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| 自從8年前9層共擠吹塑薄膜問世以來，至今仍只有極少數廠家掌握其*的生產工藝。zui近，有幾家設備制造供應商正在安裝實驗性生產設備，探討其實用性加工工藝，以幫助更多的加工廠商了解并投入到這種產品的業務領域。 要掌握9層共擠吹塑薄膜的生產工藝是一件極其困難的事情。“我們花了2年時間，才弄清楚運轉9層吹膜生產線的技術要領，這幾乎與加工流延薄膜一樣的困難。”以色列 Plas-topil Hazorea包裝公司的產品開發項目Steve Arnautoff表示。這家公司于2001 年實現從加工5層吹塑薄膜跨越到加工9層吹塑薄膜的技術升級。“我們花費了很長時間才搞清楚9 層吹塑薄膜工藝的流變學原理，物料的流變行為在某種程度上介于吹塑與流延工藝之間。”解決了這些問題以后，該公司于2003年又裝配了第2條9層吹塑薄膜生產線。 根據一家從事9層共擠吹塑薄膜和流延薄膜加工業務的美國大型包裝公司的成功經驗：流延薄膜的生產經驗有助于盡快掌握9層吹塑薄膜的工藝技術。該公司技術主管表示：“我們的主營業務是流延薄膜，借助流延加工經驗，我們更快地掌握了吹塑薄膜的加工工藝。以前我們一直認為，樹脂的流變行為在吹塑加工過程中不可能發生質的飛越，即使7層共擠也不能例外。但9層共擠工藝卻給你一個意想不到的事實：更多層的共擠吹塑加工實際上可簡化產品的開發研究工作。” 如有可能，9層吹塑薄膜的加工廠商更多是在爭搶層壓薄膜和金屬化薄膜的*，而不是在從事吹塑加工的同行之間展開競爭。少數幾家加工9層薄膜的包裝品，其出品的大部分9層薄膜都在工廠內部使用，應用于加工層合薄膜產品。小規模塑料制品加工廠出品的9層薄膜則直接向市場出售，由另外的塑料制品加工廠商購入后，用于加工層合薄膜，或制成塑料袋子或襯里。目前，9層薄膜已在眾多應用領域廣泛用作高阻隔性產品，但已取得市場成功的9層吹塑薄膜生產廠商依然保持低調，這是基于他們不想市場上出現更多的競爭對手。 1、進入9層薄膜加工領域的 在20世紀90年代末，少數幾家吹膜擠出機的制造商—大部分是基于7層共擠復合膜生產線的成功商業化經驗—zui先推出了9層共擠阻隔薄膜生產線。*個成功制造的是新西蘭Holmes包裝公司（現在是希悅爾密封空氣公司的子公司）。1997年，Holmes公司安裝了一個由美國Brampton工程公司制造的9層吹膜模頭，1998年該公司在市場試銷用9層阻隔袋包裝的奶粉，次年，該公司又安裝了另一條Brampton公司的9層薄膜生產線。 巴頓菲爾格羅斯特工程公司（Battenfeld Gloucester Engineering）于1998年7月售出了該公司的*層吹塑模頭，買方是新西蘭Transpack工業公司（現作為Amcor Flexibles公司的子公司），這個9層吹塑模頭的直徑為10英寸（25.4cm）。 9層復合膜的生產經驗為廠家加工更復雜的復合膜叩開了成功之門。2000年，Brampton公司利用船運，向亞洲出售了一套10層吹塑模頭，還有2套模頭銷往歐洲。zui近的一次是在2004年為芬蘭Wipak公司（美國Winpak公司的母公司）安裝了一套。某家用戶介紹說，采用10層復合薄膜加工技術，可為PET等聚合物材料加工不同結構產品提供更多的機遇。9層和10層吹塑薄膜的市場增長速度，遠沒有當年從3層復合膜轉為5層和7層復合膜的增長速度快：在短短幾年之內，就安裝了數百條5層和7層吹塑薄膜生產線并投入運營。9層吹塑薄膜的生產工藝不是簡單的從7層吹塑薄膜發展來的。此外，還有很多其他辦法可獲得相同的阻隔效果，包括多層流延薄膜、層合薄膜、金屬化薄膜、涂覆薄膜等。 設備制造商也沒有匆忙投入到9層復合膜生產線的開發當中。雖然已有德國Windmoeller & Hoelscher公司和意大利Macchi公司正在研制9層吹塑薄膜的模頭，但目前還沒有歐洲的原始設備制造商能制造出7層以上的吹塑模頭。 9層和10層吹膜生產線的安裝和運行都很困難，因此這8年來，*只有25套設備保持運行，分屬不到12家企業。美國zui早是在2003年開始運行9層吹塑薄膜生產線，分別是Winpak公司（喬治亞州）、Opti-mum Plastics有限公司（俄亥俄州特拉華）。Optimum有限公司購買的設備系統是：20英寸直徑、Brampton出品的9層吹塑疊層模頭和9臺W&H公司制造的擠出機；Winpak公司安裝的是Brampton公司制造的24英寸直徑模頭、9層共擠吹膜生產線，用該套設備加工的復合薄膜的平面幅寬達到110英寸。 Brampton公司是9層或9層以上復合膜生產線的主要供應商，已經出售了3個10層疊模和13臺9層共擠生產線，其中包括世界上zui大的一個模頭，直徑達到31.5英寸。該型號模頭于2005年售出，產能達到680kg/h。格羅斯特公司也出售了5個9層復合模頭，zui大的直徑為50.8cm，買方是美國企業。 目前共有4條下吹法的9層吹塑薄膜生產線在運行。2004年，美國戴維斯標準公司為俄國客戶提供了這其中的一條生產線，用于加工EVOH/尼龍/LDPE復合的香腸包裝膜，該生產線有6臺1.5英寸螺桿的擠出機，生產3英寸幅寬的復合薄膜。2003年，Macro工程公司向韓國某家公司提供了一個9層疊模，裝配在一條有9臺擠出機、雙膜泡的生產線上，用于加工PVDC阻隔膜。Brampton公司還制造了2條Aquafrost生產線，這是一種下吹法水冷式生產線，采用的原料是PP/EVOH，其中一條生產線出售給了芬蘭Nordpack公司。 Brampton公司和格羅斯特公司都在批量制造實驗性規模的9層吹塑生產線，幫助那些有意進入此加工領域的廠家。Brampton公司總裁兼執行官Bud Smith認為，9層吹塑薄膜將成為“未來10年市場的主要增長點”。Brampton公司正在裝配一條帶有14英寸扁平模頭和I- flex厚度控制系統的9層吹塑薄膜生產線。格羅斯特公司在一條設有9臺擠出機的生產線上，裝配了一個16英寸的螺旋芯棒式模頭，設計采用新開發的圓形（而不是D型）加料孔給螺線槽供料。新技術加工的圓形加料孔據說可防止物料粘接在模頭的壁上。 2、阻隔性軟薄膜 采用高阻隔薄膜可延長冷藏食品的貨架壽命，例如：肉類、家禽、奶酪、魚，以及非冰凍類食品，如奶粉、堅果、寵物食品、酒等。除了高阻隔性能外，其柔韌性也是重要的性能—可用于制作大型運輸袋和裝箱襯袋，乃至帶有密封蓋的自立式蒸煮軟塑料袋。9層吹塑薄膜內的尼龍層很薄，故此薄膜顯得相當柔韌，而5層膜和7層膜內由于尼龍阻隔層過厚，導致這些膜顯得過于僵硬。 9層吹塑薄膜工藝能提供多種結構組合的薄膜產品，以滿足在阻隔性、強度、美觀等多方面的要求。例如，用9層薄膜加工制成的蒸煮袋已成為新興的市場產品，可根據個人需求包裝不同容量的食物，還能從沸水里拿出后直接放進冰箱內，反之亦然。9層、10層吹塑薄膜的低溫強度還優于流延薄膜和雙向拉伸薄膜。一個值得關注的話題是，采用9層吹塑薄膜能夠節約昂貴的尼龍材料的使用量，從而降低原料成本。9層吹塑薄膜中，可把作為阻隔層的尼龍層分為若干個薄層，實現了利用更少的尼龍材料達到更佳的阻隔性能、以及更佳的熱成型加工性能可使包裝制品深度成型的卷角處保留有2層阻隔性材料，阻隔性能相當于5層硬質薄膜，而且消除了應力開裂現象。另外，較薄的尼龍層還可減少5層、7層膜經常發生的薄膜蜷曲現象；此外，9層薄膜內的粘結層也更薄。 幾乎所有的9層吹膜加工設備均未實現滿負荷運轉。例如，Plastopil公司只加工6種不同結構的9層膜，每一臺擠出機都加工不同的樹脂。大部分時間，Plastopil公司在9層吹膜線上加工5層、6層、7層或8層不同材料的薄膜。雖然這樣看起來只是不想讓機器閑置，但這樣加工出來的薄膜也具有*的性能優勢。 9層共擠吹塑可實現5層、7層共擠吹膜所不可能達到的膜層比例，例如生產含50%PE的薄膜，可在4臺并排放置的擠出機上擠出同種PE膜；9層共擠生產線的生產率也比5層、7層共擠生產線的產率高，加工商說這是因為擠出機的尺寸更加均衡合理。9層共擠系統加工的膜厚精度也要比7層膜的高。據Optimum公司介紹，沒有裝配自動模頭修正系統的9層共擠吹膜生產線能夠加工膜厚誤差在±5%的7層共擠吹塑薄膜，而 7層共擠吹塑生產線在*的調控下，也只能加工得到膜厚誤差在±6%的相同結構薄膜。事實上，配置有自動膜厚控制系統時，Optimum公司的9層共擠吹膜機組加工的薄膜厚度誤差在±1.8%，沒有自動膜厚控制系統時，達到±4%。 3、樣式各異的模頭 大部分的9層共擠吹塑模頭是扁平模頭或疊層模頭，還有一些是螺旋芯棒式模頭。它們各具優勢和劣勢。例如，普通的9層阻隔薄膜中，芯層為三明治結構——尼龍/EVOH/尼龍，粘合在一起并不需要粘結層。Brampton公司制造的扁平模頭具有隔熱功能，每個物料層可維持在不同的溫度：尼龍層的溫度控制在450～480℉，對溫度敏感的EVOH維持控制在350～400℉。但Gloucester公司出品的螺旋式模頭就沒有專為每種材料作溫度隔離，EVOH與幾乎達500℉的金屬模頭直接接觸。這種螺旋模頭是通過減小物料的滯留時間來防止易分解物料發生熱降解的。 扁平模頭的缺點是其流道要比螺旋芯棒模頭的流道長，也就是聚合物（例如尼龍和EVOH）熔體匯合在一起，流到模頭出口處的距離各不相同。螺旋芯棒式模頭的距離是8英寸，而扁平模頭的距離zui長可達18英寸。 理論上，疊層模頭通過改變設計，具備使每一層樹脂流動途徑不同的靈活性，達到扁平模頭的優化效果，但實踐中很少有這樣做。Gloucester公司的螺旋模頭雖然理論上可以調整每層膜的結構，卻非常難以操作。萬一某家客戶決定改變膜層結構，Gloucester公司制造的20英寸模頭在交貨一年后，即需重新返修和再加工。 一些9層模頭僅對2～3層流道做了優化式設計。“以阻隔層作為優化設計對象，放在一個三明治結構模頭的中間層，以PE樹脂作為粘合層，萬一尼龍材料流入了專為LLDPE樹脂設計的模頭流道，則會遇到流道壓力不足和膜厚偏低的問題，”Glouces-te公司產品部的*解釋稱，“反之亦然——如果讓LLDPE走尼龍層的螺旋型流道，則會產生壓力偏高和溫度偏高等問題。 還有另外一些模頭，可讓任何一種樹脂走任何一層流道。Optimum塑料公司定制了具有zui大加工產品適應性的9層共擠吹塑生產線，名為“ex-treme- barrier”，可用于共擠尼龍、EVOH、PP、甚至PET等材料，能讓阻隔樹脂和粘結樹脂走任何一層。Optimum公司利用這套設備，加工5種不同膜層結構的9層薄膜，共約有50種薄膜制品，該公司技術主管WilliamWright說：“這條生產線有很多變量，包括尼龍在哪層、膜有多厚、選擇10種尼龍樹脂中的哪一種等等。” Optimum公司還設計利用很高的夾膜框來冷卻尼龍層，配置了振動式牽引裝置和靈活性的收卷裝置，可加工收卷軟質薄膜、拉伸薄膜、挺刮性硬膜。Optimum向Reinhold公司訂制了一臺收卷機，配備有表面張力控制、中心張力控制、膜厚調節等功能，可以卷取zui大直徑達到59英寸的大型膜卷。 膜泡內冷卻裝置（IBC）是提高吹膜產量的常用工具，但有時不能用在9層共擠吹膜生產線上。如果尼龍層接近或緊靠在膜泡的內層，膜泡內冷卻裝置會導致尼龍的冷卻速度過快，使得尼龍層與其他膜層產生分層現象。解決方法是在使用膜泡內冷卻裝置時，利用壓縮空氣替代冷空氣。如果9層共擠吹塑的膜泡上出現有3～4條霜白線，那么使用膜泡內冷卻裝置將非常復雜。IBC供應商D.R.Joseph公司的總裁丹尼爾?約瑟夫介紹說，這時應將IBC的傳感器安裝在9層膜泡上zui低霜白線的上端，然后一直監控膜泡直到“透氣”結束為止。約瑟夫還說，一般而言，操作運轉9層共擠吹塑薄膜生產線需要很高的技巧。“我參觀過許多9層共擠吹塑薄膜加工廠，他們幾乎都沒有足夠的開工率，而開工率不足，就不可能保證9層吹膜生產線的長期穩定運行。” 4、試驗和錯誤工藝造成昂貴的代價 開發9層共擠吹膜產品還有一大問題，就是需要探索樹脂的流動特性，確保每層樹脂粘合在一起。如把較薄的低粘度尼龍層或EVOH層與高粘度的聚烯烴層粘合，往往附著力不夠，結合面不穩定，薄膜出現難看的波浪型或“Z”形圖案。 Macro工程公司總裁Mirek Planeta說，流程模擬能為9層復合膜產品的設計節省很多時間。Macro工程公司提供了9層PVDC阻隔膜生產線的加工工藝模擬軟件（定制于加拿大大略安省米西索加市Bharat咨詢公司）。加工廠輸入樹脂牌號和需要的厚度，軟件就會預知可能出現的問題并給出解決方案，例如：如何改變各層的膜厚比例、原材料的熔融指數等。Plastopil公司的Arnautoff說，模擬軟件不是的，因為實際上9層共擠吹塑的各層材料之間會發生混合，混合樹脂的流變數據難以取得。有一些數據必須經過擠出、切割和測試才能獲得。 對熔體彈性進行匹配與對熔體粘度進行匹配同等重要。Brampton公司的流變監控部主管Karen Xiao博士說：“2個相鄰膜層的樹脂伸長率不能相差太大，彈性很好的樹脂與彈性很差的樹脂粘結后，其界面非常不穩定。” 即使上述因素都圓滿解決了，開發新型9層阻隔薄膜制品還存在很多問題，需要花費很大的代價才能解決。這就是為何在沒有確定新結構膜制品的市場價值之前，9層共擠薄膜的加工廠都不愿意嘗試推出新品薄膜的原因。 5、物料的“特殊”處理 由于9層共擠吹膜生產線要處理30～40種不同的組分，所以操作要非常小心謹慎。通常，其中有2臺擠出機的規格稍大一些，用于混合5～6種高份量的聚烯烴合金材料。另外的7臺擠出機各設2～4個料斗，分別用于混合阻隔層材料、粘結層材料和熱封層樹脂。 Optimum塑料公司給生產線的每一臺擠出機按順序編上英文字母，給每個料斗用數字排序。主擠出機編號A，配備5個料斗，相應編為A1、A2、A3、A4、A5，各個料斗與相對應標記的料倉容器或物料輸送管道相連接。 加拿大有一條正在運行的9層共擠吹膜生產線，精心設計了物料處理輸送系統，其中的第2和第8層設計作為主料層，2臺2.5英寸螺桿的主擠出機各配有5個料斗，采用料倉或大裝料箱進行供料。其它的7臺2英寸螺桿擠出機各配有3個料斗，用于擠出阻隔層樹脂或粘結層樹脂，通常采用大裝料箱進行供料。若需改動樹脂配方，則要求非常謹慎。一般說來，只需要簡單清理設備甚至不清理，即可改變聚烯烴原料，但改變尼龍、EVOH或離子型聚合物樹脂就需非常細心清潔。9個膜層的流道都需進行清理，否則會導致加工操作失敗。清潔每一層都要花費半個小時到幾個小時的時間，產生大量的邊角料。9層共擠吹塑薄膜加工潛在的一個大風險就是若尼龍樹脂清除不凈，即有可能造成嚴重的問題。比如從尼龍改變為PE時，因為PE材料的加工溫度低，殘留的尼龍顆粒不可能熔化，這些尼龍顆粒粘結在流道中堵塞其它聚合物通過，滯留在流道里分解變黑，夾雜在熔體料流中擠出，將在薄膜中形成斑點。如果出現這種情況，清理時間往往需要數天到一個星期。由此可知，調整原料代價高昂，為節約成本，生產商總是精心設計，以便每次需改動生產配方及工藝時，不要調整2～3臺以上的擠出機。但這種情況并不是*杜絕得了的。 降低邊角料也是加工廠面臨的一大問題，這些生產設備的生產率很高，往往在2到3個小時內即可完成某個特種9層吹膜的加工任務，調整設備加工另一種薄膜制品，則調整設備的時間可能與加工時間相等或更長。有時運行較便宜的全聚烯烴薄膜制品，就能達到清潔整條生產線的目的。 |
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展會城市：鄭州市展會時間：2025-11-07