CN116135756A - 一种新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水溶性薄膜卷技术领域，且公开了一种新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法，包括以下步骤：步骤1、水溶性薄膜卷解卷时在解卷处增加薄膜干燥箱，且薄膜干燥箱的底端设有加热管与反光罩，调节薄膜干燥箱中的加热温度为40℃、50℃、60℃、加热热风速度1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s三挡以及干燥位置，本发明通过对水溶性薄膜卷进行干燥处理，可以防止空气中的水分进入到水溶性薄膜卷内，避免水溶性薄膜与水反应而溶解，且控制其加热温度、热风风速、加热位置，保证其具有原本的水溶性性能的同时具有较好的外观质量，此时水溶性薄膜卷可以进行快速解卷而不会断裂，对水溶性薄膜的组成原料含量进行限定，此时水溶性薄膜具有足够的强度与抗拉强度。

Description

一种新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法

技术领域

本发明涉及水溶性薄膜卷技术领域，更具体地涉及一种新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法。

背景技术

水溶性薄膜采用能够在水中迅速溶解的水溶性高分子材料，通过特定的成膜工艺制作而成，是一种水溶性的可降解的新颖的绿色包装材料，水溶性薄膜是一种无污染、无毒的绿色环保材料，因此在环保呼声日益高涨的今天，其应用十分广泛；

水溶性薄膜在进行使用时，一般卷绕呈卷筒状制成水溶性薄膜卷进行使用，将水溶性薄膜卷安装在解卷装置上，通过解卷装置带动水溶性薄膜卷的卷筒进行转动，此时水溶性薄膜从卷筒内脱离，从而不停的进行水溶性薄膜的送料，被送出的水溶性薄膜可以进行打包或者包装工作，传统的水溶性薄膜卷解卷时存在以下问题：

由于水溶性薄膜自身溶于水，因此水溶性薄膜在进行解卷时，若是工作环境较为潮湿，水溶性薄膜自身出现部分溶解与水的，易出现断裂的情况，而当水溶性薄膜断裂时，此时需要将解卷机停机重新安装后，方可继续进行后续的生产；

水溶性薄膜卷在进行解卷时，由于外层的水溶性薄膜不断被消耗，因此水溶性薄膜卷自身的直径会出现变化，而此时采用相同的速度进行解卷工作时，水溶性薄膜卷自身直径改变会使得拉力发生变化，因此会出现水溶性薄膜破裂的情况，且水溶性薄膜自身的抗拉强度与其原料组成的含量息息相关。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供一种新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法，以解决背景技术中所提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法，包括水溶薄膜卷芯，所述水溶薄膜卷芯的侧面固定连接有水溶性薄膜，所述水溶薄膜卷芯侧面的两端活动连接有限位套筒，所述限位套筒的侧面固定连接有薄膜干燥箱，所述薄膜干燥箱的顶端开设有与排气风扇相适配的安装槽，所述薄膜干燥箱的底端设有加热管，所述薄膜干燥箱的侧面设有激光测距仪，所述水溶薄膜卷芯与水溶性薄膜整体为水溶性薄膜卷，所述水溶性薄膜的组成为：聚乙烯醇含量11.0％、甘油含量4.0％、乳化剂含1.0％、可溶性淀粉含量1.0％、纯净水含量83.0％。

一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，包括以下步骤：

步骤1、水溶性薄膜卷解卷时在解卷处增加薄膜干燥箱，且薄膜干燥箱的底端设有加热管与反光罩，调节薄膜干燥箱中的加热温度为40℃、50℃、60℃、加热热风速度1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s三挡以及干燥位置；

步骤2、根据步骤中薄膜干燥箱内的加热温度、加热风速度以及干燥位置进行正交安排试验，将正交安排试验实验数据结果采用MATLAB进行处理；

步骤3、将步骤中处理后的数据采用综合评分法对各个指标进行计算与分析，将各指标的分析结果进行评分，确定水溶性薄膜快速解卷而不会断裂的工作环境；

步骤4、水溶性薄膜卷解卷工作满足环境要求时，需调节水溶性薄膜卷的张力，水溶性薄膜卷解卷时，其直径处于动态变化的情况，因此其解卷时的张力会出现变换，采用激光测距仪对水溶性薄膜的直径进行测量，并调整转速，保证张力处于较为平稳的状态。

在一个优选的实施方式中，薄膜干燥箱的风机转速可以进行调节，加热管与反光罩设为三组，分别位于薄膜干燥箱的前、中、后位置，测量水溶性薄膜卷的含水量以及水溶性薄膜断裂时的解卷长度。

在一个优选的实施方式中，步骤3中综合评分法的满分为100分，指标为断裂后的水溶性薄膜检测时的性能指数，所检测到的性能为：水溶性、外观质量、力学性能，水溶性为30分、外观质量为20分、力学性能为50分。

在一个优选的实施方式中，水溶性薄膜卷的直径R为：

R＝R_c+θδ/2π；

水溶性薄膜卷解卷时由初始直径R减小到最小直径R_c过程中的直径R_m为：

R_m＝R_c+θδ_m/2π；

水溶性薄膜卷解卷时的线速度与角速度的关系为：

在一个优选的实施方式中，水溶性薄膜卷解卷时整体的微分方程为：

M-TR＝Jdθ/dt；

M为水溶性薄膜卷上的总力矩；

T为薄膜工作时的张力；

J为水溶性薄膜卷转筒的转动惯量。

在一个优选的实施方式中，水溶性薄膜卷转筒转动惯量J计算公式为：

在一个优选的实施方式中，运动力学原理

水溶性薄膜卷半径R与控制力矩MR之间的关系为：M_C-M_R-TR＝JV/R²。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过设有水溶薄膜卷芯、水溶性薄膜、薄膜干燥箱、加热管，水溶性薄膜可通过薄膜干燥箱、加热管进行干燥，从而使得进入到水溶性薄膜内的水分减少，因此其进行解卷时不会轻易溶解，防止其断裂，对水溶性薄膜的组成原料含量进行限定，此时水溶性薄膜具有足够的强度与抗拉强度，且有良好的透光性及表面质量，自身的弹性较好，不会出现自身较软而容易折断，或者自身较短而易碎裂的情况；

2、本发明通过对水溶性薄膜卷进行干燥处理，可以防止空气中的水分进入到水溶性薄膜卷内，避免水溶性薄膜与水反应而溶解，且控制其加热温度、热风风速、加热位置，保证其具有原本的水溶性性能的同时具有较好的外观质量，此时水溶性薄膜卷可以进行快速解卷而不会断裂；

3、本发明通过对水溶性薄膜卷的半径进行检测，从而快速调整控制力矩的大小，因此控制力矩可在第一时间做出调整，保证水溶性薄膜卷自身所受到的张力相同，因此水溶性薄膜卷不易出现张力突然变化而断裂的情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构剖面示意图。

附图标记为：1、水溶薄膜卷芯；2、水溶性薄膜；3、限位套筒；4、薄膜干燥箱；5、排气风扇；6、加热管；7、激光测距仪。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。

参照图1，本发明提供了一种新型水溶性薄膜卷以及水溶性薄膜的快速解卷方法，包括水溶薄膜卷芯1，水溶薄膜卷芯1的侧面固定连接有水溶性薄膜2，水溶薄膜卷芯1侧面的两端活动连接有限位套筒3，限位套筒3的侧面固定连接有薄膜干燥箱4，薄膜干燥箱4的顶端开设有与排气风扇5相适配的安装槽，薄膜干燥箱4的底端设有加热管6，薄膜干燥箱4的侧面设有激光测距仪7，水溶薄膜卷芯1与水溶性薄膜2整体为水溶性薄膜卷，水溶性薄膜2的组成为：聚乙烯醇含量11.0％、甘油含量4.0％、乳化剂含1.0％、可溶性淀粉含量1.0％、纯净水含量83.0％。

通过上述技术方案，水溶薄膜卷芯1与限位套筒3进行连接后，水溶性薄膜卷进行解卷时，此时水溶薄膜卷芯1带动水溶性薄膜2进行转动，薄膜干燥箱4底端的加热管6可进行加热，加热管6为三组分布与薄膜干燥箱4的下方，分为前中后，三组可单独进行控制，可根据需要进行启动，更加节能，激光测距仪7的型号为NK450-1000，激光测距仪7的底端设有三个支撑架保持其稳定性，薄膜干燥箱4的底端与水溶性薄膜2的轴线平行，因此激光测距仪7可通过测量水溶性薄膜2的轴线位置到水溶性薄膜2底端位置的距离而测量出水溶性薄膜2整体的直径，水溶性薄膜2可通过薄膜干燥箱4、加热管6进行干燥，从而使得进入到水溶性薄膜2内的水分减少，因此其进行解卷时不会轻易溶解，防止其断裂，此外，需要说明的是，水溶薄膜卷芯1的侧面连接在解卷机上进行解卷属于本领域人员的一种常规技术手段，本申请解卷机的现有部分进行介绍。

对水溶性薄膜2的组成原料含量进行限定，当聚乙烯醇含量为11.0％时，此时水溶性薄膜2具有较高的抗拉强度，因此不易断裂，透光性较好，当甘油含量为4.0％时，此时水溶性薄膜2具有较好的弹性，且不会较软或者较硬，当乳化剂含量为1.0％时，此时水溶性薄膜2的抗拉强度为不同含量乳化剂添加下的最大值，当可溶性淀粉含量为1.0％时，此时水溶性薄膜2在不同含量下的可溶性淀粉中强度最大，因此对组成水溶性薄膜2各个组分的含量进行精确地控制，此时水溶性薄膜2具有足够的强度与抗拉强度，且有良好的透光性及表面质量，自身的弹性较好，不会出现自身较软而容易折断，或者自身较短而易碎裂的情况，水溶性薄膜2进行解卷打包生产后的产品表面质量更好，且水溶薄膜卷芯1与水溶性薄膜2可在高速解卷生产时不会断裂。

一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，包括以下步骤：

步骤1，水溶性薄膜卷解卷时在解卷处增加薄膜干燥箱4，且薄膜干燥箱4的底端设有加热管6与反光罩，调节薄膜干燥箱4中的加热温度、加热热风速度以及干燥位置，加热温度设置为三挡，分别为40℃、50℃、60℃，热风速度为1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s三挡，干燥位置分为前中后，最后生成的试验因素表为：

因素与标号	1	2	3
				热风温度A	40℃	50℃	60℃
热风风度B	1.0m/s	1.5m/s	2.0m/s
				干燥位置C	前	中	后

步骤2，对步骤1中薄膜干燥箱4内的加热温度、加热风速度以及干燥位置进行正交安排试验，并对正交安排试验的结果进行评估，正交安排试验的评估结果为：

试验号	A	B	C	质量性能	断裂长度	得分
							1	1	1	1	95	35	75
2	1	2	2	93	36	80
							3	1	3	3	84	38	75
4	2	1	1	85	42	76
							5	2	2	2	80	44	81
6	3	1	1	75	41	85
							7	3	2	2	83	49	90
8	3	2	1	93	53	95

将正交安排试验实验数据结果采用MATLAB进行处理，MATLAB的处理程序为：

Clear all；

clc；

DATA＝[1 1 1 75；

1 2 2 80；

1 3 3 75；

2 1 2 76；

2 2 2 81；

3 1 1 85；

3 2 2 90；

3 2 1 95]；

[m，n]＝size(DATA)；NF＝n-1；

NL＝max(DATA(:，1))；

R＝0；

for i＝1:m；

if DATA(i，1)＝1；

r＝++r；％每个水平有r次试验；

End；

A＝DATA(:，1:NF)，Y＝DATA(:，1:NF+1)，％计算每个因素相同水平的指标总和K；

For i＝1:NL％i：水平；

For j＝1:NL％i：因素；

K(i，j)＝sun(Y(find(A(:，1)＝)))；

xa＝sum(Y)/length(Y)，xT＝sum(Y)，P＝1/(NL*r)*xT^2；

J＝1:nf，Q(j)＝sum(K(:，j)^2)/r，S＝Q-P％S：各因素的平方和；

ST＝sum(S)，Sav＝S/(NL-1)％ST：总平方和，Sav：各因素的均方；

F＝Sav(1：NF-1)/Sav(end)％F：显著性检验。

步骤3，将步骤2中处理后的数据采用综合评分法对各个指标进行计算与分析，将各指标的分析结果进行评分，综合评分法的满分为100分，指标为断裂后的水溶性薄膜2检测时的性能指数，所检测到的性能为：水溶性、外观质量、力学性能，其中确定水溶性溶解时间为30分、外观质量20分、力学性能50分，薄膜快速解卷而不会断裂的工作环境，水溶性薄膜卷的质量评分表为：

水溶性薄膜卷在解卷后进行包装生产时，第一要素是考虑水溶性薄膜卷是否会在快速解卷时出现断裂的情况，因此需要水溶性薄膜卷加热解卷时需要检测力学性能，判断水溶性薄膜卷是否处于易断裂情况而易引发断裂的情况，因此力学性能占50分，当水溶性薄膜卷进行加热解卷后，需要检测其性能是否会出现变化，是否还能在快速在水中进行溶解，因此采用水溶性指标进行评分且占有30分，当水溶性薄膜卷进行包装后，其外观质量会增加顾客的购买率。

水溶性薄膜卷在解卷后进行包装生产时，由于其自身具有水溶性，因此解卷时的工作环境较为潮湿时，此时会与水溶性薄膜卷进行反应，其水溶性薄膜2会出现溶解的情况，而当对水溶性薄膜卷进行干燥处理，可以防止空气中的水分进入到水溶性薄膜卷内，避免水溶性薄膜2与水反应而溶解，最终得出当加热温度为60℃，热风风速为1.5m/s，薄膜干燥箱4内的加热部分位于前端时，此时解卷环境使得水溶性薄膜卷解卷时的力学性能较好，保证其具有原本的水溶性性能的同时具有较好的外观质量，此时水溶性薄膜卷解卷时可以进行快速生产，不易出现水溶性薄膜卷断裂的情况。

步骤4、水溶性薄膜卷解卷工作满足环境要求时，需调节水溶性薄膜卷的张力，水溶性薄膜卷解卷时，其直径处于动态变化的情况，因此其解卷时的张力会出现变换，调整转速，保证张力处于较为平稳的状态。

水溶性薄膜卷的直径R为：

R＝R_c+θδ/2π；

式中R为水溶性薄膜卷工作时的直径；

R_c为水溶性薄膜卷内水溶薄膜卷芯的直径；

δ为水溶性薄膜2的厚度；

θ为水溶性薄膜卷运转时的转角；

水溶性薄膜卷解卷时由初始直径R减小到最小直径R_c过程中的直径R_m为：

R_m＝R_c+θδ_m/2π；

水溶性薄膜卷解卷时的线速度与角速度的关系为：

水溶性薄膜卷解卷时整体的微分方程为：

M-TR＝Jdθ/dt，对其时间进行求导为：

M为水溶性薄膜卷上的总力矩，M＝M_C-M_R，其中M_C为施加于水溶性薄膜卷上的控制力矩，M_R为水溶性薄膜卷运动时的阻力矩；

T为薄膜工作时的张力；

J为水溶性薄膜卷转筒的转动惯量。

水溶性薄膜卷转筒转动惯量J计算公式为：

其中J_C水溶性薄膜卷水溶薄膜卷芯以及其余零件支撑起进行转动时的转动惯量；

ρ为水溶性薄膜卷的密度；

B为水溶性薄膜卷的宽度。

根据运动力学原理

水溶性薄膜卷半径R与控制力矩M_R之间的关系为：M_C-M_R-TR＝JV/R²。

根据所求出的公式，在进行水溶性薄膜卷的解卷工作时，带动水溶性薄膜卷解卷运动所施加的控制力矩应采用M_C-M_R-TR＝JV/R²公式进行计算，且需实时对水溶性薄膜卷的半径进行检测，从而快速调整控制力矩的大小，因此控制力矩可在第一时间做出调整，保证水溶性薄膜卷自身所受到的张力相同，因此水溶性薄膜卷不易出现张力突然变化而断裂的情况。

因此当水溶性薄膜卷进行解卷时，其解卷时的工作环境条件进行控制，保证其不会与空气中的水分接触而断裂，水溶性薄膜卷自身所受到的张力保持一致，因此保证水溶性薄膜卷快速进行解卷工作时，不易出现断裂的情况。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施条例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型水溶性薄膜卷，其特征在于，包括水溶薄膜卷芯(1)，所述水溶薄膜卷芯(1)的侧面固定连接有水溶性薄膜(2)，所述水溶薄膜卷芯(1)侧面的两端活动连接有限位套筒(3)，所述限位套筒(3)的侧面固定连接有薄膜干燥箱(4)，所述薄膜干燥箱(4)的顶端开设有与排气风扇(5)相适配的安装槽，所述薄膜干燥箱(4)的底端设有加热管(6)，所述薄膜干燥箱(4)的侧面设有激光测距仪(7)，所述水溶薄膜卷芯(1)与水溶性薄膜(2)整体为水溶性薄膜卷，所述水溶性薄膜(2)的组成为：聚乙烯醇含量11.0％、甘油含量4.0％、乳化剂含1.0％、可溶性淀粉含量1.0％、纯净水含量83.0％。

2.一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、水溶性薄膜卷解卷时在解卷处增加薄膜干燥箱(4)，且薄膜干燥箱(4)的底端设有加热管(6)与反光罩，调节薄膜干燥箱(4)中的加热温度为40℃、50℃、60℃、加热热风速度1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s三挡以及干燥位置；

步骤2、根据步骤1中薄膜干燥箱(4)内的加热温度、加热风速度以及干燥位置进行正交安排试验，将正交安排试验实验数据结果采用MATLAB进行处理；

步骤3、将步骤2中处理后的数据采用综合评分法对各个指标进行计算与分析，将各指标的分析结果进行评分，确定水溶性薄膜(2)快速解卷而不会断裂的工作环境；

步骤4、水溶性薄膜卷解卷工作满足环境要求时，需调节水溶性薄膜卷的张力，水溶性薄膜卷解卷时，其直径处于动态变化的情况，因此其解卷时的张力会出现变换，采用激光测距仪(7)对水溶性薄膜(2)的直径进行测量，并调整转速，保证张力处于较为平稳的状态。

3.根据权利要求2所述的一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，其特征在于：薄膜干燥箱(4)的风机转速可以进行调节，加热管与反光罩设为三组，分别位于薄膜干燥箱(4)的前、中、后位置，测量水溶性薄膜卷的含水量以及水溶性薄膜(2)断裂时的解卷长度。

4.根据权利要求3所述的一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，其特征在于：步骤3中综合评分法的满分为100分，指标为断裂后的水溶性薄膜(2)检测时的性能指数，所检测到的性能为：水溶性、外观质量、力学性能，水溶性为30分、外观质量为20分、力学性能为50分。

5.根据权利要求4所述的一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，其特征在于：水溶性薄膜卷的直径R为：

R＝R_c+θδ/2π；

水溶性薄膜卷解卷时由初始直径R减小到最小直径R_c过程中的直径R_m为：

R_m＝R_c+θδ_m/2π；

水溶性薄膜卷解卷时的线速度与角速度的关系为：

6.根据权利要求5所述的一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，其特征在于：水溶性薄膜卷解卷时整体的微分方程为：

M-TR＝Jdθ/dt；

M为水溶性薄膜卷上的总力矩；

T为薄膜工作时的张力；

J为水溶性薄膜卷转筒的转动惯量。

7.根据权利要求6所述的一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，其特征在于：水溶性薄膜卷转筒转动惯量J计算公式为：

8.根据权利要求7所述的一种新型水溶性薄膜卷的快速解卷方法，其特征在于：运动力学原理

水溶性薄膜卷半径R与控制力矩MR之间的关系为：M_C-M_R-TR＝JV/R²。/>

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