專利名稱：單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法及專用設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯薄膜的制造方法及其專用設備，特別是一種用三泡管進行單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法及其專用設備。
背景技術：
現(xiàn)有的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜(熱定型，簡稱BOPP薄膜)有三種制造方法和對應的專用設備；平膜逐次拉伸法、平膜同步拉伸法和炮管拉伸法。
1、平膜逐次拉伸法存在的問題1)平膜逐次拉伸法設備工藝采用先縱向后橫向拉伸，所生產(chǎn)的產(chǎn)品橫向物理性能優(yōu)于縱向性能，而任何包裝膜在使用性能上都是要求縱向物理性。
2)該設備縱向拉伸采用接觸式，運用厚片輥預加熱及輥與輥的數(shù)差對厚片進行拉伸，由于厚片與輥轉速不能完全同步，因此輥會不同程度地劃傷薄膜表面。
3)接觸式預熱厚片及縱向接觸拉伸方式，限制了三層共擠表層熱封材料的使用，更不能使用超低溫度的熱封材料(105度以下發(fā)粘的熱封材料)，從而限制了熱封膜向高速包裝、低溫熱封方向的發(fā)展。
2、平膜同步拉伸法(同步電機或機械式)存在問題1)主設備和輔助設備投資大，總投資額達四億多人民幣，投入產(chǎn)出比不科學、不合理，生產(chǎn)成本高，且不便于生產(chǎn)多品種產(chǎn)品，設備占地面積大。
2)產(chǎn)品質(zhì)量雖然很好，薄膜縱向物性也好調(diào)整，但是產(chǎn)品生產(chǎn)能耗高，制約了平膜同步拉伸法設備系統(tǒng)生產(chǎn)雙向拉伸聚丙烯包裝膜的市場應用及發(fā)展。
3、泡管拉伸法存在的問題1)目前單層單泡管下吹法僅能生產(chǎn)下吹小口徑聚丙烯包裝膜(縱橫拉伸比在十倍左右)。
2)目前國內(nèi)聚丙烯下吹雙泡管拉伸法僅能生產(chǎn)下吹聚丙烯無熱定型收縮包裝膜(無高溫定型收縮率無法控制)。
3)目前國際上最先進的采用雙泡管法生產(chǎn)與平膜法(逐次拉伸和同步拉伸)相同性能的雙向拉伸聚丙烯薄膜產(chǎn)品(熱定性)，是使用兩種定型設備及應用相應的工藝才能完成a)非熱封型薄膜采用加熱板接觸式定型來控制薄膜收縮率，若要實現(xiàn)熱封性，必須使薄膜進入另一套低溫涂覆設備進行低溫熱封材料涂覆；b)熱封型薄膜采用非接觸式，通過夾子夾著薄膜在熱風烘箱內(nèi)通過，用高溫定型來控制薄膜的收縮率，但是該設備同樣不能使用超低溫熱封材料，如105℃以下的熱封材料。要想做到在同一套設備系統(tǒng)、同一種工藝條件下生產(chǎn)多品種(非熱封型，熱封型，超低溫熱封型)性能相同的雙向拉伸聚丙烯薄膜，目前國際國內(nèi)還無先例。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是為了解決以上三種不同設備及生產(chǎn)工藝存在的缺陷而提出的一種既能生產(chǎn)單層、多層薄膜，又能生產(chǎn)非熱封型、熱封型、超低溫熱封型薄膜的雙向拉伸聚丙烯薄膜的制造方法及其專用設備。
2、技術方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法，其步驟是1)經(jīng)擠出機的機頭口模擠出環(huán)形的單層或多層聚丙烯胚管，經(jīng)自動壓力調(diào)節(jié)閥的內(nèi)冷管道通入冷卻氣體進行內(nèi)冷卻，通過制冷循環(huán)水進行外冷卻，然后通過夾緊牽引輥使胚管進入水槽中進一步冷卻；2)通過夾緊輥V1將胚管牽引出水槽，通過壓縮空氣風刀除水，在夾緊輥V1的牽引下，進入包括非接觸式預熱區(qū)、拉伸區(qū)和冷卻區(qū)在內(nèi)的預熱拉伸塔，在預熱拉伸塔內(nèi)，給膜泡內(nèi)部加入適當?shù)膲嚎s空氣，通過一定的氣壓吹脹膜泡實現(xiàn)橫向拉伸，同時在夾緊輥V2的牽引下，并通過上下夾緊輥V1、V2間的速差實現(xiàn)縱向拉伸；3)對完成縱橫向拉伸的薄膜進行空氣冷卻，通過夾緊輥V3的機械牽引，送入包括高溫定型區(qū)及冷卻區(qū)在內(nèi)的高溫定型塔，在夾緊輥V3與夾緊輥V4速度基本同步的情況下，在膜泡內(nèi)注入一定壓力的壓縮空氣，實現(xiàn)高溫定型及冷卻定型；4)根據(jù)客戶對產(chǎn)品寬度的要求及是否需要電暈處理，進行分剖和電暈處理，然后進入收卷系統(tǒng)完成收卷，形成最終產(chǎn)品。
其中在1)中，冷卻氣體的溫度為零度以下，冷卻循環(huán)水的溫度為12-30℃；在2)中，預熱區(qū)的長度為5-6.5m，采用遠紅外預熱方式，預熱溫度為180-250℃，拉伸區(qū)的長度為6-7m，溫度為140-210℃，冷卻區(qū)的長度為7-8m，采用15-30℃的冷卻風；
在3)中，高溫定型區(qū)的長度為4-5m，溫度為150-220℃，冷卻區(qū)的長度為6-8m，采用15-30℃的冷卻風。
本發(fā)明所述的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的設備，包括胚管擠出裝置、預熱拉伸塔和薄膜電暈切邊收卷裝置，其特征在于它還包括高溫定型塔，該高溫定型塔由設置在上下兩端的膜泡穩(wěn)定人字板和設置在人字板之間的加熱機構和冷卻機構組成，高溫定型塔與預熱拉伸塔垂直安裝在支架平臺上，高溫定型塔位于預熱拉伸塔和薄膜電暈切邊收卷裝置之間。
其中所述的高溫定型塔中的加熱機構由遠紅外加熱器構成。
所述的高溫定型塔中的冷卻機構由非接觸式冷卻風強制冷卻管和接觸式通水冷卻輥構成，非接觸式冷卻風強制冷卻管置于加熱機構的下方，接觸式通水冷卻輥位于下方的膜泡穩(wěn)定人字板的上方。
3、有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點是1)本發(fā)明與逐次拉伸法相比克服了接觸式膜厚片預熱及縱向拉伸對薄膜表面劃傷的問題，同時膜的表層可使用更低溫度的熱封材料，如85°度發(fā)粘的理想熱封材料。
2)提高了低溫熱封平整性，提高了制袋速度和熱封強度及封口外觀質(zhì)量。
3)解決了薄膜熱變型以下溫度制袋、突破性地解決了聚丙烯(環(huán)型)熱收縮標簽膜替代聚氯乙烯收縮標簽膜，解決了氯乙烯單體對環(huán)境污染問題，還可替代紙標簽，同時解決了造紙資源問題和機械化包裝作業(yè)替代手工粘合紙標簽等問題，從而擴大了該產(chǎn)品的使用領域，為保護森林資源、保護環(huán)境做出了貢獻。
4)解決了聚丙烯縱橫向拉伸時分子間排列的對稱性問題，從而解決了薄膜縱向楊氏模量與橫向平衡問題。
四

附圖是本發(fā)明的專用設備的結構示意圖。
其中1-主擠出機；2-機頭；3-驟冷水槽；4-導向輥；5-胚管水分烘干系統(tǒng)；6-胚管預熱及雙向同步拉伸區(qū)；7、12-非接觸式冷卻風強制冷卻管；8、13-接觸式通水冷卻輥；9、10、14-膜泡穩(wěn)定人字板；11-遠紅外加熱高溫定型區(qū)；15-薄膜電暈切邊收卷系統(tǒng)；V1、V2、V3、V4-夾緊牽引輥；16-胚管；17-薄膜。
五具體實施例方式
本實施例采用的制膜方法和專用設備，可以加工以下聚丙烯薄膜熱封膜類香煙包裝薄膜、糖果包裝薄膜、珠光膜、環(huán)形標簽收縮膜、縱橫向收縮比大于50％的搭接式熱封收縮膜。
非熱封膜類印刷膜、塑/塑復合膜、紙/塑復合膜、粘膠帶膜等。
產(chǎn)品的幅寬為1100mm、產(chǎn)量為1000噸/年。
制膜的工藝步驟是1)主擠出機塑化均聚聚丙烯，塑化溫度為220-280℃；輔擠出機A/C塑化共聚聚丙烯，塑化溫度為210-280℃，主擠出機通過行星過濾器、輔機通過疊加式過濾器及通過各自的熔體管道匯入內(nèi)冷式柔性自調(diào)環(huán)形機頭。
2)經(jīng)機頭口模擠出成厚度1.5-2mm的環(huán)形聚丙烯胚管，經(jīng)自動壓力調(diào)節(jié)閥的內(nèi)冷管道通入-50℃的冷卻氣體冷卻，外冷通過12-30℃的制冷冷卻循環(huán)水冷卻，胚管通過夾緊牽引輥進入水槽中進一步冷卻。
3)胚管通過夾緊輥V1牽引出水槽，通過壓縮空氣風刀除水，進入夾緊輥V1，送入5-6.5m長的非接觸式遠紅外厚片預熱區(qū)(溫度180-250℃)，再進入6-7m長的拉伸區(qū)(溫度140-210℃)及7-8m長的冷卻區(qū)(15-30℃冷卻風)，再進入夾緊輥V2，同時膜泡內(nèi)部加入適當?shù)膲嚎s空氣，通過一定的氣壓吹脹實現(xiàn)橫向拉伸，同時在給定的機械牽引力下，通過夾緊輥V1與夾緊輥V2產(chǎn)生的速差實現(xiàn)縱向拉伸。
4)對完成縱橫向拉伸的薄膜進行空氣冷卻，通過夾緊輥V3的機械牽引，送入4-5m長的高溫定型區(qū)(溫度150-220℃)及6-8m長的冷卻區(qū)(15-30℃冷卻風)，在夾緊輥V3與夾緊輥V4速度基本同步的情況下，注入一定壓力的壓縮空氣，實現(xiàn)高溫定型及冷卻定型。
5)根據(jù)客戶對產(chǎn)品寬度的要求及是否需要電暈處理，進行分剖和電暈處理。經(jīng)收卷機機械牽引，薄膜經(jīng)過4千瓦高壓發(fā)生器的電火花沖擊實現(xiàn)電暈處理，再經(jīng)過帶槽的分切輥及可橫向調(diào)整的縱向切刀實現(xiàn)剖邊分切，然后進入旋轉式中心驅(qū)動雙工位雙收卷系統(tǒng)完成收卷，形成最終產(chǎn)品。
制膜的專用設備包括擠出裝置、預熱拉伸塔、高溫定型塔和薄膜電暈切邊收卷裝置。
擠出裝置包括主擠出機1臺、衛(wèi)星式擠出機2臺、三層復合機頭、定徑套和驟冷水槽。
預熱拉伸塔從塔頂開始依次設置導向輥、胚管水分烘干區(qū)、V1夾緊牽引輥、胚管預熱及雙向同步拉伸區(qū)、非接觸式冷卻風強制冷卻管、接觸式通水冷卻輥、膜泡穩(wěn)定人字板和V2夾緊牽引輥。
高溫定型塔從塔頂開始依次設置有V3夾緊牽引輥、膜泡穩(wěn)定人字板、遠紅外加熱運型機構、非接觸式冷卻風強制冷卻管、接觸式通水冷卻輥、膜泡穩(wěn)定人字板和V4夾緊牽引輥。
薄膜電暈切邊收卷裝置包括雙面電暈處理系統(tǒng)、雙剖廢邊回收及雙收卷系統(tǒng)。
預熱拉伸塔和高溫定型塔安裝固定在鋼架平臺上，整個設備系統(tǒng)各部件的安裝位置均由工藝流程決定。
胚管擠出裝置、預熱拉伸塔及薄膜電暈切邊收卷裝置與現(xiàn)有的相應設備基本相同。
權利要求
1.一種單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法，其特征在于它包括如下步驟1)經(jīng)擠出機的機頭口模擠出環(huán)形的單層或多層聚丙烯胚管，經(jīng)自動壓力調(diào)節(jié)閥的內(nèi)冷管道通入冷卻氣體進行內(nèi)冷卻，通過制冷循環(huán)水進行外冷卻，然后通過夾緊牽引輥使胚管進入水槽中進一步冷卻；2)通過夾緊輥V1將胚管牽引出水槽，在夾緊輥V1的牽引下，進入包括非接觸式預熱區(qū)、拉伸區(qū)和冷卻區(qū)在內(nèi)的預熱拉伸塔，在預熱拉伸塔內(nèi)，給膜泡內(nèi)部加入適當?shù)膲嚎s空氣，通過一定的氣壓吹脹膜泡實現(xiàn)橫向拉伸，同時在夾緊輥V2的牽引下，并通過上下夾緊輥V1、V2間的速差實現(xiàn)縱向拉伸；3)對完成縱橫向拉伸的薄膜進行空氣冷卻，通過夾緊輥V3的機械牽引，送入包括高溫定型區(qū)和冷卻區(qū)在內(nèi)的高溫定型塔，在夾緊輥V3與夾緊輥V4速度基本同步的情況下，在膜泡內(nèi)注入一定壓力的壓縮空氣，實現(xiàn)高溫定型及冷卻定型；4)根據(jù)客戶對產(chǎn)品寬度的要求及是否需要電暈處理，進行分剖和電暈處理，然后進入收卷系統(tǒng)完成收卷，形成最終產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法，其特征在于在步驟1中，冷卻氣體的溫度為零度以下，冷卻循環(huán)水的溫度為12-30℃。
3.根據(jù)權利要求1所述的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法，其特征在于在步驟2中，預熱區(qū)的長度為5-6.5m，采用遠紅外預熱方式，預熱溫度為180-250℃，拉伸區(qū)的長度為6-7m，溫度為140-210℃，冷卻區(qū)的長度為7-8m，采用15-30℃的冷卻風。
4.根據(jù)權利要求1所述的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法，其特征在于在步驟3中，高溫定型區(qū)的長度為4-5m，溫度為150-220℃，冷卻區(qū)的長度為6-8m，采用15-30℃的冷卻風。
5.一種單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的專用設備，包括胚管擠出裝置、預熱拉伸塔和薄膜電暈切邊收卷裝置，其特征在于它還包括高溫定型塔，該高溫定型塔由設置在上下兩端的膜泡穩(wěn)定人字板和設置在人字板之間的加熱機構和冷卻機構組成，高溫定型塔與預熱拉伸塔垂直安裝在支架平臺上，高溫定型塔位于預熱拉伸塔和薄膜電暈切邊收卷裝置之間。
6.根據(jù)權利要求5所述的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的專用設備，其特征在于所述的高溫定型塔中的加熱機構由遠紅外加熱器構成。
7.根據(jù)權利要求5所述的單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的專用設備，其特征在于所述的高溫定型塔中的冷卻機構由非接觸式冷卻風強制冷卻管和接觸式通水冷卻輥構成，非接觸式冷卻風強制冷卻管置于加熱機構的下方，接觸式通水冷卻輥位于下方膜泡穩(wěn)定人字板的上方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單層或多層共擠雙向拉伸聚丙烯薄膜的方法是:經(jīng)機頭口模擠出的聚丙烯坯管,經(jīng)冷冷卻;進入包括非接觸式預熱區(qū)、拉伸區(qū)和冷卻區(qū)的預熱拉伸塔,經(jīng)雙向拉伸后送入包括高溫定型區(qū)和冷卻區(qū)的高溫定型塔,實現(xiàn)高溫定型及冷卻定型;然后進入收卷系統(tǒng)完成收卷。本發(fā)明的專用設備,包括坯管擠出裝置、預熱拉伸塔和薄膜電暈切邊收卷裝置,其特點在于它還包括高溫定型塔,該高溫定型塔由設置在上下兩端的膜泡穩(wěn)定人字板和設置在人字板之間的加熱機構和冷卻機構組成。本發(fā)明優(yōu)點是:工藝簡單,操作方便,設備投入少,既能制造單層薄膜又能制造多層薄膜,特別能制造超低溫熱風材料的薄膜,制造的薄膜質(zhì)量高,表面無損傷,縱向物理性能好。
文檔編號B29C55/28GK1377766SQ0211277
公開日2002年11月6日 申請日期2002年3月19日 優(yōu)先權日2002年3月19日
發(fā)明者鄧昭明 申請人:鄧昭明