CN107511994A - 旋转牵引吹膜生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种旋转牵引吹膜生产工艺，在生产过程中，中央控制器根据膜泡上升的竖向速度、牵引夹辊的竖向位置、牵引夹辊绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转的角速度、牵引夹辊的两端点在推算时所处的方位，推算出膜泡上的哪些点在经过牵引夹辊时会被折弯180°而形成为双层塑料膜的侧端点，这些点定义为预备折叠点；当膜泡上的预备折叠点运行经过冷却风环旁边时，使这些预备折叠点对应方位的局部厚度控制机构进行膜泡减厚操作，改变对应方位的局部厚度控制机构的工作参数，这些局部厚度控制机构使对应方位的膜泡厚度降低2.5%～6%。本发明制得的双层塑料膜不但适合进行较大比例的冷拉伸，而且双层塑料膜收卷后，各点厚度累积误差沿卷材轴向呈均匀分布。

Description

旋转牵引吹膜生产工艺

技术领域

本发明属于塑料膜生产工艺的技术领域，具体涉及一种旋转牵引吹膜生产工艺。

背景技术

塑料膜可以由吹膜设备采用吹膜工艺生产，实施吹膜工艺的吹膜设备设有挤出模头，挤出模头设有圆环形挤出口，挤出模头上方设有圆环形的冷却风环。生产时，高温熔融的树脂物料由挤出模头1的圆环形挤出口不断挤出，如图1所示，形成为圆环状的膜泡8，膜泡8挤出后向上运行，在向上运行过程中不断吹胀；膜泡8向上运行经过圆环形的冷却风环10旁边，并接受冷却风环10冷却；之后膜泡8继续向上运行，先经过人字夹板，再运行经过两根牵引夹辊9之间;当膜泡8经过两根牵引夹辊9之间时，圆环状的膜泡8被压扁, 如图2所示，压扁后的膜泡两端点（如图2中的A点、B点所示）被折弯180°，使圆环状的膜泡8被折叠成为双层的塑料膜81，两折弯点形成为双层塑料膜的两侧端点（如图2中的A点、B点所示）；双层的塑料膜最终会被收卷成为卷材。

由于机械设计、机械结构、机械加工等原因，从圆环形挤出口挤出的圆筒状膜泡各点厚薄其实具有差异，例如在射料口对应方位的的膜泡厚度会明显偏厚，而且这种厚度偏差属于系统性误差，即如果膜泡某一方位的点偏厚，则后续出来的膜泡在该方位持续偏厚，所以上述传统方式收卷后的薄膜，如果不加处理，厚点（或称凸点）会在卷材的相同位置逐渐累计叠加，使收卷后的膜卷厚度严重不均匀，产生爆筋现象，收卷质量差。

为了克服上述缺点，人们设计了旋转牵引收卷工艺，使牵引夹辊和人字夹板绕圆环形挤出口中心轴线（如图1中的中心轴线m所示）旋转，即牵引夹辊9相对于吹塑机模头（膜泡）8旋转，这样薄膜厚点在卷材轴向上的分布位置便呈现出波形分布状态，沿卷材的轴向分散开来，由此较好地解决了厚点（或称凸点）系统性误差而带来的收卷累积问题，使薄膜的凸点在卷材的轴向上均匀分布，不会在同一位置累积，避免爆筋，达到收卷平整的目的。旋转牵引装置在诸多中国专利有出现，例如CN201410774285.4、CN201320366814.8、CN02214546.X、CN200410015430.7、CN200920062191.9等中国专利。

塑料膜在制作过程至少需要经过两种阶段的纵向拉伸。第一阶段是热拉伸阶段，发生在从圆环形挤出口挤出之后至牵引夹辊夹紧之前，即在膜泡状态下进行拉伸，且主要发生在刚刚挤出时，这个阶段的物料处于高温状态，因而拉伸所需拉力很小，牵引夹辊对塑料膜所需的夹力也很小。第二阶段是冷拉伸，发生在薄膜经过人字板上方的牵引夹辊之后，这个阶段的拉伸时，物料基本回到常温状态，因而，塑料膜抵抗拉伸变形的力量大，拉伸所需拉力很大，第二阶段的牵引夹辊（这个第二阶段牵引夹辊不是人字板上方的牵引夹辊，而是另外的牵引夹辊）对塑料膜所需的夹力也很大。

现有技术中，第一阶段是热拉伸阶段可以利用牵引夹辊直接将压扁状态的双层塑料膜同时夹紧进行拉伸，而第二阶段却不能利用牵引夹辊直接将压扁状态的双层塑料膜同时夹紧进行纵向拉伸，这主要有以下两方面原因，第一，双层塑料膜的两侧端点被折弯180°，因此折弯点附近的薄膜截面呈U字形(如图2中A点、B点附近的部位所示)，局部截面形状的改变导致局部纵向抗拉强度的改变（增强），使双层薄膜抗拉强度沿着牵引夹辊的轴向呈现出不均匀分布；第二，由于折弯点局部的分子链需要经过较长时间才能完全屈服，在完全屈服之前，折弯点局部尚会呈现一定的弧形，因而折弯点处的薄膜厚度(如图6中的CD所示厚度)要大于单层薄膜厚度的两倍(如图6中的EF所示厚度)，所以，当纵向冷拉伸阶段的牵引夹辊夹紧双层薄膜时，如图6所示，两侧端点处(如图6中的C点、D点所示部位)夹得紧，而中间部位(如图6中的E点、F点所示等部位)由于厚度稍小而夹得稍松，使中间部位夹紧力显得不足，中间部位不能顺利拉伸。

由于上述两方面原因，现有技术中，折叠后的双层塑料膜不能直接进行冷拉伸；当需要对双层薄膜进行冷拉伸之前，需要利用刀片将双层薄膜沿折叠线切开，即分切成为两片独立而不连体的单层薄膜，但是这样一来，又出现新的问题：由于单层薄膜的边缘已经经过剖切，剖切后会使薄膜边缘产生无数锯齿状的微小裂痕伤口，由于这些微小裂痕伤口的存在，导致单层薄膜无法承受较大倍数的拉伸，或者说，当对单层薄膜实施大幅度拉伸时，上述微小裂痕将成为应力集中点，微小裂痕容易成为引子而蔓延成为裂缝，最终可能导致塑料膜被撕裂。

另一方面，图3、图4所示，常规的冷却风环10的中间都设有导风夹层3，导风夹层3在水平投影上的形状呈圆环形，冷却气流从圆环形导风夹层3外围的的进风口1经过径向通道流向达到圆环形的出风口2，从而对膜泡8实施冷却，如图3、图4所示。后来，人们利用冷却风环设计了能对膜泡周向局部位置的厚度进行调节的结构。其中一种结构如图5所示，该结构在圆环形导风夹层3的周向上均匀布置有多个电控元件6（电控元件的数量一般多于三十六个，甚至可达两三百个），电控元件可以为电热元件或电动阀门，各个电控元件独立控制，并利用多片分隔板4将圆环形导风夹层从周向上均匀分隔为多个径向通道5，每个电控元件6对应控制一个径向通道5的气流温度或流量（流速）。工作时，冷却气流从圆环形的进风口1经过各径向通道5达到圆环形的出风口2，对膜泡8周向各点温度实施控制，而且各径向通道的电控元件分别独立控制，从而将相应方位的径向通道的冷却气流进行不同程度的加热或控制流量，使相应方位的冷却气流的温度或流速发生不同程度的改变，进而使膜泡8相应方位上的点温度不同程度的改变，于是膜泡吹胀时，局部点吹胀变薄的比例相对于其它部位发生差异，使该局部点吹胀变薄的程度相对于其它部位发生差异，由此实现对周向局部某个点或某些点的厚度进行差异化地独立调控。上述对周向局部某些位置的厚度进行差异化调控的结构称为局部厚度控制机构。局部厚度控制机构能对膜泡周向上的不同点同时实施不同比例地厚度调节。当局部厚度控制机构的电控元件改变工作参数，使该局部厚度控制机构对应方位的冷却气流降温或加速时，对应方位的膜泡点温度降低，对应方位的膜泡厚度变大，此种过程称为膜泡增厚操作。当局部厚度控制机构的电控元件改变工作参数，使该局部厚度控制机构对应方位的冷却气流升温或减速时，对应方位的膜泡点温度升高，对应方位的膜泡厚度变小，此种过程称为膜泡减厚操作。所谓局部厚度控制机构的工作参数，对于依靠电热元件工作的机构而言，是指电热元件的功率；对于依靠阀门工作的机构而言，是指阀门的开口大小或开闭状态。上述气流速度可以减为零，即阀门完全关闭。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种旋转牵引吹膜生产工艺 ，它制得的双层塑料膜不但适合进行较大比例的冷拉伸，而且双层塑料膜收卷后，各点厚度累积误差沿卷材轴向呈均匀分布。

其目的可以按以下方案实现：一种旋转牵引吹膜生产工艺，采用的吹膜生产设备设有挤出模头，挤出模头设有圆环形挤出口，挤出模头上方设有圆环形的冷却风环，冷却风环上方设有人字形夹板和成对配合的两根牵引夹辊； 包括以下步骤：

（1）、挤出模头的圆环形挤出口不断挤出圆环状的膜泡，膜泡挤出后不断吹胀；

（2）、膜泡向上运行经过圆环形的冷却风环旁边，并接受冷却风环冷却；

（3）、膜泡继续向上运行，先经过人字夹板，之后运行经过两根牵引夹辊之间,当膜泡经过两根牵引夹辊之间时，圆环状的膜泡被压扁, 压扁后的膜泡两端点被折弯180°，圆环状的膜泡被折叠成为双层的塑料膜，折弯点形成为双层塑料膜的侧端点，在此过程中，人字夹板和牵引夹辊不断绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转，使双层塑料膜的侧端点相对于圆环形挤出口的中心轴线所处方位不断发生变化；

其特征在于：所采用的冷却风环由多片分隔板分隔成为至少三十六个径向通道，各个径向通道沿冷却风环的周向均匀布置，每个径向通道都设有局部厚度控制机构，各个局部厚度控制机构的工作参数由中央控制器独立控制；在上述步骤（2）中，中央控制器根据膜泡上升的竖向速度、牵引夹辊的竖向位置、牵引夹辊绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转的角速度、牵引夹辊的两端点在推算时所处的方位，推算出膜泡上的哪些点在经过牵引夹辊时会被折弯180°而形成为双层塑料膜的侧端点，这些点定义为预备折叠点；当膜泡上的预备折叠点运行经过冷却风环旁边时，使这些预备折叠点对应方位的局部厚度控制机构进行膜泡减厚操作，改变对应方位的局部厚度控制机构的工作参数，这些局部厚度控制机构使对应方位的膜泡厚度降低2.5%～6%。

本发明具有以下优点和效果：

一、本发明制得的双层塑料膜收卷后，各点厚度累积误差沿卷材轴向呈均匀分布，而且本发明在旋转牵引过程中，尽管预备折叠点的方位不断变换，但本发明都能使预备折叠点的膜泡厚度相比其它部位降低，因此，与传统技术比较，本发明可以使折扁后的双层塑料膜的侧端点厚度相对降低，进而使双层塑料膜的侧端点的抗拉强度相应降低，而且可以使双层塑料膜侧端点的厚度不大于中间部位的厚度，进而，本发明工艺制得的双层塑料膜需要进行纵向冷拉伸时，可以利用牵引夹辊直接牵引而进行冷拉伸，而不必先将双层塑料膜剖切成为两片的分体的单层薄膜，进而可以避免由于塑料膜存在剖切线的锯齿状微小裂痕伤口而无法承受大幅度纵向拉伸的问题。总而言之，本发明工艺制得的双层塑料膜适合进行较大比例的纵向冷拉伸。

附图说明

图1是吹膜生产过程的总体示意图。

图2是圆环状的膜泡被折叠成为双层塑料膜的过程示意图。

图3是冷却风环对膜泡实施冷却的结构原理示意图。

图4是图3中各主要部件的水平投影位置关系示意图。

图5是局部厚度控制机构的原理示意图。

图6是牵引夹辊夹紧传统生产工艺制得的双层薄膜时的状态示意图。

图7是牵引夹辊端点的定义示意图。

具体实施方式

一种旋转牵引吹膜生产工艺，采用的吹膜生产设备设有挤出模头，挤出模头设有圆环形挤出口，挤出模头上方设有圆环形的冷却风环，冷却风环上方设有人字形夹板和成对配合的两根牵引夹辊（第一对牵引夹辊），第一对牵引夹辊的下游还设有第二对牵引夹辊；所采用的冷却风环由七十二片分隔板4分隔成为至少七十二个径向通道5，各个径向通道5沿冷却风环10的周向均匀布置，每个径向通道5设有局部厚度控制机构6，各个局部厚度控制机构的工作参数由中央控制器独立控制；局部厚度控制机构具体采用电热元件6，类似于图5所示； 包括以下步骤：

（1）、挤出模头的圆环形挤出口不断挤出圆环状的膜泡，膜泡挤出后不断吹胀；

（2）、膜泡向上运行经过圆环形的冷却风环旁边，并接受冷却风环冷却；中央控制器根据膜泡上升的竖向速度、第一对牵引夹辊的竖向位置、第一对牵引夹辊绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转的角速度、第一对牵引夹辊的两端点在推算时所处的方位，推算出膜泡上的哪些点在经过第一对牵引夹辊时会被折弯180°而形成为双层塑料膜的两侧端点，这些点定义为预备折叠点；

当膜泡上的预备折叠点运行经过冷却风环旁边时，使这些预备折叠点对应方位的局部厚度控制机构进行膜泡减厚操作，改变对应方位的局部厚度控制机构的工作参数，电热元件加大电热功率，这些局部厚度控制机构使对应方位的局部膜泡厚度降低的幅度为4%；

（3）、膜泡继续向上运行，先经过人字夹板，之后运行经过第一对牵引夹辊的两根牵引夹辊之间,当膜泡经过第一对牵引夹辊的两根牵引夹辊之间时，圆环状的膜泡被压扁, 压扁后的膜泡两端点被折弯180°，折弯点即是原来的预备折叠点，圆环状的膜泡被折叠成为双层的塑料膜，折弯点形成为双层塑料膜的侧端点，在此过程中，人字夹板和第一对牵引夹辊不断绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转，使双层塑料膜的侧端点相对于圆环形挤出口的中心轴线所处方位不断发生变化；此后，双层塑料膜往第一对牵引夹辊的下游运行，在此后的运行过程中，再利用另一对牵引夹辊（第二对牵引夹辊）对双层塑料膜进行纵向冷拉伸。

上述步骤（2）中，推算预备折叠点位置的几何原理是：圆环状的膜泡连续挤出后即是圆筒状的膜泡，在某一具体时刻，圆筒状的膜泡每个点的位置可以用两个参数（d,β）来限定,其中，d代表该点与第一对牵引夹辊之间的竖向距离，β代表该点相对于圆环形挤出口的中心轴线所处的方位角，设膜泡上升的竖向速度为v、第一对牵引夹辊绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转的角速度为ω、第一对牵引夹辊的其中一个端点在推算时相对于圆环形挤出口的中心轴线的所处方位角为θ，另一端点在推算时相对于圆环形挤出口的中心轴线的所处方位角为180°+θ，则预备折叠点位置的两个参数（d,β）符合以下两条方程之一：θ=β +dω/v，θ+180°=β +dω/v，反之，凡是参数（d,β）符合上述两条方程之一的点即为预备折叠点。图7所示，由于第一对牵引夹辊包括有两根牵引夹辊，因此，第一对牵引夹辊的某一侧的端点是指该两根牵引夹辊位于同一侧的两个端点之间的中间点，例如，在图7中，其中一根牵引夹辊9的右侧端点为M点，另一根牵引夹辊9的右侧端点为N点，则第一对牵引夹辊的右侧端点是指M点和N点的中间点G点。第一对牵引夹辊的左侧端点H同理。第一对牵引夹辊的左侧端点H和牵引夹辊的右侧端点G相对于圆环形挤出口的中心轴线（图7中用O点表示）的所处方位角相差180°

上述实施例中，局部厚度控制机构可以改为采用控制冷却气流大小的阀门，每个阀门对应控制冷却风环的其中一个径向通道的打开程度；当局部厚度控制机构进行膜泡减厚操作时，阀门的打开程度减少，使冷却气流减少，于是对应方位的膜泡温度升高，膜泡厚度随之降低。

上述实施例中，局部厚度控制机构的数量可以改为36个，或者48个，或者108个，等等。

上述实施例中，局部厚度控制机构使对应方位的膜泡厚度降低的幅度可以改为2.5%，或者5%，或者6%，等等。

本申请文件中，所谓上游、下游，是根据塑料膜行进的路径确定的，塑料膜由上游向下游行进。

Claims (2)

1.一种旋转牵引吹膜生产工艺，采用的吹膜生产设备设有挤出模头，挤出模头设有圆环形挤出口，挤出模头上方设有圆环形的冷却风环，冷却风环上方设有人字形夹板和成对配合的两根牵引夹辊； 包括以下步骤包括以下步骤：

（1）、挤出模头的圆环形挤出口不断挤出圆环状的膜泡，膜泡挤出后不断吹胀；

（2）、膜泡向上运行经过圆环形的冷却风环旁边，并接受冷却风环冷却；

（3）、膜泡继续向上运行，先经过人字夹板，之后运行经过两根牵引夹辊之间,当膜泡经过两根牵引夹辊之间时，圆环状的膜泡被压扁, 压扁后的膜泡两端点被折弯180°，圆环状的膜泡被折叠成为双层的塑料膜，折弯点形成为双层塑料膜的侧端点，在此过程中，人字夹板和牵引夹辊不断绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转，使双层塑料膜的侧端点相对于圆环形挤出口的中心轴线所处方位不断发生变化；

其特征在于其特征在于：所采用的冷却风环由多片分隔板分隔成为至少三十六个径向通道，各个径向通道沿冷却风环的周向均匀布置，每个径向通道都设有局部厚度控制机构，各个局部厚度控制机构的工作参数由中央控制器独立控制；在上述步骤（2）中，中央控制器根据膜泡上升的竖向速度、牵引夹辊的竖向位置、牵引夹辊绕圆环形挤出口的中心轴线水平旋转的角速度、牵引夹辊的两端点在推算时所处的方位，推算出膜泡上的哪些点在经过牵引夹辊时会被折弯180°而形成为双层塑料膜的侧端点，这些点定义为预备折叠点；当膜泡上的预备折叠点运行经过冷却风环旁边时，使这些预备折叠点对应方位的局部厚度控制机构进行膜泡减厚操作，改变对应方位的局部厚度控制机构的工作参数，这些局部厚度控制机构使对应方位的局部膜泡厚度降低2.5%～6%。

2. 根据权利要求1的旋转牵引吹膜生产工艺，其特征在于其特征在于：在所述两根牵引夹辊的下游还设有第二对牵引夹辊；在上述第（3）步骤中，当冷却风环上方的两根牵引夹辊将圆环状的膜泡压扁成为双层塑料膜之后，第二对牵引夹辊对双层塑料膜进行纵向冷拉伸。