基于綠色化原則的“十三·五”多層共擠吹膜設(shè)備的科學(xué)發(fā)展（二）

張友根

（寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司）

基于綠色化原則的“十三·五”多層共擠吹膜設(shè)備的科學(xué)發(fā)展（二）

張友根

（寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司）

（上接《塑料包裝》2015年第6期）

2.6 壽命最大化成型性能的科學(xué)發(fā)展

實(shí)現(xiàn)設(shè)備能滿足當(dāng)前和將來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)的市場需求，最大限度地減少產(chǎn)品過時(shí)，延長產(chǎn)品的“使用”周期，實(shí)現(xiàn)設(shè)備壽命周期的最大化，降低了社會(huì)物質(zhì)資源的消耗及制造能源消耗。用戶只要購買一套主機(jī)，配備不同的周邊設(shè)備，就能加工不同類型的薄膜產(chǎn)品。意大利Luigi Bandera公司的多用途多功能的EXPH 300型3層共擠吹膜設(shè)備，使用獨(dú)特的3股冷風(fēng)通道的冷卻風(fēng)環(huán)，模頭直徑280mm，可生產(chǎn)折徑為1300mm、厚度為45μm的收縮膜、復(fù)合膜、冷拉伸托盤罩膜等，生產(chǎn)力可達(dá)450kg／h，可加工LDPE、LLDPE、mLLDPE等多種材料以及它們與EVA、MDPE、HDPE、COPP等的摻混物，更換產(chǎn)品尺寸和厚度是均有更大的靈活性，適應(yīng)更換頻繁的小批量多品種的生產(chǎn)。德國萊芬豪舍·凱孚爾擠出公司9層吹膜生產(chǎn)線的吹膜模頭可以加工當(dāng)前行業(yè)中很多常用配方。大連吉潤企業(yè)集團(tuán)七層共擠吹膜機(jī)設(shè)備，除了生產(chǎn)七層普通共擠膜外還可以生產(chǎn)拉伸膜、收縮膜、導(dǎo)電膜抗菌膜等功能性特種包裝膜，設(shè)備產(chǎn)量每小時(shí)300公斤，最大吹膜直徑2米，厚度0.04～0.20mm，厚度誤差小于正負(fù)0.005毫米。江門市建利豐機(jī)械有限公司開發(fā)了適合HDPE、LDPE薄膜的單主機(jī)可配2／4／6套吹膜系統(tǒng)（模頭、風(fēng)環(huán)、牽引、卷?。┑南盗写的C(jī)，膜厚0.008～0.08mm，最大卷取直徑650mm，最大折徑為980mm，實(shí)現(xiàn)單主機(jī)加工不同規(guī)格的薄膜，適應(yīng)快速變化的市場需求。

2.7 吹－印－壓在線一體化成型性能的科學(xué)發(fā)展

金明公司研制開的新一代FFS三層共擠重包裝吹膜印刷壓花生產(chǎn)線，整線包括吹膜、印刷、壓紋及插邊等四個(gè)單元組成。共用一臺(tái)收放卷裝置，實(shí)現(xiàn)制膜、印刷、壓紋、插邊、收卷五道工序一次完成，成品膜卷可直接用于后道的充裝、封口。吹膜單元配置三臺(tái)單螺桿擠出機(jī)，采用陶瓷加熱器，主電機(jī)采用變頻電機(jī)及進(jìn)口變頻器，具有過壓自動(dòng)報(bào)警功能。同時(shí)配置了美國進(jìn)口12組份自動(dòng)稱重混料可以大大提高工作效率和降低操作失誤。模頭采用三層螺旋中心進(jìn)料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自主研發(fā)的自動(dòng)風(fēng)環(huán)，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)控制薄膜的厚薄均勻度。第一牽引部分針對FFS重包裝薄膜的特點(diǎn)采用了三輥式水冷設(shè)計(jì)以加強(qiáng)冷卻效果，提高產(chǎn)量。收卷裝置為具備自動(dòng)換卷和自動(dòng)切斷功能的單工位的平面中心收卷式，薄膜最大的卷取直徑可達(dá)1500mm。其他如IBC膜泡內(nèi)冷裝置、在線自動(dòng)測厚系統(tǒng)、自動(dòng)糾偏裝置、電暈處理機(jī)等等均做作為標(biāo)志配置集成在吹塑單元。印刷單元采用四色凹版印刷機(jī)，電腦控制套印精度，印刷速度和吹膜速度同步，具備自動(dòng)循環(huán)供墨、自動(dòng)粘度控制、刮刀橫向擺動(dòng)功能。壓紋、插邊單元技術(shù)采用金明公司的專利技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)薄膜雙面雙排內(nèi)部壓紋和插邊深度可調(diào)。整機(jī)采用德國西門子公司計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，能夠?qū)φ麢C(jī)的加工溫度、螺桿速度、熔體壓力、熔體溫度、IBC內(nèi)冷系統(tǒng)和外冷卻風(fēng)環(huán)、薄膜線速度、張力、收卷等系統(tǒng)進(jìn)行控制，通關(guān)顯示監(jiān)控各溫度、壓力、電流、電壓、張力、速度、長度等參數(shù)，具備自動(dòng)報(bào)警和自診斷功能。

2.8 多能通用化成型性能的科學(xué)發(fā)展

提高多層共擠吹膜設(shè)備加工的靈活性。意大利Luigi Bandera公司的多用途多功能的EXPH 300型3層共擠重質(zhì)包裝袋吹膜設(shè)備，使用獨(dú)特的3股冷風(fēng)通道的冷卻風(fēng)環(huán)，模頭直徑280mm，可生產(chǎn)折徑為1300mm、厚度為45μm的收縮膜、復(fù)合膜、冷拉伸托盤罩膜等，生產(chǎn)力可達(dá)450kg／h，改進(jìn)的模頭及螺桿可加工LDPE、LLDPE、mLLDPE等多種材料以及它們與EVA、MDPE、HDPE、COPP等的摻混物，更換產(chǎn)品尺寸和厚度是均有更大的靈活性，適應(yīng)更換頻繁的小批量多品種的生產(chǎn)。德國萊芬豪舍·凱孚爾擠出公司9層吹膜生產(chǎn)線的吹膜模頭可以加工當(dāng)前行業(yè)中很多常用配方。

2.9 模塊化和專業(yè)化的科學(xué)發(fā)展

“模塊化”實(shí)現(xiàn)設(shè)備系統(tǒng)與模塊及新技術(shù)的靈活組合，可根據(jù)未來的市場需求進(jìn)行簡單便捷的調(diào)整，從而保證其薄膜生產(chǎn)能保持業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位壽命周期最大化，設(shè)備實(shí)現(xiàn)最大壽命周期，降低制造占用資源的消耗，適應(yīng)不同用戶的特殊要求，縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，爭取更大的市場份額。而“專業(yè)化”生產(chǎn)可以將擠出成型裝備的各個(gè)系統(tǒng)模塊部件安排定點(diǎn)生產(chǎn)甚至進(jìn)行全球采購，這對保證整機(jī)質(zhì)量、降低成本、加速資金周轉(zhuǎn)都非常有利。

德國W＆H公司最新開發(fā)的十一層VAREX II吹膜設(shè)備，機(jī)組采用模塊式結(jié)構(gòu)，包括多種MDO系統(tǒng)、熱處理組件及水槽，提供幾乎無限的組合可能性。從8微米厚的PE－HD紙袋內(nèi)襯膜到僅帶1微米EVOH層的11層阻隔膜，可實(shí)現(xiàn)針對薄膜性能的在線改良，這無疑更進(jìn)一步拓寬了該系統(tǒng)原本就已經(jīng)很廣泛的適用領(lǐng)域。

德國KIEFEL公司的九層共擠吹膜設(shè)備，采用模塊化技術(shù)。擠出機(jī)采用了經(jīng)過特別設(shè)計(jì)的、剪切力極小的混料段。該混料段可保證熔體溫度的可控性以及膜泡的穩(wěn)定性。此外，為了節(jié)省空間、減少維護(hù)成本，這種擠出機(jī)采用了無需傳動(dòng)皮帶的齒輪箱直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)。模頭采用預(yù)分配器均勻地將從各擠出機(jī)出來的熔體流分配到多層環(huán)形流道。多層共擠阻隔膜各層的厚度和分布的精確度由預(yù)分配器、螺旋型芯的設(shè)計(jì)及其加工精度來決定，各層合流處的口模內(nèi)部間隙的精度尤其有著舉足輕重的作用。因?yàn)殚_模力很低，同軸分布的螺旋型芯可精確地保證各層的結(jié)構(gòu)以及厚度分布。優(yōu)化設(shè)計(jì)也能夠保證較短的多層熔體合流路徑，可以顯著減少溫度很高的尼龍（PA）層對其他溫度敏感原料層造成的不良影響。采用旋轉(zhuǎn)牽引系統(tǒng)，可以設(shè)置更小的旋轉(zhuǎn)角度，減少起泡，對于生產(chǎn)平整度要求高的產(chǎn)品有很大的好處。

3 多層共擠吹膜設(shè)備綠色化生態(tài)技術(shù)的科學(xué)發(fā)展

多層共擠吹膜設(shè)備綠色化生態(tài)技術(shù)主要內(nèi)涵：設(shè)備在整個(gè)生命周期內(nèi)，最大限度地減少對環(huán)境的負(fù)面影響，諸如噪音、振動(dòng)、熱、化學(xué)物質(zhì)以及點(diǎn)輻射等對人類健康損害的要素，均不應(yīng)對環(huán)境產(chǎn)生污染和對生態(tài)環(huán)境的破壞，潔凈人類生存環(huán)境的健康化。

多層共擠吹膜設(shè)備在整個(gè)生命周期，即從原材料、成型加工、直至廢棄物再生利用的整個(gè)制造工程中，以及最終處理的生命周期全過程，均不應(yīng)對環(huán)境產(chǎn)生污染和對生態(tài)環(huán)境的破壞。最大限度地減少制造對環(huán)境的負(fù)面影響，諸如噪音、振動(dòng)、熱、化學(xué)物質(zhì)以及各類輻射等對人類健康損害的要素，廢棄物、廢水、廢氣、粉塵排放、高分子材料熱分解等污染排放對環(huán)境的影響，潔凈人類生存環(huán)境的健康化。

3.1 生態(tài)健康化加熱技術(shù)

傳統(tǒng)的電阻絲加熱效率僅為40%～60%，其余的能量以輻射的形式浪費(fèi)到環(huán)境中去，不但浪費(fèi)能量，而且惡化周圍工作環(huán)境，造成環(huán)境污染。生態(tài)健康化的電磁感應(yīng)加熱技術(shù)在多層共擠吹膜設(shè)備上得到推廣應(yīng)用。

電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)。加熱效率能夠達(dá)到90%，降低二氧化碳的排放量。沒有傳統(tǒng)電阻發(fā)熱圈加熱方式輻射到空氣中的能量，可顯著降低環(huán)境溫度。表面的溫度在50°C以下，人體完全可以安全觸摸，完全避免傳統(tǒng)加熱方式帶來的因表面高溫而造成的燒傷、燙傷事故發(fā)生。杜絕了因表面高溫引燃附作物發(fā)生不安全事故。由于表面溫度低，它不會(huì)燒焦吸附在它表面的異物：如塑料顆粒、油污、灰塵等，不會(huì)產(chǎn)生有害氣體，改善了車間的空氣環(huán)境，保證了設(shè)備及員工的安全。電磁感應(yīng)加熱的工作原理是高頻電磁感應(yīng)原理，交變磁場的磁力線通過金屬材料時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，導(dǎo)致金屬材料自行快速發(fā)熱，具有優(yōu)異的節(jié)能、環(huán)保、實(shí)時(shí)的綠色化性能，逐漸在多層共擠薄膜設(shè)備上得到應(yīng)用，明顯表現(xiàn)出了清潔環(huán)境、節(jié)能高效、提高薄膜性能的綠色化性能。

上海新三花薄膜有限公司［2］在塑料吹膜設(shè)備采用電磁感應(yīng)加熱方式，以同機(jī)組、同原料型號、同規(guī)格的薄膜進(jìn)行分析，平均日產(chǎn)量基本相同，耗能由79kWh／h下降為60kWh／h，節(jié)能19kWh／h以每天生產(chǎn)22h、全年生產(chǎn)330天計(jì)算，可節(jié)約用電137940 kWh，相，當(dāng)于全年節(jié)能量約55.73 t標(biāo)準(zhǔn)煤。溫度控制精準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，縱、橫各自的拉伸強(qiáng)度由18MP提高到25MPa、斷裂伸長率由300%提高到450%、落鏢沖擊由100／g提高到200／g。

3.2 生態(tài)健康化驅(qū)動(dòng)技術(shù)［3］

生態(tài)健康化驅(qū)動(dòng)的核心是采用高效率的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)源，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)源高效率意味著能量損耗小，即降低轉(zhuǎn)變?yōu)樵肼暤哪芰?，減少對環(huán)境的噪聲污染。交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行系統(tǒng)，無液壓驅(qū)動(dòng)可能產(chǎn)生的油液污染、噪聲污染，并且動(dòng)態(tài)反映快、大幅度節(jié)能，被稱謂綠色驅(qū)動(dòng)技術(shù)，取代變頻驅(qū)動(dòng)，在多層共擠吹膜設(shè)備上得到推廣應(yīng)用。

低速高力矩的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單螺擠出塑化，實(shí)現(xiàn)低噪聲的高效率動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。江蘇南通三信塑膠裝備科技有限公司低速大扭矩交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單螺桿擠出機(jī)，采用德國包米勒公司最新推出的DST（150）－400系列低速大扭矩交流伺服電機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍為100～300轉(zhuǎn)／每分鐘，其扭矩范圍為110～14752Nm，（涵蓋了11kW－75kW的交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，螺桿直徑35～120mm規(guī)格的擠出機(jī)），交流伺服電機(jī)與主軸連為一體的推力軸承箱（俗稱推力包），不需要減速箱，直接與擠出螺桿相連。湖北輕工機(jī)械股份有限公司是國內(nèi)常規(guī)3～5層共擠吹膜設(shè)備制造的代表，采用包米勒公司的低速高力矩的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)單螺擠出塑化，降低了噪聲，并提高了能效。金明精機(jī)股份有限公司采用法國PARKER公司的低轉(zhuǎn)速、高力矩的電機(jī)取代傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)和齒輪箱，直接驅(qū)動(dòng)螺桿塑化。

加拿大賓頓工程公司FlexWIN收卷機(jī)，交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確的力矩控制，節(jié)省能源。

（未完待續(xù)：見本刊2016年第2期）