CN105034303A - 平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置及其制备方法，采用热收缩薄膜专用的共聚改性PET或PETG，加工生产横向收缩率为50%~78%的聚酯收缩膜。铸片时，双螺杆挤出机熔融塑化的熔体，经计量泵增压后，通过衣架式单层模头挤出，经模口与辊筒间隙处的空气短暂冷却，进入三根平行设置的恒定辊温的压延辊中，成型为一定厚度和宽度的片材；通过导辊、压辊直接进入下一道生产工序，进行拉伸、牵引、收卷、分切、检验、包装，最后得到成品。规避了传统的冷鼓-静电吸附铸片方式中静电吸附力不足的问题，使平膜法聚酯热收缩（标签）膜生产线的生产速度达到80~120米/分，大幅提高了聚酯热收缩膜的生产效率。

Description

平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料薄膜制备领域，尤其涉及平膜法聚酯热收缩膜快速成型装置及其方法。

背景技术

聚酯热收缩膜是20世纪80年代末期由法国、日本、美国等专业薄膜生产厂家研制开发成功的。聚酯热收缩膜具有良好的机械、光学和印刷性能，是当今世界热收缩膜主要品种之一，也是最具发展前景的收缩套标用聚酯热收缩标签膜产品。

聚酯热收缩（标签）膜成型方法有平膜法（流延拉伸）和吹膜法两种。由于聚酯PET熔体粘度和熔体强度较低，加工温度窗口窄，吹膜成型十分困难。目前更多停留在实验研究阶段，少量工业化的生产技术，也只用于小折径的收缩套管膜上。因此，用于收缩标签及其它包装用途的聚酯收缩膜，几乎全部采用平膜法生产。

聚酯热收缩标签膜对收缩率要求较高，一般要大于50%，有些还要大于70%，而且以单向收缩为主。普通PET因为结晶度高，薄膜的热收缩率无法满足收缩套标要求。为了制备具有较大收缩率的聚酯薄膜，目前国内外主要采用共聚改性方法制备热收缩薄膜专用聚酯原料来满足这种要求。共聚单体主要有间苯二甲酸、新戊二醇、1,4-环己烷二甲醇等。通过在常规聚酯分子链中引入上述共聚单体链段，破坏其结晶性，消弱大分子链的刚性，使聚酯的热收缩性能得以提高。

归纳总结国内外不同厂家的改性聚酯平膜法热收缩膜生产线情况，可以分为两类，一类是铸片后，只进行横向拉伸；一类是铸片后，先进行低倍率纵向拉伸，再横向拉伸。

平膜法聚酯热收缩（标签）膜生产工艺流程为：

原辅材料→干燥→输送计量→挤出机塑化→计量泵→模头流延→铸片→纵向拉伸→横向拉伸→牵引→收卷→分切→检验→包装→成品

注：（斜体字工序有些生产线有，有些没有）

由于聚酯PET材料熔体粘度低，平膜法铸片时，多采用单只冷鼓+静电吸附的方法。如图1.所示1-模头2-冷鼓（冷却辊）3-静电丝（带）4-剥离辊5-调节辊6-压辊7-机架

铸片时，高温熔体流延到光洁、低温、高速转动的冷鼓表面后，靠静电吸附力紧贴冷鼓表面，冷却成型为满足工艺要求的均匀厚片。

静电吸附是利用高压发生器产生的几千伏的直流电压，使电极丝与冷鼓分别为负极和正极（冷鼓接地），流延到冷鼓上的厚片，在此高压静电场中，因静电感应而产生电荷取向移动，发生电荷积累而形成界面极化，在厚片厚度方向形成反电场。在异性静电荷相互吸引力作用下，厚片与冷鼓表面紧密吸附贴合在一起，达到排除空气和良好传热的效果。

流延铸片时，如果没有外力作用，一方面经急冷成型的厚片不易贴附于冷鼓表面，另一方面，在厚片与冷鼓之间很容易夹入空气，降低传热效果，严重影响铸片质量。因此，铸片是平膜法聚酯热收缩膜生产中十分重要的工序和环节，是薄膜品质保障的关键。

同时，铸片快慢还决定了薄膜生产速度。从当前实际情况看，铸片速率慢已成为平膜法聚酯热收缩膜生产线速度慢的主要原因和提升瓶颈。研究表明，冷鼓+静电吸附方式的铸片速度取决于厚片与冷鼓之间的静电吸附力。静电吸附力又与PET材料的熔融态比电阻、静电吸附装置的直流电压、电极丝直径以及电极丝与铸片之间距离有关。通过改进和提高静电吸附装置结构和工艺，可以有效提升静电吸附力，但直流电压、电极丝直径以及电极丝与铸片之间的距离的调整都存在一定极限性。实际上，当前的平膜法聚酯热收缩膜生产线，已经将这些因素改进到当前技术的极限水平，很难再进一步提高。因此，要想实现快速生产，单靠静电吸附装置的改进和提高显然是不够的。

但原料中共聚单体的引入，使PET材料的极性降低，熔融比电阻增加，铸片时静电吸附力降低。不仅无法从原料角度加以改进，还进一步加剧了该问题。

这种情况下，为了保证铸片及最终薄膜产品的质量，只有采用低速率的铸片工艺。这就是平膜法聚酯热收缩（标签）膜生产速度缓慢，生产效率低下的主要原因。

目前平膜法聚酯热收缩（标签）膜生产速度在40米/分左右，最高可达60米/分。与BOPET膜的400米/分左右的生产速率相比，差距明显。当然，需要考虑BOPET膜中纵向拉伸带来的3、4倍的速度提升。即使剔除纵向拉伸带来的速率提升因素，当前平膜法聚酯热收缩（标签）膜生产速度也是明显偏低的。

平膜法聚酯热收缩（标签）膜生产线其它工序的机械配置，与普通BOPET膜生产线差别不大，完全可以在更高速度下运行生产，机械速度一般可达到200米/分，甚至更高。因此，铸片工序的低速率是导致平膜法聚酯热收缩膜生产速度慢的关键因素。只要能提高铸片速率，就能彻底解决该生产线速率慢的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种采用压延制片方式替代传统的单冷鼓+静电吸附的铸片成型的平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置及其聚酯热收缩膜的制备方法。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于包括模头、平行三辊、导辊以及压辊，所述平行三辊包括依次并列平行设置的前、中、后辊，中辊轴线固定设置，前后两辊设置为可沿轴线移动，以便调整辊隙的活动连接，模头设置于前、中辊间隙的正上方，导辊平行设置于后辊左侧，压辊平行设置于导辊左侧，压辊包括上下辊，所述平行三辊、导辊以及压辊的下辊的上辊面均位于同一平面。

作为优选，模头末端到前、中辊的中轴线的距离为20~30mm。

作为优选，平行三辊直径相同，直径均为400-500mm，材质为45#钢，表面镀铬，光洁度为0.05~0.1μm。

作为优选，平行三辊均为中空式，带有夹套，通过循环水进行温度控制，辊温控制在35-55℃。

作为优选，导辊设置为4根，材质为45#钢，直径200-300mm。

作为优选，压辊为包胶辊，直径200-300mm。

作为优选，模头为自动调节衣架式单层模头，模唇宽度200-1500mm，口唇开度1.0~3.8mm，调节螺栓20-48个。

为实现本发明目的，提供了一种平膜法聚酯热收缩膜快速铸片成型制备方法，包括以下步骤：

a.将原辅材料进行计量输送、挤出塑化，用计量泵计量输送至模头进行铸片；

b.铸片时，调节模口与辊筒距离为20-30mm，模口间隙为0.13-0.32mm，前中辊、中后辊之间间隙为0.1-0.31mm，前、中、后3辊辊温为35-55℃±1℃,从模头流出的改性聚酯熔体，首先进入到前、中辊间隙中，压延成厚度为0.112-0.28mm左右的片材，片材与前中辊隙接触处保留少量积料，料卷直径为3-5mm左右，转动的中辊，将成型的片材带入中、后辊间隙，并使其包覆后辊，冷却片材另一面，冷却抛光的片材离开后辊后，通过导辊、压辊；

c.直接进入下一道生产工序进行拉伸、牵引、收卷、分切、检验、包装最后得到成品。

本发明有益效果：规避了传统铸片方式中静电吸附力不足的问题，通过辊隙控制成型厚片的厚度，利用三辊成型的双面冷却方式提高冷却效果，铸片速率靠前、中、后3根压延辊转速来调整，在保证产品质量的前提下，使平膜法聚酯热收缩（标签）膜生产线的生产速度达到80~120米/分，大幅提高了聚酯热收缩膜的生产效率。

附图说明

图1为现有技术的流程示意图。

图2为本发明的流程示意图。

具体实施方式

实施例1：

平膜法聚酯热收缩标签膜生产线主要配置情况

薄膜产品宽度4200mm，2台挤出机三层共挤加工成型方式。

主要工序基本配置情况：

(1)原料系统：料仓20m3×3；真空输送能力1000kg/h；矢量计量装置6套。

(2)挤出机：主挤出机，平行双螺杆，螺杆直径120mm，长径比40:1，额定挤出量1000kg/h；辅助挤出机，平行双螺杆，螺杆直径77mm，长径比40:1，额定挤出量200kg/h。

(3)计量泵：主挤出机配套，二齿轮容积式，能力371cm3/rpm；辅助挤出机配套，二齿轮容积式，能力46cm3/rpm。

(4)模头：自动调节衣架式单层模头，模唇宽度1016mm，口唇开度1.0~3.0，调节螺栓40个。

(5)铸片：前、中、后辊，Ф450×1500，45#钢，表面镀铬，光洁度0.07μm，通循环冷却水进行温度控制；导辊，4根，45#钢，Ф250×1500；压辊，2根，包橡胶辊，Ф200×1500。

(6)横向拉伸：拉伸区设置，预热段3段，拉伸段3段，定型段4段，冷却段2段；拉伸比1：3~1：6。

(7)牵引：牵引辊，7根，直径350mm。

(8)收卷：双工位接触和间隙收卷机，收卷宽度4200mm，收卷直径1000mm。

平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，包括模头1、平行三辊2、导辊3以及压辊4，所述平行三辊2包括依次并列平行设置的前、中、后辊（2.1、2.2、2.3），中辊2.2轴线固定设置，前后两辊（2.1、2.3）设置为可沿轴线移动，以便调整辊隙的活动连接，模头1设置于前、中辊（2.1、2.2）间隙的正上方，导辊3平行设置于后辊2.3左侧，压辊4平行设置于导辊3左侧，压辊4包括上下辊（4.1、4.2），所述平行三辊2、导辊3以及压辊4的下辊4.2的上辊面均位于同一平面。模头1末端到前、中辊（2.1、2.2）的中轴线的距离为20~30mm。平行三辊2直径相同，直径均为400-500mm，材质为45#钢，表面镀铬，光洁度为0.05~0.1μm。平行三辊2均为中空式，带有夹套，通过循环水进行温度控制，辊温控制在35-55℃。

生产作业时：将原辅材料进行计量输送、挤出塑化，用计量泵计量输送至模头进行铸片；铸片时，调节模口与辊筒距离为25mm，模口间隙为230μm，前中辊、中后辊之间间隙为210μm，前、中、后3辊辊温为38±1℃,从模头流出的改性聚酯熔体，首先进入到前、中辊间隙中，压延成厚度为210μm左右的片材，片材与前中辊隙接触处保留少量积料，料卷直径为5mm左右，转动的中辊，将成型的片材带入中、后辊间隙，并使其包覆后辊，冷却片材另一面，冷却抛光的片材离开后辊后，通过导辊、压辊；进入下一道生产工序进行拉伸、牵引、收卷、分切、检验、包装最后得到成品。

生产速度及产品指标

生产线速度：115~118米/分。

薄膜产品指标：

厚度：45μm；收缩率：横向75%，纵向1~2%。

Claims (9)

1.平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于包括模头、平行三辊、导辊以及压辊，所述平行三辊包括依次并列平行设置的前、中、后辊，中辊轴线固定设置，前后两辊设置为可沿轴线移动，以便调整辊隙的活动连接，模头设置于前、中辊间隙的正上方，导辊平行设置于后辊左侧，压辊平行设置于导辊左侧，压辊包括上下辊，所述平行三辊、导辊以及压辊的下辊的上辊面均位于同一平面。

2.根据权利要求1所述的平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于模头末端到前、中辊的中轴线的距离为20~30mm。

3.根据权利要求1所述的平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于平行三辊直径相同，直径均为400-500mm，材质为45#钢，表面镀铬，光洁度为0.05~0.1μm。

4.根据权利要求1所述的平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于平行三辊均为中空式，带有夹套，通过循环水进行温度控制，辊温控制在35-55℃。

5.根据权利要求1所述的平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于导辊设置为4根，材质为45#钢，直径200-300mm。

6.根据权利要求1所述的平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于压辊为包胶辊，直径200-300mm。

7.根据权利要求1所述的平膜法聚酯热收缩膜铸片快速成型装置，其特征在于模头为自动调节衣架式单层模头，模唇宽度200-1500mm，口唇开度1.0~3.8mm，调节螺栓20-48个。

8.一种利用权利要求1~6之一平膜法聚酯热收缩膜快速铸片成型制备方法，包括以下步骤：

a.将原辅材料进行计量输送、挤出塑化，用计量泵计量输送至模头进行铸片；

b.铸片时，调节模口与辊筒距离为20-30mm，模口间隙为0.13-0.32mm，前中辊、中后辊之间间隙为0.1-0.31mm，前、中、后3辊辊温为35-55℃±1℃,从模头流出的改性聚酯熔体，首先进入到前、中辊间隙中，压延成厚度为0.112-0.28mm左右的片材，片材与前中辊隙接触处保留少量积料，料卷直径为3-5mm左右，转动的中辊，将成型的片材带入中、后辊间隙，并使其包覆后辊，冷却片材另一面，冷却抛光的片材离开后辊后，通过导辊、压辊；

c.直接进入下一道生产工序进行拉伸、牵引、收卷、分切、检验、包装最后得到成品。

9.根据权利要求1所述的一种平膜法聚酯热收缩膜快速铸片成型装置制备聚酯热收缩膜的方法，其特征在于所采用的聚酯原料为热收缩薄膜用的共聚改性PET或PETG；产品为以横向收缩为主的聚酯收缩膜，横向收缩率为50%~78%。