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1、BOPP生产设备与工艺,1 BOPP薄膜简介及生产工艺,1.1 BOPP薄膜简介 双向拉伸聚丙烯薄膜是20世纪60年代发展起来的一种透明软包装材料。它是用专门的生产线将高分子聚丙烯和功能性添加的混合体的熔体首先通过狭长机头制成片材或厚膜，然后在专用的拉伸机内，在一定的温度和设定的速度下，同时或分步在垂直的两个方向（纵向、横向）上进行的拉伸，并经过适当的冷却或热处理或特殊的加工（如电晕、涂覆等）制成的薄膜。其取向倍率（纵向拉伸倍率和横向拉伸倍率的乘积）与生产设备的设计能力有关，一般是所铸片材宽度的40-60倍，生产速度从100-450m/min，所做薄膜的厚度在4-50m 之间。BOPP 薄膜具
2、有机械强度高、尺寸稳定性好、质轻、无毒、防潮、密封性好、市场应用范围广、印刷性良好等优点，被包装行业誉为“包装皇后”，并被广泛应用于食品、糖果、香烟、茶叶、果汁、牛奶、纺织品等包装领域中。,1 BOPP薄膜简介及生产工艺,国际上BOPP 薄膜自1962年实现工业化生产以来发展迅速，其年增长速率保持在12%-15%左右。BOPP 薄膜工业化在我国起步较晚，20世纪70年代开始研制和试产，1982年从德国引入第一条BOPP 膜生产线，1984投产。由于我国的BOPP 膜市场需求大，促使BOPP 工业得以迅猛发展。在2004年，我国BOPP 薄膜生产线的产能为190万吨， 2010年中国BOPP产能
3、为303.8万吨，2011年产能将达到360.8万吨。可以说，BOPP 膜产业是我国包装行业的一个非常重要的分支。,1 BOPP薄膜简介及生产工艺,1.2车间生产装置及生产工艺 合成洗涤剂厂BOPP车间薄膜生产线的生产技术和设备由日本三菱株式会社引进，产品厚度在1550m，生产速度可达450m/min。其他配套设备：分切机生产技术和设备由英国Atlas公司引进，造粒机由奥地利阿尔泰克（ARTEC）公司引进，以及由国内配套相应的公用工程及辅助设备。 BOPP薄膜生产按下列工艺流程进行： PP原料熔融挤出过滤T型模头激冷铸片纵向拉伸横向拉伸测厚切边电晕处理收卷时效处理分切包装。,1 BOPP薄膜简
4、介及生产工艺,1 BOPP薄膜简介及生产工艺,BOPP生产工艺原理： BOPP薄膜是以等规均聚丙烯为主要原料。根据不同产品的用途，配以03%的添加剂而制成，聚丙烯颗粒进入挤出机经一定的温度、压力，在螺杆剪切力的作用下、熔融塑化、挤出。熔融塑料经过过滤器滤去杂质、进入T型模头、形成片状。熔融片经几毫米的间隙流动到旋转的激冷辊面，在气刀、激冷辊表面、水浴的共同冷却下，高达260的均聚聚丙烯熔体骤冷到室温，形成微粒很少的几乎透明的无定型厚片，在MDO经过预热拉伸后（纵向455倍），再送至TDO进行横向拉伸（横向79倍），薄膜经横向拉伸后，再经过切边、测厚、电晕处理，收卷成宽度为8300mm直径为12
5、00mm的膜卷。膜卷经过时效处理，消除由拉伸而产生的应力，然后根据用户的要求，分切卷取成一定规格的薄膜，包装后出厂。,2 BOPP 薄膜生产设备,生产BOPP 薄膜的设备是所有塑料加工设备中最为复杂的设备之一。 在BOPP 行业，生产BOPP 薄膜的设备简称BOPP 薄膜生产线。它包括电器控制系统、原料系统、挤出机系统、过滤器、模头、铸片机、纵拉机、横拉机、牵引机、边料回收系统、电晕处理系统、测厚仪、卷取系统和分切机等。生产薄膜的幅宽从4-8m 不等，薄膜的层数有一层、二层、三层，最多的可达七层。目前使用最多的是A/B/C 三层共挤出生产线，每一层都配备一台挤出机。生产速度一般为120-450
6、m/min。我国BOPP 膜生产设备主要来源于国外生产BOPP 膜生产线的大公司，如日本三菱重工、德国的BRUECKNER 公司、法国的CELLER 公司和DMT 公司。 近期我国在汕头也有生产BOPP 生产设备的公司，而且有些生产线已投入市场使用。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.1 原料系统 原料系统由4个周料仓，4个日料仓，2个辅机料仓，1个干燥料斗，2套辅机上料系统，1套金属检测器，相应送料风机、旋转加料阀及除尘装置组成。,2 BOPP 薄膜生产设备,旋转阀及加料流程：,旋转阀的作用：拨料和料的隔离，使下料均匀，不导致管道堵塞，主要是用于颗粒料和粉料的输送中。,2 BOPP 薄膜生产设
7、备,2.2挤出系统,挤出系统由2台串联主挤出机及其过滤器，2台单螺杆挤出机及其过滤器，及相应熔线组成。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.2.1 单螺杆挤出机,单螺杆挤出机是用于塑料挤出成型的主机设备，其主要功能是对固态树脂实施连续的输送、熔融、混合、排气、加压等作用，将均匀塑化好的熔体定压定量地挤入成型模具。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.2.2 串联挤出机,第一台挤出机的作用是使物料接受外部加热器传入的热量，在螺杆的剪切、压缩下达到半熔状态，定量向第二挤出机供应物料；第二挤出机主要由熔融物料压缩区与计量区组成，其作用是将聚合物充分熔融、塑化并通过高剪切作用，使物料均匀混合、计量挤出。,2
8、BOPP 薄膜生产设备,物料从料斗进入第一挤出机后，经过进料区、压缩区、计量区（可有、可无）被塑化、压缩，然后送入第二挤出机。第二挤出机的速度可以调节，并可以稳定在预定值之下，其头部的压力是通过压力传感器，无级调节第一挤出机的螺杆转速，改变第一挤出机的出料压力以及控制物料的熔融温度来加以恒定。,2 BOPP 薄膜生产设备,串联挤出的特点： 1、有利于改善产品质量，由于采用双螺杆挤出机，挤出机各段温度更易控制，物料塑化也更均匀。 2、挤出量大，两台较小直径的挤出机串联后产量可以达到一台相当于其直径之和的大直径挤出机产量，但造价和效果，串联法要好得多。 3、良好的排气效果，由于可以在第一级挤出机和
9、第二级挤出机的交接处进行排气，并通过控制第二挤出机的挤出速度，很容易消除溢料或缺料的问题。 4、功率消耗低，双螺杆挤出由于将螺杆上传热功能不同的区段截然分开，明显地减少了热量损耗。 5、增大了加工自由度，能够处理许多难以加工的物料。 6、减小螺杆磨损，有利于设备加工 7、有利于清理螺杆，由于螺杆直径和体积小，方便取出和装配，便于清理。 8、可以进行低温挤出。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.2.3 挤出机加热器及进料口,电加热器分为电阻加热器和电感加热器，其中电阻加热器分为带状加热器、铸铝加热器和陶瓷加热器。 铸铝加热器是一种电阻丝装入氧化镁粉作绝缘介质的金属管中，然后将金属弯管成一定的形状，
10、铸在铝合金之内的一种加热器。其特点是使用寿命长，可以防潮、防震、防氧化、节省云母片、降低加热器的成本。最高加热温度为350370。,2 BOPP 薄膜生产设备,挤出机进料口必须安装冷却水套。冷却水套内通入1530软水，其作用是防止物料过早受热变粘而堵塞下料口、提高进料能力；另一方面，冷却水也阻止挤出机机身的热量传至螺杆的止推轴承与减速器，确保传动系统正常工作。,2 BOPP 薄膜生产设备,机筒的冷却方式主要分为风冷和水冷。 风冷却是在每个加热器段装设一台小型鼓风机。在加热器的内或外表面设有一定的沟槽，以便提高冷却效果及提高加热均匀性，防止空气无规则流动。其特点是温度波动小，冷却速度缓慢，系统体
11、积大，噪音大，冷却效果与环境温度有关，同时也影响环境温度。 水冷却是在加热器内侧装设水环或水管，用通入的冷却水进行冷却，冷却水的通入量是用电磁阀控制的，其特点是冷却速度快、系统体积小、无噪音、对环境影响小。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.2.4 过滤器 过滤器形式：切换式板式过滤器，碟式或管式过滤器，双流道切换式过滤器。,2 BOPP 薄膜生产设备,为了去除熔体中可能存在的杂质、凝胶粒子、鱼眼等异物，BOPP薄膜生产线通常采用碟状过滤器，其材料为不锈钢和不锈钢烧结毡组合而成。不锈钢碟片的尺寸为D 305mm，过滤网孔径一般在10 30m，过滤器加热温度控制在275285。,2 BOPP 薄膜
12、生产设备,2.2.5 熔体管（熔线） 熔体管的作用是将挤出机、过滤器等与模头连接起来，让熔体从中通过。要求熔体管内壁高度光洁且无死角，熔体管串连起来的长度尽量短，以免熔体在其中滞流、停留时间过长而产生降解。来自挤出机的熔体进入熔体管后，再流经滤器后进入模头。如果是3层共挤生产线，在模头上方还需配置熔体分配器。过滤器和熔体管等可以用电加热，也可用导热油夹套加热。熔体管加热温度控制在275285。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.3 铸片系统 铸片系统主要包括模头、激（急）冷辊和附片装置等。 “铸片”是指熔融塑料在压力的推动下，强行通过长形的口模，并在外力(静电、气流等)作用下，使熔融塑料迅速贴附
13、在冷鼓表面上，制成固态片材的过程。 “铸片”有两种方法：聚合后直接铸片法和聚合物挤出铸片法。大多数薄膜加工厂采用聚合物挤出铸片法。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.3.1 模头（机头） 模头是流延铸片的关键装置，它直接决定铸片的外形和厚度的均匀性。按照内部的流道形式分为鱼尾机头、支管式机头、衣架型机头和螺杆分配机头等。按模头及挤出机的方向和熔体在支管中流向又分T型和I型2种。所谓T型是指挤出机与模头方向垂直，物料从支管中部进入；而I型是指挤出机与模头方向平行，物料从支管的端进入，支管的另一端封闭。,2 BOPP 薄膜生产设备,BOPP常采用T型衣架型长缝模头， 模头开度通过若干个带有加热线圈的
14、推拉式差动螺栓进行初调，并通过在线测厚仪的自动测厚、反馈给模头的加热螺栓进行模唇开度的微调。 生产过程中采用手动调节和自控调节相结合的方法进行挤出量和薄膜厚度偏差控制。操作工应专门进行培训，手动调节应精心。 一般差动螺栓有螺距为2.0mm外螺纹和螺距为1.75mm的内螺纹，则螺栓每转一周，模头开度便增加或减小2.0-1.75= 0.25mm。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.3.2 激（急）冷辊（铸片辊、俗称冷辊） 激冷辊能将流出模头呈黏流态的BOPP熔体快速冷却到其玻璃化温度以下，形成玻璃态的厚度均匀的铸片。急冷的目的是使厚片成无定型结构，尽量减少其结晶，以免对下道拉伸工序产生不良影响。为此
15、, 对铸片辊有2 个要求：一是其表面温度要均匀、冷却效果要好；二是要求急冷辊转速均匀而稳定。铸片辊内通30左右的冷却水，以保证铸片冷至60以下。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.3.3 附片装置 常见的附片装置有：静电附片、真空吸嘴、气刀、接触辊等。 附片装置的作用是使铸片与急冷辊能紧密接触，防止急冷辊转动时卷入空气，以保证传热/冷却效果。,2 BOPP 薄膜生产设备,静电吸附装置由金属丝电极、高压发生器及电极收放力矩电机等组成。其工作原理是利用高压发生器产生的数千伏的直流电压, 使电极丝、铸片辊分别变成负极和正极(铸片辊接地) , 铸片在此高压静电场中因静电感应而带上与铸片辊极性相反的静电荷
16、, 由于异性电荷相吸, 铸片与急冷辊表面紧密吸附在一起, 既能排除空气又有良好的传热效果。 真空吸嘴法是一种利用真空将挤出塑料片材与冷鼓之间的空气排除，实现强制附片的方法。,2 BOPP 薄膜生产设备,气刀附片法主要用于PP、PE等熔体粘度较高的片材。其作用是以排除挤出熔体聚合物与冷鼓之间的空气为主，还兼有有冷却铸片的作用。气刀有一个特定形状的喷风口，洁净、均匀的压缩空气从喷风口吹向熔融塑料的表面，使其紧贴于冷鼓。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.4 纵向拉伸（MDO） 纵向拉伸是将来自铸片机的厚片在加热状态下进行一定倍数的纵向拉伸。纵向拉伸机由预热辊、拉伸辊、冷却辊、橡胶压辊、温控系统、穿片
17、系统、辅助收卷及驱动装置等组成。 纵向拉伸机分为四个区，即预热区、拉伸区、定型区、冷却区。,2 BOPP 薄膜生产设备,温控系统：MDL18区采用低压（0.7MPa）蒸汽加热，MDL910区、MDM13区、MDH13区均采用高温高压水加热。 辅助收卷：位于MDO出口，其作用是在片材尚未稳定之前，将片材临时储存在卷芯上。其设备包括驱动端、顶紧夹头、卷芯。 穿片系统：为了安全迅速地将厚片送人平行或交叉排列的众多辊筒之间进行纵向拉伸，在纵拉机人口的一侧装有一套机械穿片装置。它是沿片材通过的路径安装一条单独循环运行的套筒滚子链条，此穿片链条带动厚片运行于各辊筒之间而完成穿片操作。,2 BOPP 薄膜生
18、产设备,2.5 横向拉伸(TDO) 横向拉伸机构结构比较复杂, 它由烘箱、链夹和导轨、静压箱、链条张紧器、导轨宽度调节装置、开闭夹器、热风循环系统、润滑系统及EPC 等组成。横拉机构由进膜、预热、拉幅、缓冲、定型和冷却等功能段组成，各段的加热温度均不高于190。横拉机的作用是将经过纵向拉伸的薄膜在横拉机内分别通过预热、拉幅、热定型和冷却而完成薄膜的横向拉伸。,2 BOPP 薄膜生产设备,2 BOPP 薄膜生产设备,2.6 牵引收卷 本工序由若干个牵引导向辊、冷却辊、展平辊、张力辊、跟踪辊、切边装置及边料粉碎系统、测厚仪和电晕处理机等组成。 BOPP在线废边经过粉碎，直接送入挤出机的加料斗，然后
19、与新料混合，加入主挤出机。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.6.1 测厚仪 测厚仪是测量及调节薄膜厚度的重要设备，它不仅有显示薄膜厚度的功能，而且还具有自动反馈控制薄膜厚度的功能。反馈控制包括： 控制模头膨胀螺栓的加热功率或温度，调节薄膜的横向厚度；控制挤出机或铸片的转速，调节薄膜的纵向厚度。在线测厚仪有多种：如射线测厚仪、X 射线测厚仪、红外线测厚仪等，因近红外线测厚无环境污染、对人体无伤害，目前应用比较普遍。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.6.2 电晕处理机 电晕处理机的工作原理：通过在电极上施加高频高压电流，使电极产生电晕放电，气体电离产生高能离子，在强电场作用下冲击塑料薄膜表面，使薄
20、膜表面活化，以增加薄膜的表面湿张力。 未经电晕处理的BOPP薄膜的表面张力仅有28mM/，而印刷和粘合则要求薄膜的表面张力40mM/，如不经过电晕表面处理，根本无法进行印刷或镀铝。 2.6.3 收卷 薄膜通过张力控制辊、展平辊、跟踪辊, 最后完成收卷工作。收卷张力的控制包括张力的设定、张力衰减及张力补偿等, 对薄膜收卷的品质影响很大。,2 BOPP 薄膜生产设备,2.7 分切机 从收卷机卸下的大膜卷，根据产品标准或用户的要求，在分切机上切成一定的规格，然后经过检验、包装即为成品。分切机的工艺参数主要是收、放卷张力，橡胶压辊结构及其压力，分切速度包括初始升速等的控制。 Atlas分切机有16个收
21、卷工位及2个边料回收系统。,3 附属设施,3.1 造粒（废料回收） 在生产薄膜过程中，出现废料是不可避免的。废料主要来自于开机时从挤出机排出的熔融物料及不合格的厚片；纵向、横向拉伸过程中产生的废膜、废片；牵引区切除的较厚的废边；分切时切除的废边、废膜。,3 附属设施,3.2 公用工程 公用工程包括空压站、循环水站、冷水机组、空调机组、热交换机组。,3.2.1 约克冷水机组,3 附属设施,1/蒸发器低温低压冷媒液体吸收冷冻水热量蒸发变成低压气体。把冷量交换到冷冻水。 2/压缩机利用螺杆把冷媒气体压缩成高温高压的冷媒气体 3/油分离器把润滑油从冷媒中分离 4/冷凝器高温高压冷媒气体和冷却水热交换后
22、冷凝成中温的液态冷媒。把热量交换到冷却水。 5/节流装置控制进入蒸发器冷媒的流量。 6/电机提供动力,3 附属设施,3 附属设施,3.2.2 空压机（复盛） 螺杆空压机组主要由主机和辅机两大部分组成，主机包括螺杆空压机主机和主电机，辅机包括进排气系统、喷油及油气分离系统、冷却系统、控制系统和电气系统等。,3 附属设施,3 附属设施,3.2.3 凉水塔 利用抽出来的风与由上洒下来的水形成对流，把热源排走，一部分水在对流中蒸发，带走了相应的蒸发潜热。从而降低水的温度。,3 附属设施,3 附属设施,3.3 供电及控制系统 配电室提供电源。 MCC间对BOPP生产，包括供电、速度控制、温度控制。,谢谢您的聆听！,