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常见功能性薄膜的成型方式:工艺特点与产品性能分析
来源: | 作者:光合视觉检测专家 | 发布时间: 65天前 | 252 次浏览 | 分享到:
对常见的功能性薄膜成型工艺进行了全面对比。流延法可生产高质量透明薄膜,用于高档包装;挤出法能适应多种塑料,应用广泛;吹塑法适用于中低档次包装,具韧性;压延法生产精度高、质量好;拉伸法分单向和双向拉伸,提升薄膜力学性能。从设备投资、占地、生产效率和产品性能等方面深入分析各工艺差异,明确其在工业生产中的适用场景和技术优势,助力企业选择合适工艺生产功能性薄膜,推动相关产业发展。

一、常见功能性薄膜的成型方式

1.流延法:通过熔体流涎骤冷工艺,生产一种无拉伸、非定向的平挤薄膜。此工艺生产的薄膜不存在明显的取向结构。以其高品质的产品特点逐步应用于各种物品的高档次包装中。

2.压延法:借助于辊筒间强大的剪切力,并配以相应的加工温度,使黏流态的物料多次受到挤压和延展作用,最终成为具有宽度和厚度的薄片制品的一种加工方法。

3.吹塑法:通常是挤出吹塑法制造,物料塑化挤出,形成管坯吹胀成型,再经冷却、牵引、卷取。吹塑膜是有取向的。吹塑法由于其固有的缺陷,只能满足于普通中、低档次产品的包装。

4.拉伸法:拉伸法包含两种,单向拉伸和双向拉伸。单向拉伸:高聚物原料先通过挤出机被加热熔融挤出成厚片,再在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内,通过拉伸机先后沿纵向进行一定倍数的拉伸,使分子链在平行于薄膜的平面上进行取向而有序的排列,然后在拉紧状态下进行热定型,使取向的大分子结构固定,最后经冷却及后续处理成膜。双向拉伸:在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内,通过拉伸机先后沿纵向和横向进行一定倍数的拉伸,使分子链在平行于薄膜的平面上进行取向而有序的排列,然后在拉紧状态下进行热定型,使取向的大分子结构固定,最后经冷却及后续处理成膜。

5.挤出法:高聚物原料先通过挤出机被加热熔融挤出成厚片,再在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内,通过拉伸机先后沿纵向和横向进行一定倍数的拉伸,使分子链在平行于薄膜的平面上进行取向而有序的排列,然后在拉紧状态下进行热定型,使取向的大分子结构固定,最后经冷却及后续处理成膜。

二、不同成型方式之间的区别

    1.设备投资

(1)流延法:流延法的设备需要具备高精度的挤出系统、模头以及冷却装置等,以确保薄膜的厚度均匀性和质量稳定性。此外,还需要配备先进的电气控制系统和自动化装置,这使得设备的投资成本较高。一条先进的流延法薄膜生产线投资可能在数千万元以上。

(2)压延法:由于需要精确控制辊筒的温度、压力和转速等参数,所以设备配备了高精度的控制系统和动力系统,如大功率的电机、高精度的温控装置等,这使得设备成本大幅增加。一套完整的压延法薄膜生产设备可能需要数百万元甚至上千万元的投资。

(3)吹塑法:核心设备是吹膜机,价格相对较为亲民。小型的吹膜机设备投资可能在几万元,适合小型企业或个体作坊;大型的自动化吹膜生产线投资可能在数百万元。

(4)拉伸法:主要设备包括拉伸机等,其结构相对简单,不需要像一些复杂成型方法那样配备高精度的复杂组件。因此设备投资相对较低。例如,普通的薄膜拉伸生产线设备投资可能在几十万到几百万不等,具体取决于生产规模和自动化程度。

(5)挤出法:挤出机是挤出法的核心设备,根据不同的生产需求和规模,挤出机的价格差异较大。一般来说,小型的挤出机设备投资可能在十几万元,而大型的、高精度的挤出生产线投资可能在数百万元。所以相对而言设备投资中等。

2.占地面积

(1)流延法:由于设备复杂且需要一定的操作空间,流延法生产线的占地面积也较大。通常需要数千平方米的厂房空间来布置设备和进行生产操作,占地面积较大。

(2)压延法:压延法的设备通常较为庞大,包括多个大型的辊筒和配套的辅助设备,需要较大的空间来安装和运行这些设备。一般来说,一条压延法薄膜生产线的占地面积可能在数千平方米。

(3)吹塑法:吹膜机的体积通常不大,整个生产线的布局相对紧凑。一条普通的吹塑法薄膜生产线占地面积在几百平方米以内,对于一些简易的小型生产线,占地面积可能更小。

(4)拉伸法:因为设备相对紧凑,不需要大面积的厂房空间来放置大型复杂的设备。一般来说,一条中等规模的拉伸法薄膜生产线占地面积可能在几百平方米左右。

(5)挤出法:挤出法的设备相对较为紧凑,但也需要一定的空间来放置原料储存设备、挤出机以及后续的加工和包装设备等。一条中等规模的挤出法薄膜生产线占地面积可能在几百平方米到一千多平方米之间,因此占地面积中等。

3.生产效率

(1)流延法:流延法的生产速度快,能够实现高速挤出和快速冷却定型,可以大规模地生产薄膜。一些先进的流延法生产线每分钟可以生产数十米甚至上百米的薄膜,适用于大规模的工业化生产。

(2)压延法:于压延过程中需要对物料进行多次挤压和延展,且辊筒的转速不能过快,否则会影响产品质量,所以生产速度相对较慢。此外,压延法的设备调整和准备工作较为繁琐,也会在一定程度上影响生产效率。

(3)吹塑法:吹膜机的生产过程是连续的,能够快速地将聚合物材料吹制成薄膜管坯并膨胀成膜泡,然后经过冷却定型和收卷。一般来说,一台普通的吹膜机每小时可以生产几十千克到上百千克的薄膜产品,具体的生产效率还与膜的厚度、宽度以及设备的自动化程度等因素有关。

(4)拉伸法:通过快速的拉伸过程,可以在短时间内生产出大量的薄膜产品。而且拉伸过程可以连续进行,只要原料供应充足,设备的运行稳定,就能够持续不断地生产薄膜。例如,一些高效的拉伸法生产线每分钟可以生产数米甚至数十米的薄膜。

(5)挤出法:挤出机可以连续地将聚合物材料挤出形成薄膜,生产效率取决于挤出机的型号、螺杆转速、模头尺寸等因素。一般来说,大型的挤出生产线每小时可以生产数百千克的薄膜产品。

4.产品性能

(1)流延法:产品透明度高,表面光泽度好。流延法能够使熔料紧贴在冷却辊筒上迅速冷却定型,避免了膜面的结晶,从而获得高度透明的薄膜。而且该方法生产的薄膜厚度均匀性好,厚薄公差小,能够满足一些对薄膜外观和尺寸精度要求较高的包装和印刷需求。

(2)压延法:产品质量好,厚度均匀,表面光滑。压延过程中强大的剪切力和精确的温度控制能够使聚合物材料充分熔融和塑化,并且能够精确地控制薄膜的厚度和表面质量,生产出的薄膜具有较高的平整度和光泽度,适用于对产品质量要求较高的应用场景。

(3)吹塑法:产品具有良好的韧性和耐冲击性,但光学性能可能略逊于其他一些成型方式。吹塑过程中膜泡的形成使得薄膜具有一定的柔韧性和延展性,能够抵抗一定程度的外力冲击而不易破裂。不过,由于膜泡的膨胀和冷却过程可能会在薄膜表面产生一些微小的瑕疵或不均匀性,导致光学性能不如流延法等生产的薄膜那么理想。

(4)拉伸法:产品具有较好的力学性能,如强度高、韧性好等。通过拉伸可以使聚合物分子链沿拉伸方向取向排列,从而大大提高薄膜的强度和韧性,使其能够承受较大的拉力和冲击力,不易破裂或撕裂。同时,拉伸后的薄膜表面平整度较好,光泽度高,透明度也有一定的提高。

(5)挤出法:产品性能可以通过调整工艺参数进行调控,对原料的适应性强。可以根据不同的原料特性和产品要求,调整挤出机的螺杆转速、温度、压力等参数,以及选择合适的模头和冷却方式,从而生产出具有不同性能的薄膜,如不同的厚度、强度、柔软性等。

三、应用领域及代表膜产品

1.流延成型应用:广泛应用于纺织品、食品、日用品的包装,做复合包装的内层基材,可延长食品保质期,增加美观度。主要用于生产流延聚丙烯薄膜(CPP)、聚乙烯(PE)薄膜等。

2.压延成型应用:多用于生产PVC软质薄膜、薄板、片材、人造革、壁纸、地板革等。多用于生产PVC软质薄膜、薄板、片材等。

3.吹塑成型应用:适用于生产各种包装薄膜,如购物袋、垃圾袋、食品包装等。常见的使用吹塑法生产的薄膜有:聚丙烯(PP)薄膜等。

4.拉伸成型应用:广泛应用于电子、光学、食品包装等领域。常用于生产聚酯薄膜(BOPET)、尼龙薄膜(BOPA)等高性能薄膜。

5.挤出成型应用:适用于多种塑料薄膜的生产,如低密度聚乙烯LDPE薄膜、高密度聚乙烯(HDPE)薄膜等。

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