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多层共挤吹塑薄膜设备发展纵览

2015-8-4 9:26:00      点击:

多层共挤吹塑薄膜设备发展纵览

 大连塑料机械研究所 李振军

       

大连橡胶塑料机械股份有限公司的三层共
挤重包装薄膜机组的水平旋转器

      2008年国内外多层共挤吹塑薄膜设备厂商推出了各自的最新技术,下面介绍几种新技术、新产品以及发展现状。
        
      重包装吹塑薄膜生产技术

   
三层共挤PE重包装膜有着单层PE膜无法比拟的优良性能。在材料的应用上有广泛的选择性,可充分体现不同层次的功能,有较好的强度、韧性、开口性、防潮性、透明性和热封性等性能。广泛应用于化工原料、粮食、化肥等大宗产品的包装,适用于各种重包装袋、提袋、垃圾集运袋的制作,也可用作印刷、复合基本材料,具有很大的市场。

    
国内已有多家公司推出了塑料重包装薄膜设备,主要包括三层共挤吹塑包装薄膜机组和五层共挤重包装薄膜机组。其中三层薄膜生产技术已成熟,都采用了锥形和平面叠加机头、水平上牵引旋转器、自动卷取机、电晕处理机、内冷系统和纠偏装置等。国内多数未采用自动称重喂料系统,在线测厚和自动风环以及PLC控制系统,有的厂家推出五层共挤重包装薄膜机组。

    
大连橡胶塑料机械股份有限公司的三层共挤重包装薄膜机组包括由自动称重上料系统、大功率高效率挤出机、平面叠加机头、自动风环、IBC系统、水平旋转牵引装置、德国纠偏装置、电晕处理装置和自动卷取装置。

    
汕头金明塑胶设备有限公司的三层共挤重包装薄膜机组由吹膜线和印刷线两大部分组成,实现制膜、印刷、压纹、插边、收卷等工序一次完成,适用于LDPELLDPEmLLDPEHDPE等的原料,包括旋转牵引系统、内冷系统,自动风环等。

    Reifenhauser
公司的三层共挤重包装薄膜机组喂料采用重力计量喂料系统;挤出机采用两台60mm和一台70mm 挤出机,长径比为30D,塑化能力为500kg/h;机头为机头;冷却为双风口风环;牵引为6辊牵引,其中2个气动牵引辊和4个冷却辊,水平旋转;薄膜折径为900mm 厚度为0.08-0.2mm,产量为400kg/h,安装功率为800kW,机组的外形尺寸(长××高)为27700×5000×12500mm。在纠偏装置和卷曲之间,配有预热装置。穿孔装置的针入深度可调,且针可快速更换。

        

德国Battenfeld Gloucester 工程公司的
OptiflowTM LP
低中心机头

      国内有的厂家推出了五层共挤吹塑薄膜设备,如汕头光华的S5M-800五层共挤重包装薄膜机组采用多层共挤平面叠加模头,IBC内冷、上旋转牵引、自动收卷等技术配置了双面印刷、压花和折边装置,实现吹膜、印刷、压纹、插边、收卷等工序一次完成。
        
    
七层以上高阻隔共挤吹塑薄膜生产技术

    
从国外塑料薄膜吹塑设备厂商的产品介绍中可看出,目前可生产十一层共挤吹塑薄膜设备,都配置全自动称重喂料系统、自动风环、全自动卷取机等,并且配有水平旋转牵引和垂直旋转牵引以及多种形式的卷曲装置供选择,机头采用平面或锥形叠加机头以及低中心机头,并且对生产线进行模块化设计,同时提高相关自动控制系统的功能,从而使设备具有高度的灵活性以及优化组合能力。目前,国内汕头金明塑胶设备有限公司和大连吉润集团已成功研制出七层共挤吹塑薄膜机组。

        
    
汕头金明塑胶设备有限公司的七层共挤吹塑薄膜机组采用美国美奎公司的28组分自动称重喂料系统、多层共挤叠加机头,该模头利用中心进料,螺旋心轴分配,双锥面叠加结构;自动薄膜厚度调整控制系统;自动双工位卷取机采用表面,中心和间隙卷取方式及计算机集中控制系统等。最大线速度为60m/min,最大卷径为Ф800mm

    
德国Battenfeld Gloucester 工程公司的多层共挤吹塑薄膜机组采用了LP 低中心机头,该机头的锥形锁定、自定位机头部件可进行快速安装河拆卸,并且可以在不需要更换整个机头的情况下改变机头直径和口模间隙;气垫式人字板可将经调节的气流均匀地漂浮在整个薄膜表面上,避免了薄膜受到的拖曳。

    
此外,配置了Autoprofile 自动风环,根据机头规格,该风环由60-160个加热元件组成,精确地安装在风环圆周上通过在线厚度仪与微处理器组成一个完整的自动厚度变化控制系统。

        

Reifenhuser公司的不同形式的薄膜卷取装置

      Reifenhuser公司的Filmtec7-1700IBC七层共挤吹膜生产线的Filmtec 7-1700IBC七层共挤吹膜生产线可生产宽1600mm,厚0.02-0.2mm薄膜,最大挤出量达600kg/h。挤出机为7ф6030L/D单螺杆挤出机;机头为BK-F-0500HDS平面叠加机头,口模为300-500mm;牵引采用旋转牵引装置,带电动调节毛刷辊和水平转动杆;定径装置分为滚子轴承定径蓝和带导向套定径蓝。Reifenhuser 的无褶皱人字板包括光滑滚动辊人字板、碳纤维辊人字板、木板人字板和组合式人字板。卷取装置包括SFA II 标准薄膜卷取装置、适用于粘的薄膜和敏感复合薄膜UFA III 高性能薄膜卷取装置和适用于宽薄膜和側插板8折折叠薄膜的 FAC II卷取装置。
        
    
德国W&H公司的多层共挤吹膜设备完全采用模块化设计,包括薄膜薄厚均匀度自动调节系统OPTIFIL?P2、膜泡内冷却、多功能回旋式并带有直接驱动式转向辊的薄膜牵引装置MULTINIP、粒料称重配比系统等等。在生产中,所有模块都通过跨系统的操作方案PROCONTROL? TS及客户的模块式自动化系统OPTIFIL?PLUS而组合为一体。W&H公司的MULTICONEMAXICONE机头用于生产5层至11层聚烯烃薄膜和阻隔膜(工作宽度最大为3600毫米折径),其流道短、模头中的熔融体量少、流速高,这些特点防止彼此难匹配的原料间的剥离现象,并使设备可迅速地更换产品。VARIOCAGENOSTIC AIR CAGE气泡稳定筐可保证宽度偏差极小的薄膜牵引。VARIOCAGE的特点是结实耐用、极少需要维修。无接触式气泡稳定筐NOSTIC AIR CAGE主要用于生产带粘性的和敏感性薄膜。模块式回旋牵引装置MULTINIP的标准式配备具有轻质转动性能好的炭素纤维导辊、两根带防粘涂层的吹气转向辊以及电机式遥控装置。该牵引装置的重要设计特点是模块式结构,可以随时添加附加模块对装置进行升级。

        
    
德国KIEFEL公司的九层共挤吹膜设备的9层共挤吹膜设备,采用模块化技术。挤出机采用了经过特别设计的、剪切力极小的混料段。该混料段可以保证熔体温度的可控性以及膜泡的稳定性。此外,为了节省空间、减少维护成本,这种挤出机采用了无需传动皮带的齿轮箱直接驱动技术。模头采用预分配器均匀地将从各挤出机出来的熔体流分配到多层环形流道。多层共挤阻隔膜各单独层的厚度和分布的精确度由预分配器、螺旋型芯的设计及其加工精度来决定,各层合流处的口模内部间隙的精度尤其有着举足轻重的作用。因为开模力很低,同轴分布的螺旋型芯可以精确地保证各层的结构以及厚度分布;优化设计也能够保证较短的多层熔体合流路径,可以显著减少温度很高的尼龙(PA)层对其他温度敏感原料层造成的不良影响。采用旋转牵引系统,可以设置更小的旋转角度,减少起泡,对于生产平整度要求高的产品有很大的好处。

        

加拿大MACRO公司的D10 PRO 自动双唇风环

      加拿大MACRO机械工程有限公司的七层BLX阻隔薄膜生产线采用模块设计,机头为AMT MACROPACK 叠加共挤机头,采用ACCUPRO 自动厚度控制系统和D10PRO 双唇自动风环,牵引系统为INFINITI 360H旋转水平牵引,卷取装置为AUTOMAX 表面或翻转卷取和新型纠偏装置。
        
    D10 PRO
自动双唇风环结合了可重负荷工作的D10双风环具有的显著的薄膜厚度均匀性和冷却效果的优点。在保持高产量的同时D10 PRO自动双风环还提供最好地薄膜厚度均匀性。
 
          
   
总结
    
通过所展示的产品和技术可以看出目前国内外多层共挤吹塑薄膜机组的现状和发展趋势。国内多层共挤吹塑薄膜机组的现状和发展趋势为:(1)复合薄膜的层数已达7-9层,向更多层发展。(2)共挤机头采用平面叠加机头和锥形叠加机头。(3)牵引系统采用水平旋转和垂直旋转。(4)采用国外先进配置,如纠偏装置、称重喂料和测厚装置、自动风环等。(5)引进国外先进的闭环控制系统,向全自动方向发展。

    
国外多层共挤吹塑设备的发展现状和趋势为:(1)吹塑薄膜层数达12层,整条生产线采用模块化设计,全自动化计算机闭环控制,实现远程通讯。(2)共挤模头采用平面叠加模头和低形体模头。(3)风环都采用多种形式的自动风环,同时配内冷系统。(4)牵引系统采用360度水平和垂直往复旋转系统,但结构上有多种形式。(5)卷取装置采用表面卷取、中心翻转卷取和间隙卷取等多种自动卷取形式。(6)辅助设备包括计量称重喂料系统、纠偏装置、电晕处理装置、自动装卸膜卷装置和在线测厚装置等。

    
总之,与国外相比,国内的多层共挤吹塑薄膜设备还存在一定的差距,不论是薄膜的层数、产量、控制性能,还是机头设计、牵引旋转器结构以及卷取的种类和自动化程度都需要进一步改进。

 

软包装薄膜获多项FPA金奖

    今年的FPA奖中,薄膜包装成为亮点。真空表面包装、漂亮的自立袋、具有拯救生命潜力的疫苗包装等分别获得金奖。
        

 

      芦笋即售包装
    
一种微波炉可用的芦笋即售包装从参选产品中脱颖而出,为Sealed Air公司(www.sealedair.com)Cryovac部门赢得了最佳包装金奖和最高成就奖。CryovacCre8包装设计部,特别是经理Marc Edlein为这个设计做出了贡献。

    
该技术采用了Cryovac最初从肉类即售包装获得的经验,并将之应用在了这项特定的需要上。本例中,该技术被用在了8盎司的包装上,用于盛装三种芦笋苗(绿色、白色和混合色)以及其他来自于佛罗里达Pompano Beach Southern Specialties公司的各种蔬菜。

    
该产品于200810月在产品推广协会(www.pma.com)Fresh Summit展会上推出,目前正在明尼阿波利斯和明尼苏达的零售店内进行试销售。这种8盎司Southern Selects牌产品的价格为4.99美元。Southern Specialties公司的业务拓展副总裁Charlie Eagle将这种冷藏的、加热即食的产品称为托盘装的、可微波或蒸汽加热的蔬菜。之前公司是将这些产品装在可微波加热的包装袋中销售的,但是不能用蒸汽加热。

    “
这种独特的包装有许多特点,能促进我们的高端产品的销售,”Eagle说,主要的特点是烹饪之后产品的香味。他还说明这种包装提供了很高的运输安全性,良好的展示性和从货架到餐桌的便利性。

    Cryovac
介绍说这项技术允许将食物放在包装中进行加热。包装由聚丙烯托盘、透气薄膜和两只用于印刷品牌图像的纸带组成。这种真空表面薄膜是3mil厚、高透气性、多层聚烯烃结构。Cryovac业务拓展经理Myra Foster介绍说,这种包装可以以可控的速率让氧气进入,使二氧化碳排出;并将包装内的二氧化碳浓度保持在5%10%,这有助于延缓芦笋的腐烂和软化。Eagle说,这种包装使得产品具有10天的良好保质期。公司试验了好几种薄膜结构,最终选定了这一种,它在各种产品包装上都表现良好。

    
托盘和薄膜的组合使得这种可蒸汽加热的托盘被薄膜封装,当用微波加热时,薄膜能膨胀并自动放气。托盘的两边有边缘,可以作为不烫手的把柄。

    
这种真空表面薄膜由Multivac (www.multivac.com)封装机封装到托盘上,Eagle称这台设备为专为产品量身定做的机器,它被安装在公司的Pompano Beach工厂。Eagle说这种包装分两步完成,速度暂不便透露。

    Eagle
希望在一季度结束试销售,进入下一步实质销售阶段。我们希望这种产品能够为许多客户服务,他说,我们公司与Cryovac Sealed Air公司通过这个项目建立了前所未有的良好关系。他们真得很棒。

    Cryovac Sealed Air
Simple Steps包装概念还获得了FPA的另一个奖项。这项技术曾用在Sun Valley Foods的蔬菜包装上,因此而获得了2006FPA技术成就奖。
      

 

        哑光金属化麦片自立袋包装获成就奖 
     Verde Valle
公司Branli牌自立袋用于盛装混有奶酪葡萄干的CrujiNola脆响麦片,该包装的图案十分引人注目。这家位于墨西哥Guadalajara市的公司与Printpack公司 (www.printpack.com)一起合作开发的这种包装袋,获得了软包装协会FPA 2009包装成就奖的金奖。
 
    4.4mil
厚的三层粘合复合膜结构包括48ga哑光PET60ga真空金属化双向拉伸聚丙烯BOPP3.3mil共挤出低密度共聚乙烯LDPE,还带有可重复封口的拉链。
 
    PET
层经过了9色反转柔版印刷。在外部PET层后面的金属化外观产生了一种吸引人的效果,使得在蓝金色背景下,奶酪和杏仁从盛满牛奶麦片的碗中呼之欲出。
 
    
Printpack市场开拓经理Rudolf Schaich介绍说,PET具有汽/气阻隔功能和很高的拉伸/抗撕扯强度。金属化的BOPP则具有阻潮隔光功能。共挤LDPE则具有很好的封口强度。400的产品分成两个系列,在普通环境下销售,货架期从6个月到1年不等。
 
    Printpack
将预制的袋子从其Guadalajara工厂运到Verde Valle,使用特殊设计的立式成型/充填/封口设备进行充填。最后的产品在墨西哥的超市中进行销售。
 
    Schaich
PrintpackVerde Valle合作了大约10年的时间,从为其生产大米和大豆的经特殊设计的立式成型/充填/封口设备提供卷材开始,慢慢发展到用于预烹饪大米、谷类和鸟食的带有拉链的自立袋和预制袋。
 
    
对于Branli CrujiNola产品,他说:主要挑战是为精心设计的图案赋予哑光金属化外观,从而能够在货架上吸引消费者的注意力,同时还要能很好地保存产品,且能重新封口。现在这个任务完成了。
 
            

 

      疫苗背囊获得了FPA特别奖 
   
这种创新包装注重公众健康问题,引起了软包装协会的注意。在FPA 2009软包装成就奖评选中,软包装协会授与世界健康组织WHOColdpack防冻疫苗背包特别社会责任奖。这种包装是由Coldpack System 公司(www.coldpacksystem.com)研发的。Coldpack将这种背包称为AirLiner,是一种可充气的绝缘衬垫,可以将瓦楞纸箱变成冷却箱,用于盛放对热敏感的疫苗。这种包装可以以平板状态运输和储存,只需要很少的空间。
 
   
三年前WHO在苏丹现场测试了这种AirLiner容器。在20079月的测试报告中,WHO表示它符合WHO/UNICEF E4/VC2标准。这份报告作了以下说明:
 
    “
使用前是扁平状态,必须由用户根据图示化的说明进行组装。内表面有一个表格和温度计,以便让用户根据环境温度决定加入冰袋的数量。在环境温度为43时,需要5个冰袋,以使背包内部在未打开状态下保持35个小时的冷却状态。环境温度越低,所需的冰袋就越少。冰袋必须是完全冰冻的。这种包装可以防止出现使疫苗被冷冻。它带有防滑带,以便用户能像使用背包一样使用它。
” 
    
供应商的网站上说,AirLiner已获得专利的内部热阻隔技术能使产品保持冷却。公司说明这项技术采用了Ernest O. Berkeley国家实验室开发的充气板技术。这种包装由多层反射阻隔薄膜制成,通过热封装技术制成拥有专利的几何形状。网站解释说,这种独特的铝化蜂窝状结构能将热度阻隔在包装外,所以内部的疫苗可以更长时间的保持冷却。你甚至可以通过充入惰性气体来加强AirLiner的阻热效果。
” 
    AirLiner
具有多种尺寸,具有一到四层隔板形式。例如,双隔板的包装可用于温度条件十分苛刻的隔夜运输。四隔板的包装可用于较长时间地运输价格较高的疫苗。
 
           

 

    新一代的切片午餐肉包装 
   那些为切片熟食肉、奶酪、小吃和其他食品寻找可重封口包装的包装商们又有了一种新的选择:Cryovac Multi-SealTM包装。这种由Sealed Air公司 (www.sealedair.com) Cryovac 部门 (www.cryovac.com)研发的包装获得了FPA技术创新奖。
 
    
这种包装是采用传统热成型设备生产的可重封口半硬软包装。无拉链却可多次封口的特点使其很容易打开,并可在产品用完之前多次重新封口。
 
    
这种高阻隔性、半硬薄膜的厚度从12mil26mil不等,Cryovac应用、开发与支持经理Chad Stephens介绍说,它可以被制成任何颜色。
 
    
阻隔封口胶被涂布到传统的聚脂基材上,经过模切设计,当包装被打开后,在包装边缘上仍然保留有一条胶粘带,以便进行重新封口。
 
    Cryovac
北美区肉类包装市场总监Tim Avery介绍说,这种多次封口包装的优点是:比拉链包装的尺寸更小,材料和加工工艺对于包装商来说是完全透明的;不需要二次包装,多次封口特性可由传统设备直接经热成型和封口工艺制成。
 
    Cryovac
说对于宽度为459mm以下的非成型卷材,基本不需要对设备进行改动,就可以生产出42×2排列的、尺寸为6×8英寸的包装。Multi-Seal最初是为切片肉装产品设计的,它也可以用于许多其他种类的产品,如牛肉干等。Avery说,乳类制品将是下一个市场机会。

        
Avery介绍说,经过两年的开发,Multi-Seal技术应对了两方面的挑战。对于消费者来说,我们需要能稳定发挥作用的包装;对于产品加工者来说,我们希望的是能用它们现有设备进行加工的包装。我们在包括Multivac (www.multivac.com), RapidPak (www.rapidpak.com), Ulma Packaging (www.ulmapackaging.com)等多种设备上都成功的应用了Multi-Seal技术。这是我所遇到的最令人激动的产品之一。
” 
                 

 

    三明治袋支持可持续发展要求 
    Robbie Manufacturing
公司 (www.robbiemfg.com)Hot N Handy Bio-Pouch包装袋获得了环境与可持续成就奖。与传统的新鲜冷藏三明治包装相比,这种包装上面有编号,以支持它的可持续声明。与聚苯乙烯包装相比,这种基于木浆的可回收薄膜的生命周期分析(LCA)为软包装协会的评委们提供了详尽的细节。
 
    
这份LCA报告中,有几组引人注目的数字:与PS包装相比,Bio-Pouch使用的原油减少了92%,生产过程中的二氧化碳排放减少了56%,包装材料的重量减少了75%
 
    Bio-Pouch
是由Innovia Films?(www.innoviafilms.com)NatureFlexTM木浆薄膜制成。这种透明薄膜有两种尺寸可以提供,用来包装6寸或12寸的三明治。也可以定制,以包装任何尺寸的三明治。Robbie产品经理Tara Downing介绍说。这种包装袋采用了一种透明的、可重封口的胶带,以使剩下的三明治仍然可以保持新鲜。
 
    Bio-Pouch
适用于超市、便利店、食品商和其他提供新鲜三明治的场所,据称这种包装能够增加食品的新鲜度,因为薄膜的木浆结构具有吸潮性,避免三明治中的面包被湿气浸软。这种薄膜是完全可降解的 ,符合ASTM D6400认证。这项认证的彩色标志回归自然会被随机的印在包装上。
 
    Downing
说:“NatureFlex膜之所以被选中,是因为可持续性和环保责任是食品包装业和零售商所主要关心的问题,他们必须要符合新的环保规范。
” 
              
          

 

      烘焙巧克力的甜蜜包装 
    
American Packaging公司 (www.ampkcorp.com)提供的,用于Ghirardelli Chocolate公司100%烘培可可豆的包装赢得了FPA印刷成就金奖。这种10盎司的自立袋包装于2008年初推出,带有可重封口拉链,采用溶剂油墨经8色凹印制成。它的薄膜结构是PET/油墨/粘合剂/金属化PET/LLDPEAmerican Packaging公司为Ghirardelli凹印、复合并制作了这种自立可重封口袋。
 
    
这种新的、具有很强货架视觉冲击力的包装是Ghirardelli目前用于其他产品卧式包装袋的一个补充。Ghirardelli公司日用品包装经理Kyna Kellogg说:与过去我们所采用的包装相比,这是一个很好的补充。这种具有极佳印刷质量的自立袋增强了产品品牌,正是我们一直所希望的。
” 
    
凹版印刷获得了鲜艳明亮的图案,使产品图影像给人带来一种优质感。据FPA评委说,这种引人注目的包装具有因凹印而获得的增强图案锐度,更浓的色彩、更明亮的密度和清晰的文字。
” 
         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
       

 

      古铜色化妆品包装获得金奖 
    
获得了FPA印刷成就金奖的这项包装用于ZedaDark Angel皮肤深铜色增强剂,由Performance Brands公司(佛罗里达州Sunrise)(www.cldgraphics.com)生产和销售。它是把真空专色金属化技术和微纳米技术以浮雕法用于高收缩性、贴合容器形状的PETG聚合物上,最后生成的包装具有很强的货架吸引力。
 
    
这种新的Zeda包装替代了丝网印刷包装。PETG收缩标签经九色柔版印刷制成,采用了半透明的水基油墨和UV固化工艺,并带有全覆盖的全息影像铝箔。Performance Brands公司总裁Stacy Kaufman解释说:这种全息影像箔被用作标签文字和图案的轮廓色。新的包装于200810月推出,在全世界的肤色美黑中心销售。人们很喜欢它的外观。
” 
    
这种10.1盎司的Zeda HDPE瓶采用了由Arminak & Associates公司(www.arminak-associates.com)提供的专利模具制成。具有水晶质感的塑料盖也是经专利模具制成的。
 
    FPA
评委表示:设计与技术结合在了一起,产生了一种异乎寻常的高雅吸引力。
”