无粘合剂复合包装膜的研发
2023-03-17 来源：晋江市机械信息网
无粘合剂复合包装膜的研发
一、产品研制开发的背景
21世纪是环保世纪，环境问题日显重要、资源、能源更趋紧张，塑料包装材料将迎来新的机遇，也将经受严峻的挑战，为适应新时代要求和市场的需求，目前塑料包装材料除要求能满足市场包装质量和效益等日益提高的要求外，还进一步要求其节省能源，节省资源，尽量少加入部分溶剂，最好不加。以保证食品包装材料的绝对安全卫生性。
塑料包装材料大部分用于食品包装，因此，塑料包装的卫生等安全问题与广大消费者健康息息相关。当前几乎所有复合膜生产厂家生产的复合膜，由于都采用中间层粘合剂，因而在复合过程中，就有少量溶剂残留物，它会使包装物内产生异味，卫生性能差。这些问题长时间以来，一直遇到挑战，如何在食品包装膜中，将溶剂残留降到最低点，而又能保证产品的质量，降低成本，提高经济效益，寻求一条既符合包装材料行业发展，又能适应食品环保包装要求的新路子，这是问题的关键。目前每个包装材料企业的出路，除了加强管理，降低成本外，还必须提高质量，开发高新技术产品。
在这种情况下 ，我们经过走访用户和大量市场调查及各种技术咨询，决定自行开发研制环保型无粘合剂的BOPP（双向拉伸聚丙烯）/LDPE（低密度聚乙烯）复合包装膜。
二、产品技术路线及技术设施
1、参考国标制定相关的产品标准
在试制和生产中，我们参照国家GB/T10005-1998双向拉伸聚丙烯（BOPP）/低密度聚乙烯（LDPE）复合膜、袋某些主要指标执行，同时参考国内有关的塑料产品标准GB/T7707-1987，GB9683-1982等，根据这种产品的生产状况，及省产品质量监督检验所对送检的环保型无粘合剂复合膜实际测试的数据，特制定国内唯一的“Q/WTH 02—2004环保型无粘合剂复合包装膜产品企业标准”，并报芜湖市质量技术监督局备案。
2、技术路线
本次试制，首先根据用户提供的图案制版。然后，将制好的凹版装在进口的韩国8色凹版印刷机上，再将BOPP膜装在印刷机的放卷机构上进行穿料，将要印刷的膜通过所印的几套色的版辊上，进行套色印刷，几套色基本套准后，再进行精密调整印刷，这时通过日本目前最先进的860示波仪，检测印刷质量，当检测确认套色准备好后，立即将印刷速度提速达到正常的180m/min速度，然后上印刷机的收卷机构，开始进行张力均衡收卷，收卷后由质量检验人员进行外观、图案质量检查。再将印刷下来的膜卷放置24h（也就是时效处理），等膜上的印刷油墨分子结构定型后，再进行下道工序。下道工序就是本次项目的关键工序，即在进口的韩国￠90MM挤出复合机上，采用先进的高新技术进行无粘合剂复合膜的生产。先将被印刷好的BOPP膜卷，放在挤出复合机上的放卷机构上放卷，薄膜通过机上的传动导向辊，运行到挤出机模口正下方，这时挤出机旁的辅助混料机将PE颗粒和其它物料喂入挤出机加料口，这时通过挤出机内螺杆的转动和料筒的加温，使被加入的共混树脂熔化，混合面得到均匀物料，该物料在高压的作用下，通过我们研制的特种装置,再从T型模口挤出而形成流延薄膜，这种薄膜拉伸到规定厚度后，此时已不用粘合剂了，（而以往这里必须加粘合剂）这时完全靠高温、压力、硅胶辊和冷却辊将BOPP膜和PE 流延膜进行挤压复合。同时在冷却辊和胶辊处，挤压应保持较好的均匀张力，再进行收卷。
3、技术创新点及关键问题
①成型技术的创新点
这种新产品主要是在引进国外设备的基础上，自行进行了重大技术改进，即在挤出机前端弯道和模头之间内部，安装上一个我们自行研制的特殊静态混炼器，它可使从挤出机挤出的熔融状态的PE，再次经过静态混炼器内部的特殊曲线通道，进行增压——减压——再增压,使流料反复经过静态混炼器内部的多种不规则曲线通道，在这段时间内进行二次充分塑化，造成晶点极少,使材料达到最好的混炼,提高塑化的最大粘合度，保证无粘合剂复合膜所需的特别质量效果。
②模具
经过多次技术咨询和现场生产的流延膜分析认为，试制该项新产品，最重要的关键点是：模具内腔即内部流道，应尽可能呈流线型，不能有任何死角，当溶料在流道中停滞而分解，熔体在机头内各处的流动阻力要保持相同，停留时间要相等，口模间隙要均匀一致，流延的出膜速度要稳定，以确保薄膜厚度的均匀性，能使熔融料在T模前段各区域所形成的法向应力得到松驰。另外，模具也是每台挤出机能耗最高的部分。因此，我们为了使流延制品复膜均匀，能耗降低，特要求美国Cloeren 公司按照我们提出的要求设计膜腔内部，必须采用高精度流延模头，和调幅式内阻流结构，从而使复膜厚度偏差绝对保证≤5%，温度控制要采用固态调压模块及数字智能控制，控制精度温差 0.5℃，该指标目前在国内属领先地位。因为，它既能保证制品的均匀，复合牢度好，又能使能耗大大降低。因此，本次新产品试制的T模内，各几何形状就显得非常重要。在这方面，世界上模具制造最先进的美国cleren公司，生产的T型模具具有独到之处，并能完全满足我们的要求。为此，我们进口了一台最先进的T型模具，以独特的模腔流道来保证流延PE膜的质量。
三、严格的生产工艺体系
挤出复合是将热塑性树脂LDPE放入挤出机料筒，在螺杆的作用下，经过压缩区高温熔融成粘流态，在均化区高温、高压、高剪切的条件下，进一步塑化混炼均匀，并随着螺杆的推动而被定压、定量、定温地经T模头均匀挤出，树脂的塑化混炼越充分，复合后剥离强度越高。因此，在此项新产品试制中，我们重点用下列方法来增加树脂塑化混炼程度，确保无粘合剂复合膜的复合牢度。适当提高了挤出机的压缩区、均化区的加热温度，因为，温度越高树脂塑化混炼就越充分；但温度过高，树脂易分解。加热温度的设定要根据树脂种类及其熔融指数（MI）来设定，如牌号为1C7A的LDPE树脂，其加热温度在300～325℃范围内设定。熔体压强也提高。因为，熔体所受压强越大，塑化混炼就越充分；要增加熔体压强，常采用增加滤网层数或目数的方法。如牌号为1C7A的LDPE树脂采用目数分别为85、110、85的三层滤网，使熔体压强控制在1.2～1.4MPa范围内。并将螺杆转速调大，单位熔体所受螺杆剪切次数越多，塑化混炼就越充分。但螺杆转速增大，挤出薄膜厚度增加。故应注意螺杆转速、涂复速度与挤出薄膜厚度三者的匹配。同时，要注意控制挤出薄膜的高温状态与基材接触的时间，当使树脂经模唇挤出后，其在高温状态与基材接触的时间越长，剥离强度越高，故应调整模头适当偏向胶辊侧少许，使挤出薄膜与基材接触的时间增加。但要注意被复合基材的耐高温性，以免影响复合质量。
四、产品质量及经济效益
本次开发的无溶剂复合包装膜属高新技术产品， 于2004年7月15日 ,再次送安徽省产品质量检测所进行检测，经检测，各项指标均全部合格。另外，本次项目中一项关键指标——溶剂残留，经安徽省化工研究院2004年7月20日的检测，溶剂残留极少，仅为1.98mg/m2。远远低于国标的10mg/m2，是一种真正的绿色环保产品。将取得明显的经济效益和社会效益。由于在该道生产工艺中，BOPP膜与PE 膜之间的复合，无须再加入粘合剂，这将节约大量的粘合剂，而这种粘合剂的售价为18元/kg左右，而我们以前每年使用约17t，仅这一项每年将节约了资金30.6万元。这项生产工艺中，还有一道烘箱加热，每年用电需要28.8万度，按目前每度电为0.48元算，每年的费用为13.8万元。这样，这种新产品的开发研制总共将节约资金44.4万元/年。而且，这种高新技术产品，在无溶剂的复合膜中，由于它的残留溶剂极少，这就很好地保证了被包装食品的安全卫生。从而，也为使用这种新产品包装的食品厂家实现QS安全生产许可证提供了有力保障。真正做到了使广大消费者放心。所以,这种高新技术产品不仅具有明显经济效益而且还有良好的社会效益。
(安徽省芜湖市天华塑业有限责任公司 张小伟)
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