CN114633463B - 一种高分子bopa薄膜材料加工系统和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子BOPA薄膜材料加工系统和加工方法，属于高分子膜材料成型技术领域，包括工业气泵、输入搅拌器、吹塑构件、成型构件和喷料机头，工业气泵与吹塑构件连通，以便在吹塑构件上输出强气流。吹塑构件固定设置在成型构件下端，成型构件的上端设置有喷料机头，喷料机头向外喷射伞状熔融物料，熔融物料受到压缩气流的作用向成型构件膨胀，继而贴敷在冷却釜的内壁上，同时工业气泵向冷却釜外壁喷射压缩气流，以风冷的方式进行降温，熔融物料在接触冷却釜内壁的过程中遇冷收缩凝固。本发明设计合理，有效的简化了工艺，提高了产品质量，解决了由于生产铸片过高的拉伸幅度致使容易出现弓形效应的现象，导致薄膜的收缩率不均衡的问题。

Description

一种高分子BOPA薄膜材料加工系统和加工方法

技术领域

本发明涉及高分子膜材料加工机械技术领域，具体涉及一种高分子BOPA薄膜材料加工系统和加工方法。

背景技术

BOPA是双向拉伸尼龙薄膜（Biaxially oriented polyamide (nylon) film）的英文简称，双向拉伸尼龙薄膜（BOPA）是生产各种复合包装材料的重要材料，成为继BOPP、BOPET薄膜之后的第三大包装材料。

目前处理此种薄膜主要采用的是管膜拉伸法和平面双向拉伸法两种工艺，其中管膜法的原理是先挤出一管状物，厚度为薄膜产品的40-50倍，然后水浴冷却管状物，然后通过吹塑泡管同时对薄膜进行纵向和横向进行拉伸来实现。平面拉伸法则是将高分子聚合物的熔融体通过机头制成片材或厚膜，然后在专用的拉伸机内，在一定的温度和速度的条件下，向垂直的两个方向进行拉伸，并经过适当的冷热处理或特殊加工（如电晕等）制成薄膜。

总的来讲两种工艺的优缺点比较，管膜法工艺制成的薄膜性能均匀、收缩率低，工艺简单，但厚度均匀性差，难以精确控制拉伸比，而平面拉伸法工艺的过程大致为：原料干燥→熔融挤出→冷却铸片→铸片测厚→拉伸→热定型→薄膜测厚→牵引、切边→收卷→分切→包装入库。通过平面拉伸法工艺生产的薄膜由于纵横向拉伸的分开及拉力不均的原因，容易出现弓形效应的现象，导致薄膜的收缩率不均衡的问题。

我方通过对这两种工艺进行比较研究，认为平面拉伸法工艺造成薄膜的收缩率不均衡的原因主要在于熔融物料挤出冷却形成的铸片本身的性能不够均匀，因此可以通过借鉴管膜法的工艺来生产冷却铸片，从而起到缓解薄膜的收缩率不均衡的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种高分子BOPA薄膜材料加工系统和加工方法，以解决在平面拉伸法工艺中由于熔融物料挤出冷却形成的铸片的性能不够均匀，而导致薄膜的收缩率不均衡的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，

本发明提供了一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，包括工业气泵、输入搅拌器、吹塑构件、成型构件和喷料机头，所述工业气泵与吹塑构件连通，所述吹塑构件固定设置在成型构件下端，所述成型构件的上端设置有喷料机头，所述喷料机头与输入搅拌器连通。

进一步的，所述喷料机头包括调节丝杠、端盖、机头体、口模构件和喷料调节器，所述输入搅拌器与机头体连通，所述机头体上端与端盖螺接固定，所述端盖上插设有调节丝杠，所述调节丝杠与喷料调节器螺纹传动连接，所述喷料调节器插设在机头体内，所述机头体下端与口模构件焊接固定。

进一步的，所述机头体包括导向条、输料管、注料管、导向管和出料孔，所述喷料调节器滑动设置在导向条上，所述导向条设置在导向管内壁上，所述导向管设置在注料管的轴线处，所述注料管底部设置有出料孔，所述出料孔与注料管连通，所述注料管外壁对称设置有一对输料管，一对所述输料管与注料管连通。

进一步的，所述口模构件包括法兰盘、口模和喷料口，所述注料管与口模焊接连通，所述口模呈倒漏斗型，所述口模的上端设置有法兰盘，所述口模的下端设置有喷料口。

进一步的，所述喷料调节器包括螺纹管、导槽、锥形体、内螺纹和托槽，所述导向条滑动设置在导槽内，所述导槽设置在螺纹管的外壁，所述螺纹管内壁设置有内螺纹，所述螺纹管端部与锥形体一体相连，所述锥形体的底部设置有托槽，所述托槽与螺纹管连通；

所述调节丝杠包括托块、丝杠和手轮，所述托槽与托块相抵，所述托块设置在丝杠的一端，所述丝杠的另一端与手轮一体相连。

进一步的，所述吹塑构件包括输气管、锥形喷口、裁切刃和螺接固定环，所述成型构件的底部安装有螺接固定环，所述螺接固定环外侧对称设置有一对输气管，所述螺接固定环内侧设置有锥形喷口，所述锥形喷口底部对称设置有一对裁切刃，一对所述裁切刃设置在锥形喷口与螺接固定环之间，所述锥形喷口与螺接固定环之间留有空隙。

进一步的，所述成型构件包括注料口、散热片、冷却釜和法兰底座，所述螺接固定环与法兰底座螺接固定，所述法兰底座设置在冷却釜底部，所述冷却釜的外壁设置有散热片，所述冷却釜的顶部设置有注料口。

进一步的，所述输入搅拌器包括输入管、搅拌器、螺杆泵和混料筒，所述输料管与输入管一端固定连通，所述输入管的另一端与螺杆泵连通，所述螺杆泵与混料筒固定连通，所述混料筒上端设置有搅拌器。

进一步的，所述工业气泵包括风机、发动机、出气管、储气筒和脚轮，一对所述输气管与出气管连通，所述出气管与储气筒连通，所述储气筒下端端安装有脚轮，所述储气筒上端安装有风机和发动机，所述发动机与风机传动连接，所述风机与储气筒连通。

根据本发明的第二方面，

本发明公开了一种高分子BOPA薄膜材料加工方法，应用如上所提出的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，遵从以下步骤；

S1.熔融物料和填料装入所述混料筒，经过所述搅拌器搅拌混合，通过所述螺杆泵输入机头体内；

S2.混合物料进入所述机头体后，进入到所述口模构件内，然后穿过所述口模构件与喷料调节器之间的空隙，进入所述冷却釜；

S3.所述出气管向锥形喷口通入压缩空气，压缩空气使得喷出的混合物料凝固成片状同时向外膨胀，半凝固状态下的混合物料与所述冷却釜的内壁接触滑动并沿冷却釜向下延伸；

S4.凝固后的混合物料呈管状从锥形喷口与螺接固定环之间的空隙流出，通过裁切刃平分成两片。

本发明具有如下优点：

目前现有技术生产薄膜的方式，主要是将熔融挤出的物料冷却挤压成铸片，在测定厚度后向四周拉伸后片状物料厚度大幅降低，在经过后续处理形成薄膜，由于物料形成的铸片厚度不可能很薄，因此需要后续拉伸的幅度比较高，但是因此也导致了此种工艺的难度较高，需要较高的投资，并且还会产生边角料损失的问题，还有过高的拉伸幅度还会容易出现弓形效应的现象，导致薄膜的收缩率不均衡。而在本技术方案中，则通过借鉴管膜拉伸法的工艺，通过机头体在冷却釜内散射熔融物料，熔融物料在冷却釜内壁上冷却凝固，同时锥形喷口也喷射压缩气流起到定型以及冷却的作用，机头体用于调节片状物料的厚度，由此在生产工艺上具有更好的灵活性，通过此种工艺生产可以有效将铸片厚度降低，继而进一步降低后续拉伸铸片的幅度，由此来解决由于铸片过高的拉伸幅度致使容易出现弓形效应的现象，从而导致薄膜的收缩率不均衡的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的立体图；

图2为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的工业气泵立体图；

图3为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的机头体立体图；

图4为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的调节丝杠立体图；

图5为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的喷料机头立体图；

图6为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的成型构件立体图；

图7为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的吹塑构件立体图；

图8为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的输入搅拌器立体图；

图9为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的喷料调节器立体图；

图10为本发明提供的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统的口模构件立体透视图；

图中：1工业气泵；11风机；12发动机；13出气管；14储气筒；15脚轮；2输入搅拌器；21输入管；22搅拌器；23螺杆泵；24混料筒；3吹塑构件；31输气管；32锥形喷口；33裁切刃；34螺接固定环；4成型构件；41注料口；42散热片；43冷却釜；44法兰底座；5喷料机头；51调节丝杠；511托块；512丝杠；513手轮；52端盖；53机头体；531导向条；532输料管；533注料管；534导向管；535出料孔；54口模构件；541法兰盘；542口模；543喷料口；55喷料调节器；551螺纹管；552导槽；553锥形体；554内螺纹；555托槽。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-10，本发明公开了一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，包括工业气泵1、输入搅拌器2、吹塑构件3、成型构件4和喷料机头5，工业气泵1与吹塑构件3连通，以便在吹塑构件3上输出强气流。吹塑构件3固定设置在成型构件4下端，成型构件4的上端设置有喷料机头5，喷料机头5向外喷射伞状熔融物料，熔融物料受到压缩气流的作用向成型构件4膨胀，继而贴敷在冷却釜43的内壁上，同时工业气泵1向冷却釜43外壁喷射压缩气流，从而以风冷的方式进行降温，由此，熔融物料在接触冷却釜43内壁的过程中遇冷收缩凝固，使得物料向半凝固状态转变，半凝固状态的物料与冷却釜43的内壁相接触并向下滑动。喷料机头5与输入搅拌器2连通，输入搅拌器2用于搅拌高分子材料和填料，从而使其充分混合并将物料充入喷料机头5中挤压成型。

根据本发明提出的一个具体实施例，喷料机头5包括调节丝杠51、端盖52、机头体53、口模构件54和喷料调节器55，输入搅拌器2与机头体53连通，以便将物料输入机头体53中，机头体53上端与端盖52螺接固定，如图5所示，端盖52上插设有调节丝杠51，调节丝杠51与喷料调节器55螺纹传动连接，当转动调节丝杠51时，由于喷料调节器55插设在机头体53内，喷料调节器55即可在机头体53内移动，由于机头体53下端与口模构件54焊接固定，当熔融物料从口模构件54涌出时，通过调节喷料调节器55与口模构件54之间空隙的距离即可对喷出薄膜的厚度进行调节。

根据本发明提出的一个具体实施例，机头体53包括导向条531、输料管532、注料管533、导向管534和出料孔535，喷料调节器55滑动设置在导向条531上，导向条531设置在导向管534内壁上，导向条531的位置竖直向下与导槽552实现配合形成直线副，从而为螺纹管551起到导向作用。导向管534设置在注料管533的轴线处，注料管533底部设置有出料孔535，出料孔535与注料管533连通。并且注料管533外壁对称设置有一对输料管532，一对输料管532与注料管533连通。由此使得输料管532输入的熔融物料最终汇聚在导向管534和注料管533之间的夹层中，并通过出料孔535将熔融物料集中到口模构件54内。

根据本发明提出的一个具体实施例，口模构件54包括法兰盘541、口模542和喷料口543，注料管533与口模542焊接连通，以便于将熔融物料通过出料孔535注入口模542内。如图10所示，口模542呈倒漏斗型，在设备装配时，口模542底部与锥形体553的上端面相抵，由此由于口模542的下端设置有喷料口543，在喷料口543向下喷料时，熔融物料即可沿锥形体553呈伞状均匀向外散开，并在空气中充分散热，从而使得物料的黏度得到提高形成半凝固状态的片状物料，便于后期成型。口模542的上端设置有法兰盘541，法兰盘541与法兰底座44螺接密封连接以起到固定作用。

根据本发明提出的一个具体实施例，喷料调节器55包括螺纹管551、导槽552、锥形体553、内螺纹554和托槽555，导向条531滑动设置在导槽552内，导槽552设置在螺纹管551的外壁，由此使得螺纹管551只能沿导向条531移动，螺纹管551内壁设置有内螺纹554，内螺纹554与丝杠512组成螺旋副，当丝杠512转动时螺纹管551就会在导向管534内做直线移动，而由于螺纹管551端部与锥形体553一体相连，由此即可调节锥形体553的位置，从而调节锥形喷口32与螺接固定环34之间空隙的距离，继而对薄膜的初始厚度进行调整。锥形体553的底部设置有托槽555，托槽555与螺纹管551连通，托槽555与托块511相抵，防止锥形体553脱落。托块511设置在丝杠512的一端，丝杠512的另一端与手轮513一体相连。由此通过转动手轮513即可带动丝杠512转动，由此完成对锥形体553位置的调整。

根据本发明提出的一个具体实施例，吹塑构件3包括输气管31、锥形喷口32、裁切刃33和螺接固定环34，成型构件4的底部安装有螺接固定环34，螺接固定环34外侧对称设置有一对输气管31，螺接固定环34内侧设置有锥形喷口32，输气管31直接向锥形喷口32内输入压缩空气，从而使得锥形喷口32上端输出强气流，迫使物料向外扩展膨胀并且凝固定型形成管状薄膜，由于锥形喷口32底部对称设置有一对裁切刃33，锥形喷口32与螺接固定环34之间留有空隙。一对裁切刃33就设置在锥形喷口32与螺接固定环34之间的空隙内，以便于管状薄膜通过，从而使得管状的物料薄膜通过裁切刃33而形成薄片。

根据本发明提出的一个具体实施例，成型构件4通过铸造工艺一体成型，成型构件4包括注料口41、散热片42、冷却釜43和法兰底座44，螺接固定环34与法兰底座44螺接固定，法兰底座44设置在冷却釜43底部，冷却釜43的外壁设置有散热片42，通过提高与空气接触面积的方式，提高物料冷却凝固的效果。冷却釜43的顶部设置有注料口41，注料口41与口模构件54连通，由此可以使得物料直接散射在冷却釜43内冷却凝固成型，更进一步的，出气管13通过管道可以将压缩空气吹到散热片42上，由此加快空气流动，提高冷却定型的效果。

根据本发明提出的一个具体实施例，输入搅拌器2包括输入管21、搅拌器22、螺杆泵23和混料筒24，输料管532与输入管21一端固定连通，输入管21的另一端与螺杆泵23连通，螺杆泵23与混料筒24固定连通，混料筒24上端设置有搅拌器22。在使用时，具体工艺步骤，需要将物料与填料充分混合，并通过螺杆泵23将混合的物料输入到机头体53内通过挤压初步成型，在通过冷却釜43以及锥形喷口32，使得物料最终成型，最后将成型的物料薄片放入清洗剂中清洗掉填料，留下空穴，从而起到过滤的作用。

根据本发明提出的一个具体实施例，工业气泵1包括风机11、发动机12、出气管13、储气筒14和脚轮15，一对输气管31与出气管13连通，出气管13与储气筒14连通，储气筒14下端端安装有脚轮15，以便于机动。储气筒14上端安装有风机11和发动机12，发动机12与风机11传动连接，风机11与储气筒14连通，通过带动风机11向储气筒14注入空气气流使得储气筒14压力提高从而稳定向外输出强气流。

实施例2

一种高分子BOPA薄膜材料加工方法，应用如上所提出的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，遵从以下步骤；

S1.熔融物料和填料装入所述混料筒24，经过所述搅拌器22搅拌混合，通过所述螺杆泵23输入机头体53内；

S2.混合物料进入所述机头体53后，进入到所述口模构件54内，然后穿过所述口模构件54与喷料调节器55之间的空隙，进入所述冷却釜43；

S3.所述出气管13向锥形喷口32通入压缩空气，压缩空气使得喷出的混合物料凝固成片状同时向外膨胀，半凝固状态下的混合物料与所述冷却釜43的内壁接触滑动并沿冷却釜43向下延伸；

S4.凝固后的混合物料呈管状从锥形喷口32与螺接固定环34之间的空隙流出，通过裁切刃33平分成两片。

本发明的使用过程如下：

本发明公开了一种高分子BOPA薄膜材料加工系统和加工方法，其具体使用时，首先熔融物料与填料共同注入混料筒24内，经过搅拌器22充分混合后，利用螺杆泵23输入到机头体53内，然后熔融物料从输料管532从两侧进入注料管533内，然后经出料孔535流入口模构件54内，经过挤压向外以片状环形散射到冷却釜43内，冷却釜43利用气冷的方式散热为熔融物料降温，使其凝固定型，同时锥形喷口32向上喷射压缩气流，使得处于半凝固状态的物料的厚度进一步缩小，同时也加快物料的冷却凝固速度，最终使得凝固的物料薄片从从锥形喷口32与螺接固定环34之间的空隙流出，通过裁切刃33平分成两片。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，其特征在于，包括工业气泵（1）、输入搅拌器（2）、吹塑构件（3）、成型构件（4）和喷料机头（5），所述工业气泵（1）与吹塑构件（3）连通，所述吹塑构件（3）固定设置在成型构件（4）下端，所述成型构件（4）的上端设置有喷料机头（5），所述喷料机头（5）与输入搅拌器（2）连通；

所述喷料机头（5）包括调节丝杠（51）、端盖（52）、机头体（53）、口模构件（54）和喷料调节器（55），所述输入搅拌器（2）与机头体（53）连通，所述机头体（53）上端与端盖（52）螺接固定，所述端盖（52）上插设有调节丝杠（51），所述调节丝杠（51）与喷料调节器（55）螺纹传动连接，所述喷料调节器（55）插设在机头体（53）内，所述机头体（53）下端与口模构件（54）焊接固定；

所述机头体（53）包括导向条（531）、输料管（532）、注料管（533）、导向管（534）和出料孔（535），所述喷料调节器（55）滑动设置在导向条（531）上，所述导向条（531）设置在导向管（534）内壁上，所述导向管（534）设置在注料管（533）的轴线处，所述注料管（533）底部设置有出料孔（535），所述出料孔（535）与注料管（533）连通，所述注料管（533）外壁对称设置有一对输料管（532），一对所述输料管（532）与注料管（533）连通；

所述口模构件（54）包括法兰盘（541）、口模（542）和喷料口（543），所述注料管（533）与口模（542）焊接连通，所述口模（542）呈倒漏斗型，所述口模（542）的上端设置有法兰盘（541），所述口模（542）的下端设置有喷料口（543）；

所述喷料调节器（55）包括螺纹管（551）、导槽（552）、锥形体（553）、内螺纹（554）和托槽（555），所述导向条（531）滑动设置在导槽（552）内，所述导槽（552）设置在螺纹管（551）的外壁，所述螺纹管（551）内壁设置有内螺纹（554），所述螺纹管（551）端部与锥形体（553）一体相连，所述锥形体（553）的底部设置有托槽（555），所述托槽（555）与螺纹管（551）连通；

所述调节丝杠（51）包括托块（511）、丝杠（512）和手轮（513），所述托槽（555）与托块（511）相抵，所述托块（511）设置在丝杠（512）的一端，所述丝杠（512）的另一端与手轮（513）一体相连；

所述吹塑构件（3）包括输气管（31）、锥形喷口（32）、裁切刃（33）和螺接固定环（34），所述成型构件（4）的底部安装有螺接固定环（34），所述螺接固定环（34）外侧对称设置有一对输气管（31），所述螺接固定环（34）内侧设置有锥形喷口（32），所述锥形喷口（32）底部对称设置有一对裁切刃（33），一对所述裁切刃（33）设置在锥形喷口（32）与螺接固定环（34）之间，所述锥形喷口（32）与螺接固定环（34）之间留有空隙；

所述成型构件（4）包括注料口（41）、散热片（42）、冷却釜（43）和法兰底座（44），所述螺接固定环（34）与法兰底座（44）螺接固定，所述法兰底座（44）设置在冷却釜（43）底部，所述冷却釜（43）的外壁设置有散热片（42），所述冷却釜（43）的顶部设置有注料口（41）。

2.如权利要求1所述的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，其特征在于，所述输入搅拌器（2）包括输入管（21）、搅拌器（22）、螺杆泵（23）和混料筒（24），所述输料管（532）与输入管（21）一端固定连通，所述输入管（21）的另一端与螺杆泵（23）连通，所述螺杆泵（23）与混料筒（24）固定连通，所述混料筒（24）上端设置有搅拌器（22）。

3.如权利要求2所述的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，其特征在于，所述工业气泵（1）包括风机（11）、发动机（12）、出气管（13）、储气筒（14）和脚轮（15），一对所述输气管（31）与出气管（13）连通，所述出气管（13）与储气筒（14）连通，所述储气筒（14）下端端安装有脚轮（15），所述储气筒（14）上端安装有风机（11）和发动机（12），所述发动机（12）与风机（11）传动连接，所述风机（11）与储气筒（14）连通。

4.一种高分子BOPA薄膜材料加工方法，应用如权利要求3所提出的一种高分子BOPA薄膜材料加工系统，其特征在于，遵从以下步骤；

S1.熔融物料和填料装入所述混料筒（24），经过所述搅拌器（22）搅拌混合，通过所述螺杆泵（23）输入机头体（53）内；

S2.混合物料进入所述机头体（53）后，进入到所述口模构件（54）内，然后穿过所述口模构件（54）与喷料调节器（55）之间的空隙，进入所述冷却釜（43）；

S3.所述出气管（13）向锥形喷口（32）通入压缩空气，压缩空气使得喷出的混合物料凝固成片状同时向外膨胀，半凝固状态下的混合物料与所述冷却釜（43）的内壁接触滑动并沿冷却釜（43）向下延伸；

S4.凝固后的混合物料呈管状从锥形喷口（32）与螺接固定环（34）之间的空隙流出，通过裁切刃（33）平分成两片。

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