控，避免出現拉伸度不均勻，熱收縮不均勻等現象。

雙拉膜生產時徹底消除拉伸的弓形狀態，從理論上是不可能的，但是從設備設計制造上可以盡量減少橫拉伸過程中弓型的弓高。首先，要提高TDO烘箱內溫度的均勻性，其次對風道、風嘴、鏈夾進口帶入的風量務必精準的控制，才會對改善薄膜的均勻性有好處。

② 提高設備的耐溫范圍和解決低聚物污染

一般的雙拉膜只在130～150℃范圍使用，但是很多客戶已要求耐溫能在180～200℃長時間使用，按現有工藝條件達到這個要求是相當困難的。如何促成薄膜纖維晶的形成，滿足耐溫薄膜的生產需求成為新課題。首先解決橫拉機兩側溫度相對較低、拉伸倍數不夠、厚度偏差較大、薄膜橫向強度和熱收縮均勻性不足的問題，才能提高設備對耐溫薄膜的適用性。

除了選擇粘度合適的樹脂原料外，制造裝置的干燥/擠出系統要減少切片在輸送和干燥過程中產生的粉塵量，提高旋風分離器的分離效果；選擇適當的熔融擠出溫度和熔體線溫度，合理設定PID的加熱功率并進行屆時調整，嚴防產生固體的熱慣性，不使管道里樹脂分子量過寬分布帶來低分子鏈較多的狀況。

③ 橫拉機的無油潤滑結構解決薄膜表面的油污染

目前，國內橫拉機應用無油潤滑的鏈條軸套，使用兩年就作更換，這措施對解決薄膜表面的油污染起到一定的作用。可是，機內其它部件的潤滑并沒有采用無油潤滑，所以很難看出這項部件的單獨效果，如果整體橫拉機都采用無油潤滑結構，將徹底解決油漬對薄膜的污染問題，特別是光學用膜之類的高端產品亟待期望這樣的改善。

（2）改善目前雙拉膜制備的節能問題

雙拉膜的制造向來具有“料重工輕、能耗量大”的明顯特點，薄膜企業的能源消耗一般占全部經營費用的8-10%。為此，雙拉膜制造的節約能源技術，即把控能源消耗，低溫過濾低聚物，又可使薄膜合理地吸、放熱量的做法必然引起企業的關注。

① 采用電磁加熱的擠出系統。從工藝要求上講，比一般加熱器的加溫更均勻性，能源消耗更低。如果廣泛應用在雙拉膜行業，每年節約電能將很可觀；

② BOPP裝置使用的冷輥和縱向拉伸的循環水，追隨環境水溫的變化比較密切。采用雙路供水自動切換的方法，特別適用在北方生產，全年能節約50%的熱能，在南方也可以節約30% ；

③ 縱向拉伸加熱輥采用紅外加熱空氣冷卻的方法，使紅外輸出功率得到準確控制，既能消除油漬對環境的污染，又可以節約能源、減少設備的維修運行成本。國外公司在過去有這方面的介紹，能普遍應用到雙向拉伸設備上，將是今后雙拉設備開發努力的項目。

④ 在橫向拉伸箱里，如果單純補充大量新風來置換被污染空氣或凈化空氣，勢必浪費大量的能源。或者采用轉輪式熱量回收裝置，用TDO排出的熱風加熱進來的新風；或者采用鉑金觸媒技術，通過氧化反應去除低聚物而減少TDO外排風量，從而達到余熱的高效回收及梯次利用，降低生產線能源消耗的目的（大都用于BOPET高檔膜生產線，而不太適合產量大的包裝薄膜生產線）。

轉輪式熱量回收裝置的換熱轉輪呈蜂窩狀，始終按一定的速度連續勻轉，在轉動過程中，一半輪盤通過溫度較高的室內熱排風，另一半通過溫度較低的新風，兩股氣流逆向流動，對溫度超過150℃的熱風連續完成蓄、放的交換過程。鉑金觸媒技術能夠在一定的溫度（200～400°C）下使低聚物發生氧化反應而分解為二氧化碳和水蒸氣。用空氣時速（GHSV）來測量熱風吹到觸媒表面的比率，空氣時速（GHSV）越高，鉑金觸媒反應越激烈。其計算公式：空氣時速（1/h）=風機流量（N m3/h）/觸媒量（m3）。根據經驗，通常空氣時速在150,000～200,001/h之間最適合于TDO使用。使用鉑金觸媒技術的好處：保持TDO內部清潔，減少或杜絕了薄膜表面的污染，提高產品質量及檔次。減少了清潔TDO的頻率，提高了產量。節約能源，大幅度降低生產成本。

（3）精細而獨特的專用生產線

生產制備必須有針對性。一次生產成型的專用設備，不宜多次更換原料、調整生產工藝，這可以穩定品質和保障某方面的特殊性能，又能有效的節省料、工、費。不同生產線從結構上看似乎相同，但是，具體的內置器件和對應數值還是有更新細化的區別。雙拉膜生產線有必要按不同產品的要求，進行特定適應性的分類生產，以提高薄膜特殊用途的性能和單位成本。

① 高收縮薄膜生產線，即用于生產PETG 材料的高收縮薄膜專用生產線。目前，雖然有普通的通用膜生產線或略有改造的生產線也在生產，但是適用性都不夠理想。主要是設備缺乏工藝變化的配合，而工藝變化缺乏順應材料的變化。專用生產線的配置和工藝順應PETG材料的拉伸特性，解決薄膜在生產中速度匹配和整幅收縮率不一致的問題。

② 耐溫低收縮薄膜生產線。從理論上講，耐溫低收縮率1%的薄膜不能在高速中生產，由于熱定型過程的薄膜速度太快，達不到結晶率就消除不完內應力。通用膜生產線采取慢速生產的話，由于風壓和風量不能變化（通用膜生產線一般調整好后就不再變動）， 就會引起薄膜的過度結晶，使薄膜的韌性降低。這也是國外著名薄膜企業的各種薄膜由專用生產線進行生產的原因，有專為產品需要而特地設計制造的生產線。

③ 加工特殊材料的生產線。PN、PC、PI，以及含氟樹脂膜、可降解聚乳酸（PLA）等多種樹脂原料，再選配功能性助劑母料的塑化加工，可制造多元性、不同功效的雙拉膜，不斷地交互滲透、豐富和拓寬應用領域，順應持續發展的市場要求。隨著各界制造業的技術進步，國內的裝備制造能力越來越接近發達國家，也為細化、專用生產線的開發注入新的活力。制備企業有必要依托業間積累的生產經驗，嘗試多尺度、多概率、多物理量的工藝條件，進而使生產線的制造過程具有可控性和可視性，達到更加專業化、效率化、精確化。

④ 盡量采用制備的自動化生產或作業。制備自動化，是指人類在生產、生活和管理的一切過程中，通過一定的技術裝置和操作編程完成各種預期的作業。它能用較少的人工干預甚至沒人干預，達到減少人力和減輕人的體力和腦力勞動，提高工作效率、效益和效果。例如利用機械手臂的靈活度與耐力度，將人為失誤減少到“零”。

現實生產提醒我們：清理縱拉和牽引輥筒及冷鼓表面的低聚物，日常的生產線還是靠手工操作，高溫且危險，擬設計制作自動/半自動清潔的專用裝置；同樣，擬設計制作薄膜分切后的自動/半自動包裝裝置。另外，對原輔材料的投放環節實行專門的自動化操作；對薄膜的倉儲過程實行自動化操作等等，這些裝置能夠實行局部自動化的話，都宜提前歸入自動化作業考慮的范圍。

四、雙拉膜制備必然走向智能化生產[9]

可以預見雙拉膜的生產要走向智能化，理由是：①高質量的市場驅動，促成產品保持應用區域的優勢；②多樣性和特殊需求的產品，需要借助智能化生產的縝密監控；③實時管控資金和物資的流向，有效地組織供產銷各個環節；④降低人工成本，提高工作效率（本文，不作“人為因素”的專門敘述）。

雙拉膜制備的智能化操作，是形成分散與集中相融統一的信息處理鏈，實現人機互動的細化交流。管理信息處理鏈依靠計算機網絡、數據庫和現代化的管理三大支柱。這個信息處理鏈的核心支撐各種類薄膜的技術路線，并且確保技術工藝與各項制造資源的緊密連接、局域調度和協同優化。圍繞生產線對所屬單元部件進行集中操作、管理和分散的綜合監控，讓各個環節的設備處于高效、節能、合理的運行狀態。

4.1 制備部件的功能協同與知識集成（硬件的智能化）

在雙拉膜制備的關鍵部件上，重點采用減速器、電機伺服系統和控制器等零部件項目，充分利用數控機器、新型傳感器、清晰攝像頭（含照相）、3D打印機、智能儀表及控制系統、智能環保設備等等的專項功能。同時，為了探索新材料、新產品、新裝備和新技術，就需要采用輔助模擬仿真技術，具體包括設備裝置的運動性能計算、機械結構及關鍵零部件的力學性能計算與預測、設備中的傳熱導熱分析、聚合物在設備部件間的流動流場計算與預測等。這些必要的“四新”探索，其理論性計算和預測將會在機械設計、工藝調配方面起到關鍵作用，而且可以節省新穎產品的研發周期和實驗成本。

（1）傳感器

傳感器是生產線的神經末梢。從單元部件之間的信息、測量、分析到控制，都要依靠傳感器來搜集信息。新型傳感器已經從被動監測，不斷演化到主動探測預防型維護、裝置控管與數據分析，協助增加生產效率等新功效。例如：采用透視傳感器后，可精密測量粉塵狀態或低介電常數物質的相關數據，模擬出物質的不規則表面或者提供最小與最大標示的體積（3D的視覺化模型）；運用雷射傳感器來自動檢測原料熔體，不間斷地反復測量，并任選不同特性的無線傳感區塊，讀取、傳輸多樣性的信息。

就雙拉膜制備企業而言，將傳感器技術作為連續生產的切入點主動聯系精于即時數據管理、資產管理與傳感器設備的專業公司，可讓傳感器技術更加貼近雙拉薄膜生產，方便單元部件之間的協同運作與信息傳輸。

（2）檢測器

檢測器是由傳感器進化上位的另一種儀器。

制造高端雙拉膜所用的現代檢測器，具備高特異性和高靈敏度的特點，可對不同物質的規律性及預測性進行響應，例如溫度、壓力、電荷、電磁輻射、核輻射、粒子或分子等均有實用意義。假如，能把光學薄膜檢測算法流程應用于雙拉膜的制備上，依次采用圖像的預處理、圖像分割、數學形態學處理、目標輪廓邊緣檢測、瑕疵幾何形狀特征提取與識別的圖像分析算法，就一定能夠提前檢測出薄膜中的細小瑕疵。

（3）計算機的計算和模擬仿真

除了傳感器和檢測器之外，雙拉膜制備各個部件系統的功能也須同步提升。例如熔體系統（水分、粉塵、異物的分離和計量；優化熔體部件的螺桿排列組合，即時對整個配料、給料熔融過程進行擠出粘度和過濾均勻性的自動控制等）；鑄片系統（實行厚片表觀、寬幅和冷鼓溫差的監控；靜電吸附的自動調節等）；拉伸系統（輥軸間距和拉力的自動調節；厚片拉伸變化的實時檢測和調整；鏈鋏的張力調控和潤滑；熱塑和定型區域的風壓、風速調控等）；牽引系統（自動調整大軸膜的收卷張力；實時檢測瑕疵、缺陷的不規則數據等）；輔助工程系統（導熱油管、流動的純凈和冷卻水，以及人機作業區的恒溫、恒濕氣流）。

隨著生產線的幅寬增寬、運行速度加快，單位時間內所采集得到的圖像數據量更大，更需要適應高速、高質量生產的要求。一種基于FPGA的檢測系統，能將主要的圖像瑕疵/缺陷識別和處理提交給核心的圖像處理單元處理，再把處理結果傳送給總控室計算機作整合性調整。能夠實現圖像增透、減透、分束的光強改變方面的嚴密訴求，須有光譜知識的深入理解和獨特的檢測創新，才能尋覓到難于分辨的短刮傷、微刮傷。

智能化的雙拉膜制備需要增加控制器及算法。需要在各單元部件制造空間、設備連接制造空間和跨域生產網絡空間等層面上產生聯動融合，并且記載與之相應的技術軌跡，具體包括：①執行預設的工藝條件（溫度壓力速度）的正常工作范圍；②對超越范圍的缺陷波動能實時分類和自動糾錯（包括刮痕、條紋、魚眼、涂層空間等）；③發現異常波動缺陷時（包括孔隙、氣泡、褶皺、污染等），形成反應靈敏的應急管理體系。

4.2 大數據的采集和工藝方案的優化（軟件的智能化）

本文敘述的“大數據”，泛指企業在日常運營中生成、累積的行為數據，可以帶給我們智能制造的思維方式。因此，連續生產的雙拉膜，對聚合物分子量、設備運行狀態等等紛繁復雜的無數信息，需要精準地遠程采集、儲存、調控，又需要線上與線下的檢驗不同溫度、壓力和速度變化條件下的工藝效果。面對海量數據和繁雜的資訊，通過PLC可編程序來存儲或執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術等操作指令，并通過數字式的輸入、輸出來控制各種設備的機械過程，使生產線制造系統形成一個完全協調的整體。屆時發現其中深層次的規律或者蘊藏有價值東西，才能真正觸及雙拉膜制造的核心技術問題。

PLC編程是用程序來改變控制功能的工業控制計算機，賦有較高的可靠性和靈活性，能夠對市場需求做出迅速反應，確保生產小批量、多品種、多規格、低成本和高質量的產品上市。它除了能完成各種各樣的控制功能外，還有鏈接網絡的功能。例如物聯網，延伸和擴展到物品與物品之間的信息交換和識別，也包括生產物流在內的所有數據記錄，自動輸入企業局域網系統，讓不同職權的管理者隨時通過電腦、手機看到生產線生產工藝參數，訂單（計劃）完成進度，以及倉庫產品、原料的庫存等情況。

人工智能+數據處理技術的合作模式，能大幅度提高產品的設計質量和生產效率，將是未來企業發展的核心趨勢。目前，規模企業利用網絡的概率相對較高，都從網絡得到遞增的邊際收益；同時，龐大的網絡信息量基數，也在相對資助其他產業的上升發展。這是人工智能站在全新角度觀察包括制造原理（計算方法）與配套企業數量變化和質量提升的問題。

4.3 制備智能化的協同遞進和合作（原材料基礎研究和應用技術研究的結合）

雙拉膜制備的技術升級，離不開對各種聚合物物性的準確掌握，離不開各個工序優化到位的制備制造。雙拉膜制備實際存在著遞進和持續發展的行程，更需要上下產業鏈一起腳踏實地同力推動。雙拉膜制備的智能化，實質上是人、單元部件組合的生產線與各項生產物資的三元集成，支持人機共融過程的智能監控、狀態分析、薄膜性能和質量評估等。

（1）雙拉膜的制造技術（應用的技術）進步是踏著前人足跡走過來，每一項研發成果或技術改進都不是孤立的，擺脫不了前端工序的產品進步。同理，每次有效地化解了現實中遇到的問題，也就朝著前進的方向邁出一步。例如優化能耗統計分析的系統（含公用工程、做好大功率裝備的運行優化，節能降耗）融入智能制造的范圍；

（2）物質世界本來沒有最好只有更好，雙拉膜制備一直沒有過“終極版的生產線”。雙拉膜制備的智能化制造涉及整個產業鏈的上下游，包括基礎平臺、工藝標準和個性定制的自重或系列組合（專用線）等。如今，成熟的雙拉膜制備所具有自動檢測和調控的智能功能，這只是智能制造發展的初步內涵，尚不能完全達到“在需求牽引和信息技術驅動下，快速形成先進制造的信息環境與相應的模式”；

（3）高端的智能化制備，是用智能的單元機器匹配生產中的數字化信息源，實現設計、制造和裝備的高度融合。從精品模具、數控機器手、自動化運載工具到最終產品的支撐核心都采用MES系統等軟件的信息，通過軟件與硬件裝備的相輔相成，在同一個起點、同一個標準和同一個平臺都以現實交匯的集成模式，達到真正意義上的智能制造空間。

五、雙拉膜裝備的國產替代之路

新中國成立不久，國家為反擊“巴黎協議”將電動機和電容器的絕緣問題看成發展工業的一件大事情。1961年5月，第一機械工業部（一機部）部署的第三個五年計劃就把聚酯薄膜列為5種重點發展產品，并由國家化工部及四機部組織科研單位從事合成技術、真空技術、設備技術、原料配方技術以及生產操作等方面的專項研究。

參與應用研制共有三個系統：①機電系統：一機部北京電器科學研究院（一機部電科院，現在的桂林電器科學研究院）、常州化工建筑器材廠（后更名常州絕緣材料廠，現在的江蘇裕興薄膜科技股份有限公司）、上海電磁線廠分廠、天津絕緣材料廠；②化工系統：沈陽化工研究院（后遷入現在的晨光三廠）、北京化工研究院（后遷的晨光化工研究院）、上海化工廠；③輕工系統：上海輕工業研究所、北京市塑料研究所（原稱宣武塑料廠、北京塑料一廠）。落實雙拉膜國產制備是從BOPET開始的。1961年8月，常州絕緣材料廠依靠“全國一盤棋”的協作，在經過改進的印染展幅機上率先拉伸出寬度1.2 m的薄膜樣品。雖說該機當時的實用狀況很簡陋，品質指數極低，產量相當有限，卻是中國最早嘗試縱橫向逐次拉伸的制備。1970年，四川東方絕緣材料廠從法國引進國內第一條釜式法生產線（厚度40～100μ m幅寬為1 m，設計年產0.02萬噸絕緣膜）。1972年，浙江嘉興絕緣材料廠在一機部電器院、西安設計院等單位的參與協助下研制成功國內BOPP電工膜。[2]

80年代的開放初期，我國邁開雙拉膜的發展步伐，開始引進小寬幅、小噸位為主的生產線（機速度100 m/分以下，年產能0.5萬噸以下）而不是成套技術裝置；之后20年才掀起 “市場換技術”的勢頭，陸續引進德、法、日等國的一些全新設施和配套元件，其中包括模頭、擠出機、檢測儀器、高端輥筒、橫拉鏈鋏導軌、套軸力矩電機、收卷機、分切機等等，這些精密的機電系統具有高速生產和高度自動化的特點，使產品厚度公差小、性能穩定，而且生產成膜穩定、損耗率明顯下降，對整個行業的長足進步起到了的推動作用。生產工藝上，雙螺桿擠出技術的橫空問世，大大免除了干燥系統的投資，還節省了加工熱能。原來的釜式法兩步拉膜工藝、擠出一步拉伸、擠出逐次雙拉進化到現在熔體直拉法，以及ABA、ABC三層共擠多層模頭的使用，在線涂布技術等各種光譜折射技術的涌現，帶動了行業產品的更新換代。

山東永健機械有限公司，作為專門從事“塑料薄膜雙向拉伸設備和各種塑料薄膜實驗設備、備件”的生產企業，是國內僅有設計兼制作的實體之一。早在國內引進雙拉膜生產線之初，公司就有員工參與承攬國外“塑料薄膜雙向拉伸設備”的安裝維修業務。2010年5月成立的山東永健機械有限公司，雖然問世不算是長，可是，在整整創業10年里，公司真正融合到雙拉膜制造行業，并與行業一起共同發展。公司先后參與安裝維修搬遷的生產裝備40多條，其中參與制造整線或部分生產線有30余條。已在業界建立起相當不錯的口碑。目前，山東永健機械有限公司擁有一支180人的員工團隊，其中管理人員10人、檢驗人員11人；機械電氣儀表方面的高級工程師8人、一般工程師36人；生產技師9人、包括安裝鉗工、電工、金屬切削工、電焊工在內的中高級技工45人。同時，引進一套比較新穎的內部分配機制，職工隊伍穩定。硬件方面，擁有各類機床等加工設備70余臺，其中大型數控龍門鏜銑床2臺，加工中心5臺，數控銑床、數控車床、坐標鏜床和精密磨床數臺，4m數控沖、數控剪板機折彎機各1臺以及各種常規設備等。2016年，自主設計制造的拉伸薄膜試驗線具有個性化和多功能的特性，逐漸發展成為行業有活力產品的孵化器。

最近2年內，山東永健公司尤其關注雙拉膜裝備加工成型的精細、專用和自動化制造方面，勇于開展非標機械裝備制造業的深入服務，并得到多方單位的通力合作，提交了一份不錯的業績。

5.1 裝備制造，讓新線性能跨上臺階

2020年5 月28日，永健公司再次完成江蘇裕興薄膜科技股份有限公司設計制造的6號生產線的全線試車，并順利投料一次試車成功。該生產線寬幅5.8 m、生產速度180 m/min，年產能2.8萬噸，標志著永健公司已經能夠制造國內寬幅最大，產能最大的厚膜線。

該項目簽訂后，公司秉著一絲不茍的態度，組織專人對客戶需求進行細致的咨詢，并派出技術團隊進行全面的數據采集，再制定出經過專業設計的專屬方案。生產安排上，自簽訂合同的8個月內實現了零部件無差錯的批量發貨，創造公司最短交貨時間的新紀錄。

圖1 厚膜生產線Figure 1 Thick film production line

5.2 設備改造，讓舊線功能煥發新生

2020年5 月29日，永健公司承接改造廣東樹業環保科技股份有限公司一條寬幅熱收縮膜生產線。在完成基礎搬遷之上又進行專項的裝備改造，并獲得一次投料試車成功。這條生產線采用直熔法，寬幅6.2 m、生產速度150 m/min，比較改造之前的機械運作更穩定，產品性能更妥貼，是當今世界上首條直熔法熱收縮膜生產線，是國內幅度最寬、產能最大、品質相對最好的熱收縮膜國產線，產品質量可與國際知名公司的相媲美。

該舊線改造的新生煥發，是永健公司依托歷年的工作經驗、合作資源和超前技術優勢的結果，標志著永健公司在薄膜拉伸方面的專業技能已經達到業內一定高度。這些業績的完成和突破，既是公司實力水平的證明，又進一步擴大永健品牌的影響力、對推動行業技術進步帶來重要的意義。

圖2 熱收縮膜生產線Figure 2 Heat shrinkable film production line

5.3 研發試驗，讓成膜工藝驗證實施

自2016年中國塑料加工工業協會發文《關于同意建立“中國拉伸薄膜研發實驗基地”的批復》（2016第065號）后，永健公司遵照協會“在總結經驗的基礎上將實驗基地的相關工作在拉伸薄膜行業推廣實施，力爭使國內的拉伸薄膜制造的中小企業得到專項的技術服務”的要求，嘗試將自主設計制造的拉伸薄膜試驗線轉化成行業產品共享的試驗平臺，努力降低相關企業的研發成本和加快產業化進程，嘗試從薄膜原料（含添加劑）開發到成膜工藝、專用生產設備研究的研發創新。

目前，初步見效的試驗成果有：

① 增添環保型的膜材料

PLA即聚乳酸，BOPLA是經過雙向拉伸加工的生物降解膜。可生產厚度15um-2mm的薄膜及片材，能夠確保各類產品達到高透明或不透明，廣泛用作印刷材料、包裝材料、食品日化軟包材料、生物降解淋膜紙等。

BOPLA經過拉伸薄膜試驗線的多次試驗后獲得成功，并且在大線上實現了產業化，該膜樣品已取得到歐美的環保使用認證。

圖3 降解膜生產線Figure 3 Degradable film production line

② 增添電子級的膜材料

5G是第五代移動通信技術的簡稱，其性能目標是高數據速率、減少延遲、節省能源、降低成本、提高系統容量和大規模設備連接，為此，優異的5G天線離不開LCP膜材阻燃、防腐、防雷、耐低溫和抗干擾等功能的支持。LCP膜正是光電、航天、國防及行動通訊于高頻傳輸等領域快速發展，針對高性能工程塑膠需求大幅提升，LCP薄膜因其具備低吸濕、耐化性佳、高阻氣性以及低介電常數/介電耗損因子（Dk/Df）等特性受到業內人士的關注。

相關5G天線材料LCP膜方面，永健公司目前已經取得重大突破，可基本實現拉膜工藝的產業化。

圖4 LCP 膜Figure 4 LCP film

5.4 永健公司在疫情沖擊下的志向

過去的2019年，國內外企業管理的風險和挑戰明顯上升，經濟下行壓力持續加大。在疫情沖擊之后的2020年，全球經濟又面臨一個百年未有的大變局，中國經濟發展仍處于并將長期處于重要的危險和機遇時期。最近，習主席就此提示當前發展的著力點在“推進科技創新及其他各方面創新，加快推進數字經濟、智能制造、生命健康、新材料等戰略性新興產業，形成更多新的增長點、增長極”等方面。永健公司決定把國內外高、精、尖的產品標準作為市場需求和生產實踐的結合體；把薄膜品質的升華融合到各種不同原輔材料間的研發和性能互補，同時，自始至終加強完善薄膜制備對生產工序的精準把控，大力提升雙向拉伸膜終端制品的特殊功能和價值優勢。

2021年，永健公司為某企業特地量身定制幅寬7.5 m，車速400 m/min的多功能生產線即將問世。為某上市公司專門設計制造的高端光學膜生產線，幅寬6.9 m，車速400 m/min，也在實施中。未來的永健公司，將向更大幅寬、更快速度的雙拉膜生產線逐步邁進。

六、結束語

中國有句古話：“工欲善其事，必先利其器”。

雙拉膜制造，本是將高聚物的基礎科研與熱塑成型技術糅合用于實踐的一門應用技術。提升雙拉膜終端制品的特殊功能性和價值優勢，離不開相應裝備的應用技術，離不開資金、市場需求和生產實踐情況的結合；雙拉膜的品質升華自始至終都離不開原輔材料的研發、各種不同材料之間的性能互補以及融合，更離不開薄膜制備對生產工序的精準把控。

市場競爭壓力促進了產品細分、產品替代和產品結構重組。雙拉膜行業制備的細化、專用和自動化率是衡量整個產業技術水平的風向標之一。就一個完整產業鏈而言，誰能打造一個新的供給關系并維系該供給關系的存在，誰就擁有這個產業市場的未來。固然，高端制備的智能化制造不能靠“閉門造器”，也不能孤獨前行。因此，采用跨越+漸進方式引進智能化制造的相關技術，并與資本力量和多元配套的供應力量一起聯合設計制造，建立一個互相交織利益的共同體已經成為制造智能化制備的必要條件。

我們相信，只有“主動、不斷地改善和提高制品性能拓展應用范圍，才能尋找到發展自己的機遇”。雙拉膜制備企業竭力以專業的知識和前瞻的判斷來強壯自己的競爭翅膀，就有可能為行業打造出技術出彩的一系列制備。