1.概述
新型流延纏繞包裝薄膜是以茂金屬線性低密度聚乙烯為主要原料加工生產(chǎn)的一種塑料包裝材料，它具有自粘性強，耐穿刺性能極佳，防老化性能優(yōu)良，拉伸倍數(shù)高等優(yōu)點，適合作為牧草的集合包裝，可用于儲存牧草并起到保鮮的作用。作為牧草包裝其顯著特點是：噸成本低、包裝效率極高、所用勞動量少，且效果非常好，大大降低了牧草營養(yǎng)的浪費，提高了牧草的利用率，可縮短牲畜的出欄期，提高肉品質(zhì)量。
我們在消化吸收BOPP、PP/PE、PVC、CPP等包裝膜的生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮自身行業(yè)和技術(shù)優(yōu)勢，成立課題攻關(guān)小組，組織專門力量、聯(lián)合有關(guān)院所召開課題討論，從原材料選擇、母料研制、配方設(shè)計到生產(chǎn)工藝及控制等方面進行全面開發(fā)創(chuàng)新。我們熟悉掌握各種原材料及生產(chǎn)工藝、設(shè)備的靜態(tài)和動態(tài)參數(shù)指標，分析研究各個環(huán)節(jié)的可靠性，最終確定各項控制指標和生產(chǎn)工藝及實施方案，生產(chǎn)出了合格產(chǎn)品，達到了設(shè)計要求。
2.生產(chǎn)線主要設(shè)備
主要由以下幾部分組成：原料供給單元、擠出單元、多功能喂料塊和共擠模頭、流延成型單元、測厚單元、電暈處理單元、牽引冷卻單元、在線分切單元、邊條回收單元、收卷單元、自動控制系統(tǒng)等。
主要設(shè)備有：
① 三臺擠出機，型號分別為：150/30D、90/30D、70/30D。
?、?多功能喂料塊，由料流分配選擇塞、分布銷、分流翼板和熔體流道腔組成。通過更換選擇塞可以改變薄膜的層次順序，如：BACAB、BCACB、ABBBC等;而分流翼板與分布銷可以調(diào)整各層的層厚比例，這樣就有了更多的選擇余地，可以生產(chǎn)不同功能層的薄膜。
?、?共擠出模頭，其設(shè)計是平肩膀式單流道式。在喂料塊中按一定的層次順序和層次比例分配的熔流在此均勻的疊加在一起，形成共擠熔流并以恒定的壓力從模唇流出，它的優(yōu)點在于模唇全寬上的熔體壓力均勻一致，
這樣使薄膜質(zhì)量有了良好的基礎(chǔ)保障。
?、?消光型流延輥：該輥是雙層夾套螺旋流道式的驟冷輥，表面進行了消光處理，使得流延薄膜成型更佳，外觀及內(nèi)在質(zhì)量更優(yōu)秀。
?、?測厚儀：使用β射線，對薄膜進行無接觸式連續(xù)測量，測量結(jié)果準確穩(wěn)定，并以此進行厚度控制，使得薄膜厚度均勻穩(wěn)定。
⑥ 收卷機：有表面收卷、中心收卷和表面中心收卷三種方式供選擇。
3.工藝流程
生產(chǎn)基本工藝流程簡圖如下：
原材料和輔助材料經(jīng)真空吸料裝置輸送到中間料斗，再經(jīng)過稱重元件的精確稱量按設(shè)定的比例加入到擠出機中，原料在擠出機里熔融、塑化、混煉、壓實，以恒定的壓力與輸出量進入喂料塊;在此分配熔流的層次與比例，然后進入模頭流道，分布到全寬的模頭流道里，從模唇口流到流延輥上;由流延輥的速度與熔流的擠出量的比例來確定薄膜的平均厚度，而測厚儀測得的是薄膜的橫截面曲線，并通過PLC控制對薄膜的厚度曲線進行快速調(diào)整，薄膜經(jīng)過牽引裝置的牽引進入收卷單元，可以通過在線分切裝置將薄膜分切成用戶要求的規(guī)格，并切出兩個邊條，邊條經(jīng)過風機的吹送進入粉碎機，被粉碎成絨毛并回送到擠出機里，這樣大大地提高了投入產(chǎn)出比。而分切好的薄膜被收卷到紙芯上，按設(shè)定的長度或直徑自動換卷，經(jīng)過檢驗、貼上標簽和合格證，作為成品入庫。
4.主要工藝參數(shù)
經(jīng)過多次實驗、比較選優(yōu)，我們得到最佳配方與生產(chǎn)工藝參數(shù)如下：
?、?層次分配與工藝配方
對于多層共擠薄膜而言，其層次分配與配方是至關(guān)重要的，它從根本上決定了薄膜的性能。我們選擇的層次分配與工藝配方是：
A茂金屬線性低密度聚乙烯+增粘母料+防老化母料
B加有納米蒙脫土的茂金屬線性低密度聚乙烯+增粘母料+增白遮光母料+防老化母料
C茂金屬線性低密度聚乙烯+防老化母料
這其中加入增粘母料是為了增加薄膜的表面自粘性，以防止薄膜在使用過程中由于自粘性不夠而松捆，造成損失;防老化母料用來防止薄膜的老化,增強其耐候性,延長其使用期;增白遮光母料用來降低薄膜的透光率,以防止捆包中的牧草進行過多的光合作用而腐爛變質(zhì);而使用加入蒙脫土的茂金屬線性低密度聚乙烯，是為了增加薄膜的強度。
?、?主要生產(chǎn)工藝參數(shù)如下：
?、?薄膜厚度：18±2μm
?、?擠出機溫度控制：
A：260—270℃
B：260—280℃
C：260—270℃
?、?模頭溫度控制：260—280℃
?、?流延輥溫度：20—35℃
?、?收卷主要參數(shù)：
牽引張力60N
S—牽引張力80N
觸輥驅(qū)動張力80N
中心驅(qū)動張力85N
中心驅(qū)動張力斜率0
膜卷壓輥壓力2.5bar
5.母料的研制開發(fā)
研制開發(fā)出了PIB增粘母料、并將聚乙烯和增粘母料按比例攪拌混合做成表面顆粒粘度低的母料;在茂金屬線性低密度聚乙烯加入納米蒙脫土，使用后大大增加了薄膜的強度。
6.試制中的關(guān)鍵技術(shù)問題
?、?解決真空吸料堵塞問題
由于增粘母料粘度較大，母料互相粘結(jié)極易造成真空吸料管、稱重裝置及輸送管道堵塞，從而嚴重影響母料的準確計量與喂入，導致產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。為了解決此難題，我們在塑料研究所多次實驗，將聚乙烯和增粘母料按比例攪拌混合做成母料，使得表面顆粒粘度降低，再按比例與原料攪拌均勻，通過真空吸料管上料，這樣就使得原料的供給順暢準確，保證了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定;并且可以根據(jù)用戶要求或季節(jié)變化調(diào)整增粘母料的比例，如：增粘劑的遷移和存放的溫度有關(guān)，其夏天遷移析出速度較快、而冬季遷移速度慢，因此在生產(chǎn)牧草纏繞膜時加入增粘母料的比例因季節(jié)變化有所調(diào)整，即：冬季生產(chǎn)時加入量比夏季加入量要多1%左右，等等;也可以在兩個表層都加入增粘母料，從而得到兩面都具有自粘性的牧草纏繞膜。
?、?控制薄膜的厚度
茂金屬線性低密度聚乙烯的粘度很大，這使得擠出機里擠出的熔流從模唇口到流延輥后縮頸非常大：本生產(chǎn)線的模唇全寬為2700mm，而從模唇擠出的熔流到流延輥后的寬度僅為2500mm。這使得薄膜邊部的厚度極難控制，從而影響到整個寬度的薄膜的厚度曲線。經(jīng)過多次的思考、試驗，我們終于摸索到了很好的解決辦法，那就是：改變兩邊的靜電壓邊器的位置與靜電壓邊針同流延輥的角度，從而最佳地穩(wěn)定住膜邊，然后重新調(diào)整邊部薄膜所對應(yīng)的模頭熱膨脹螺栓：將邊部螺栓(每邊五到六個)完全松開后再重新調(diào)整，并將薄膜全寬的數(shù)值準確地輸入到微機里，以確保模頭熱膨脹螺栓與其控制的薄膜的范圍相對應(yīng)，從而更好地控制薄膜的厚度，這樣就保證了薄膜厚度曲線的均勻性。
?、?遮光度與防老化性能的平衡
我們所研制的牧草纏繞膜因為要降低薄膜的透光率而加入了增白遮光母料，所以其外觀是白色的。但是，普通的增白遮光母料對薄膜的強度和防老化性能影響很大，通過對金紅石型和銳鈦型增白母料的對比分析，決定使用金紅石型的增白遮光母料以解決這個問題。
通過多次技術(shù)交流與調(diào)研，我們選擇了合乎要求的金紅石型增白遮光母料，并且選用了合適的防老化母料以增強薄膜的抗老化性能。經(jīng)過多次實驗，篩選增白遮光母料和防老化母料的混合比例，從而達到了遮光度與防老化性能的平衡。
?、?收卷平整度
大家知道，用戶不僅非常注重產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，而且對產(chǎn)品的外觀也是非常挑剔的。一件商品給用戶的第一印象就是它的外觀，第一印象的好壞，在很大程度上決定了用戶對產(chǎn)品的好惡。
牧草纏繞膜因為其挺度很差且自粘性極強，在收卷時卷入的空氣不易被排出，膜卷極易出折皺。另外，分切規(guī)格多，對收卷來說也是相當困難的。
本生產(chǎn)線有三種收卷方式可以選擇：表面收卷、中心收卷即間隙收卷、中心表面收卷。
通過對比實驗，我們選擇了中心收卷，而且將膜卷壓輥由原來硬度低的換成硬度高的，這樣可以大大地減少收卷過程中卷入的空氣量，使得膜卷平整。而表面收卷和中心表面收卷不易將換卷時及收卷過程中卷入的空氣排出，產(chǎn)生嚴重的皺折，以致影響整個膜卷的質(zhì)量。
7.產(chǎn)品主要技術(shù)指標對比
國際同類產(chǎn)品技術(shù)指標對比如下：
項目名稱指標要求實測結(jié)果
聚乙烯牧草膜
EN ISO527-3農(nóng)用牧草膜
Q/BSBCJ 02-10—2002工業(yè)纏繞膜
Q/BSBCJ 02-10—2002農(nóng)用牧草膜工業(yè)纏繞膜
拉伸強度Mpa≥縱向2528283840
橫向2325253838
斷裂伸長率%≥縱向400450450480480
橫向600500500560560
直角撕裂強度
N/mm≥縱向808011092
橫向80809598
耐穿刺強度J≥1.51.51.71.6
自粘性(剪切剝離強度)
N/cm2≥1.51.51.61.5
從上表可以看出，新型共擠流延纏繞膜企業(yè)標準的各項指標均高于或等同于國際同類產(chǎn)品標準，所試制的新產(chǎn)品經(jīng)國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢測，各項物理性能指標均超過產(chǎn)品標準要求。
8.結(jié)論
通過研制開發(fā)新型流延纏繞包裝薄膜，我們已經(jīng)基本掌握了生產(chǎn)不同性能的多層共擠流延纏繞包裝膜的生產(chǎn)技術(shù)，摸索出了生產(chǎn)的最佳工藝條件。我們研制開發(fā)的新型纏繞包裝膜填補了國內(nèi)牧草包裝貯藏這一空白，為我國畜牧業(yè)提供了一種較好的牧草貯存方法。同時在開發(fā)研制過程中，我們總結(jié)出技術(shù)創(chuàng)新點如下：
?、?開發(fā)研制多種功能性母料，并且采用共混技術(shù)以發(fā)揮它們的綜合性能，如：增粘母料、納米材料的母料、液體添加劑母料、茂金屬樹脂載體母料等，它提高了母料加入的易操作性及分散性，控制了添加量和添加密度，使其根據(jù)需要均勻分布、均勻滲出，保持產(chǎn)品效能的恒定;還可有效降低產(chǎn)品成本，減少無用添加，使原料盡其所用，產(chǎn)出最大的效益。從技術(shù)上說，母料技術(shù)是該產(chǎn)品開發(fā)能否成功的關(guān)鍵，而在生產(chǎn)時采用共混技術(shù)，如：增粘母料與防老化母料的共混，增粘母料、防老化母料與增白遮光母料等的共混，使得薄膜的綜合性能有了大幅度的提高。今后，我們計劃再給每臺擠出機增加兩到三套輔料配劑裝置(原設(shè)備有預(yù)留位)，將會使原料共混更加準確、方便。
② 利用多功能的共擠喂料塊，采用多層共擠的先進技術(shù)，配合共混技術(shù)與配劑裝置，使得薄膜不同層次各自具有突出的不同的功能，如：A層自粘性優(yōu)秀;B層的遮光防老化性能強、且強度與耐穿刺性能極佳，而C層相對自粘性小，使得纏繞順利，提高了勞動效率。
我們計劃增加兩臺50/30D擠出機(原設(shè)備有預(yù)留位)，通過更換選擇塞可以改變層次順序，可以生產(chǎn)五層以上的共擠不對稱薄膜，可使不同的產(chǎn)品根據(jù)需要選擇有效層數(shù)，不同的層次可采用不同原料和不同的功能母料，這樣加大了原料的選擇范圍，增強了薄膜的功能性。
?、?更新配方設(shè)計理論
利用國際上先進的共擠復合膜生產(chǎn)中的各層密度控制法，使功能母料的滲透能力產(chǎn)生差別，采用特殊性能母料，如PIB母料，實現(xiàn)產(chǎn)品外層自粘性的差異，以利于產(chǎn)品不同用途和包裝效果。
我們開發(fā)的新產(chǎn)品通過在國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，各項物理性能指標均達到和超過標準要求，這充分證明我公司已具備大批量生產(chǎn)高質(zhì)量的多層共擠流延牧草纏繞膜的能力。
“新型纏繞包裝薄膜”新產(chǎn)品的研制開發(fā)是成功的，經(jīng)“中國科學技術(shù)信息研究所”查新檢索該產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白，達到了國際先進水平，已形成批量生產(chǎn)的條件。
