第七節(jié)　薄膜牽引裝置

薄膜牽引裝置是指雙向拉伸機(jī)之后，直到薄膜收卷機(jī)之前，薄膜所通過(guò)的所有設(shè)備。這個(gè)裝置的作用是將拉伸的薄膜展平、冷卻。利用薄膜測(cè)厚儀檢測(cè)薄膜的縱、橫向厚度，然后切除兩個(gè)廢邊，并將廢邊通過(guò)吸風(fēng)嘴吸入粉碎機(jī)，最終以恒定的速度將薄膜送往收卷機(jī)。

一般不同品種的薄膜，生產(chǎn)的工藝要求是不同的，牽引裝置的具體結(jié)構(gòu)也不完全相同。

如下以BOPS薄膜生產(chǎn)線、擠出吹塑薄膜生產(chǎn)線上的牽引裝置組成裝置為例。

一般擠出吹塑薄膜生產(chǎn)線上的牽引裝置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)減速箱減速后帶動(dòng)牽引鋼輥運(yùn)動(dòng)。牽引輥有兩根：一個(gè)是主動(dòng)輥，為輥；另一個(gè)是輥面包一層橡膠層的被動(dòng)橡膠輥，牽引輥。

（1）裝置作用　裝置作用就是：橡膠輥工作時(shí)緊壓在主動(dòng)鋼輥上，夾緊薄膜。它們牽引由成型模具口擠出，經(jīng)吹脹、冷卻固化的薄膜，輸送給卷取機(jī)，主動(dòng)鋼輥的牽引轉(zhuǎn)動(dòng)速度由擠出吹膜工藝條件來(lái)決定。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，主動(dòng)輥可按工藝條件要求無(wú)級(jí)調(diào)速變化，以滿足生產(chǎn)工藝要求，保證正常生產(chǎn)。

（2）對(duì)牽引輥的工作原理　①裝配后兩牽引輥面的接觸線應(yīng)與成型模具、風(fēng)環(huán)和人字形夾板的中心線垂直并相交，以保證擠出模具口的膜泡管始終沿著一條中心線平穩(wěn)運(yùn)行；②牽引輥距模具口的距離不能小于膜泡管直徑的3～5倍，以保證膜泡管的充分冷卻；③橡膠輥與鋼輥輥面的壓緊接觸力要均勻，牽引拉力在整個(gè)輥面上要相等，這能夠阻止泡管內(nèi)空氣泄漏；④牽引運(yùn)行速度穩(wěn)定，可無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速時(shí)能平穩(wěn)、平滑過(guò)渡；⑤在牽引輥和卷取輥之間應(yīng)加幾根導(dǎo)輥和展平輥，必要時(shí)應(yīng)加張力輥，以保證膜卷取捆平整，膜布松緊一致。

德國(guó)Kiefel公司最近開(kāi)發(fā)了一種振動(dòng)式牽引裝置——KirionT專用于將管狀吹塑薄膜重新修整成雙層平擠薄膜。這套牽引裝置將一個(gè)壓緊輥安裝在一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)盤上配備了新式堅(jiān)固耐用的旋轉(zhuǎn)芯棒系統(tǒng)用以提高設(shè)備的性能穩(wěn)定性。

例如對(duì)于需要特殊檢查表觀質(zhì)量的BOPS薄膜生產(chǎn)線，該區(qū)就要做成橋式；為了提高薄膜的表面張力，在切邊之后還裝有單面或雙面電暈處理器；為了改進(jìn)薄膜表面性能，有時(shí)需要進(jìn)行表面涂覆等。圖2-56為典型薄膜牽引裝置的示意。

下面我們介紹一下典型薄膜牽引機(jī)有關(guān)部件的結(jié)構(gòu)與性能。

一、展平輥

在生產(chǎn)塑料薄膜時(shí)，當(dāng)薄膜進(jìn)入牽引裝置、測(cè)厚儀、切除廢邊的切刀及電暈處理器等裝置或輥筒之前，薄膜在拉伸應(yīng)力的作用下，在兩個(gè)設(shè)備或兩個(gè)輥之間就會(huì)出現(xiàn)一些縱向皺紋。空間距離越大，皺紋也越嚴(yán)重。如果不及時(shí)消除這些皺紋，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)褶皺，薄膜厚度的測(cè)量值不準(zhǔn)確或切割薄膜時(shí)產(chǎn)生缺口，以致出現(xiàn)薄膜斷裂等弊病。因此，在上述的位置都要安裝展平輥。

二、冷卻輥

有些經(jīng)過(guò)雙向拉伸的塑料薄膜，雖然在拉幅機(jī)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了冷卻處理，但是薄膜表面溫度仍然大于50℃。如果這種的薄膜靠空氣進(jìn)行自然冷卻并立即卷到收卷軸上，有可能引起產(chǎn)品出現(xiàn)或多或少的變形；而且，熱的薄膜在經(jīng)過(guò)薄膜測(cè)厚儀時(shí)，也會(huì)影響測(cè)量準(zhǔn)確度。這種薄膜在進(jìn)入牽引區(qū)之后，往往還需要經(jīng)過(guò)1～2個(gè)鍍鉻、拋光的冷卻輥（有些拉伸塑料薄膜不需要冷卻）。冷卻輥和其他輥筒一樣都要經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡處理。其內(nèi)表面經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，內(nèi)部設(shè)有夾套，有的冷卻輥內(nèi)夾套上還焊有螺旋形或平直的導(dǎo)流片。夾套內(nèi)通入30℃循環(huán)水（流速約0.5m/s），將薄膜表面的熱量帶走。

冷卻輥是利用馬達(dá)，經(jīng)減速器、平皮帶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。其線速度與橫向拉伸機(jī)保持同步，也可以進(jìn)行單獨(dú)微調(diào)，使?fàn)恳龣C(jī)與拉幅機(jī)之間的薄膜具有一定的張力。

冷卻輥的兩端裝有錐形滾柱軸承，為了適應(yīng)軸的熱脹冷縮的需要，冷卻輥的驅(qū)動(dòng)端是固定不動(dòng)的，另一端則可以有小量軸向滑移。

三、薄膜測(cè)厚儀

一般薄膜測(cè)厚儀是由一個(gè)可以橫向勻速運(yùn)動(dòng)的掃描器和配套的檢測(cè)、放大、顯示、控制系統(tǒng)組成的。能源及檢測(cè)器安裝在同一個(gè)穩(wěn)固的框架上，上下對(duì)稱、同步移動(dòng)。檢測(cè)器接收的信號(hào)經(jīng)放大、數(shù)字化，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

薄膜測(cè)厚儀適用于各種材料的透光率和霧度值的測(cè)定。如果想制得厚度十分均勻的薄膜，在生產(chǎn)薄膜的過(guò)程中，就必須使用非接觸、連續(xù)工作的薄膜測(cè)厚儀，及時(shí)檢測(cè)、控制薄膜的厚度。每一條薄膜生產(chǎn)線至少要有一臺(tái)測(cè)厚儀，有的薄膜生產(chǎn)線還安裝兩臺(tái)（其中一臺(tái)裝在冷卻轉(zhuǎn)鼓與縱向拉伸機(jī)之間）。

此外，測(cè)厚儀都具一系列的自動(dòng)補(bǔ)償裝置，以便補(bǔ)償測(cè)量間隙變化、大氣壓力變化、大氣污染等的影響。測(cè)厚儀中的發(fā)散的熱量可以利用自然散熱或強(qiáng)制（風(fēng)冷或15～25℃冷卻水）冷卻方法加以消除。能源和檢測(cè)器的外面都裝有安全防護(hù)罩。

由于薄膜的性能、產(chǎn)品的厚度、設(shè)備的使用壽命及測(cè)量精度的要求不同。薄膜測(cè)厚儀的類型也不同。常用的測(cè)厚儀有放射性同位素型、X射線型、光電型等類型。

目前，先進(jìn)的薄膜測(cè)厚儀，不但具有顯示薄膜厚度的功能，而且還具有自動(dòng)反饋控制薄膜的厚度的功能。測(cè)量的信息可以顯示在高清晰度的彩色監(jiān)視屏上，其中包括薄膜的縱向及橫向斷面厚度，橫向剖面平均趨勢(shì)，整個(gè)母卷橫向掃描平均值及平均的趨勢(shì)值，模頭膨脹螺釘?shù)募訜峁β史植嫉取７答伩刂频墓δ馨ǎ嚎刂颇ｎ^膨脹螺釘?shù)募訜峁β驶驕囟龋{(diào)節(jié)薄膜的橫向厚度；控制計(jì)量泵或冷卻轉(zhuǎn)鼓的線速度，調(diào)節(jié)薄膜的縱向厚度。對(duì)于具有兩臺(tái)測(cè)厚儀的薄膜生產(chǎn)線，第一臺(tái)測(cè)厚儀的主要作用是在未拉伸之前，及時(shí)檢測(cè)或檢測(cè)、控制擠出片材的厚度，縮短調(diào)節(jié)薄膜厚度的時(shí)間，提高產(chǎn)品收率。

放射性同位素的種類很多，用于測(cè)量塑料薄膜厚度的同位素主要是钷147、氪85、鉈204等，使用放射線同位素作為能源。

X射線測(cè)厚儀是一種利用檢測(cè)X射線穿過(guò)薄膜后的能量衰減值，來(lái)確定薄膜厚度的測(cè)量?jī)x器。其特點(diǎn)如下：避免放射源對(duì)人體的危害；測(cè)量薄膜厚度范圍大（幾微米到幾千微米）；檢測(cè)器窗口尺寸小（5～100mm），檢測(cè)精度高；X射線測(cè)厚儀與同位素測(cè)厚儀相比優(yōu)點(diǎn)有，檢測(cè)器響應(yīng)時(shí)間小于1μs，比帶有真空室的放射性系統(tǒng)快10000倍；傳感器的測(cè)量精度比放射性同位素高10～20倍，薄膜越薄優(yōu)越性越突出。

但是，X射線測(cè)厚儀用于檢測(cè)薄膜厚度的歷史不長(zhǎng)，還有待進(jìn)一步完善。

四、薄膜導(dǎo)向輥及切邊裝置

在薄膜測(cè)厚儀的后面有一組導(dǎo)向輥，它是由兩個(gè)主動(dòng)的鍍鉻、拋光金屬輥組成，其中一個(gè)輥的作用是保證穿入測(cè)厚儀的薄膜處于水平狀態(tài)。另一個(gè)主要起導(dǎo)向作用。

在上述兩個(gè)導(dǎo)向輥之間的空隙處，位于薄膜邊緣各安裝一組廢邊切割裝置。雖然切割廢邊都是使用單面刀片，但是切刀的支架則有多種形式。例如，可以使用可扭轉(zhuǎn)的圓盤刀架（圖2-57），只要用手扭轉(zhuǎn)切刀軸，就可以更新刀刃，不會(huì)影響正常切膜。這種圓盤上都裝有5～6把刀片，切刀盤的外面有一個(gè)防護(hù)罩。又例如，可以使用單臂固定刀架。即在薄膜的每一側(cè)都裝有兩個(gè)單臂刀架，每個(gè)刀架上只安裝一把單面刀片，兩把切刀可以交替使用，也不影響正常切膜。無(wú)論哪一種切刀，切刀盤均與汽缸相連，切膜時(shí)汽缸將切刀推向薄膜，不需切膜時(shí)切刀可以脫開(kāi)。在正常拉伸薄膜時(shí)，一旦發(fā)生破膜現(xiàn)象，切刀在斷膜檢測(cè)器的控制下，可以自動(dòng)推出工作位置。

為了消除收卷軸上由于薄膜橫向斷面的局部區(qū)域出現(xiàn)厚度累積偏差而影響收卷質(zhì)量，兩組切刀座均安裝在一塊導(dǎo)向連接板上，連接板被AC伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器及螺紋絲杠推移，使兩把切刀能夠在橫向同步擺動(dòng)。見(jiàn)圖2-58。切刀擺動(dòng)幅度的大小和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向是用導(dǎo)板旁的接近開(kāi)關(guān)來(lái)控制。通常擺幅量是≤±100mm。此外，每個(gè)切刀座也可以在連接板上單獨(dú)橫向移動(dòng)，用于調(diào)節(jié)薄膜單邊的切邊量及適應(yīng)橫向拉伸倍數(shù)的變化。切刀位置調(diào)節(jié)完畢必須將刀座固緊。

被切除的廢邊在經(jīng)過(guò)后一個(gè)導(dǎo)向輥時(shí)，受到壓邊輥或?qū)蜉佭吘壩鼩饪椎淖饔茫瑢⑦吥だ撦伒南路健?duì)于高速薄膜生產(chǎn)線，引下的邊膜是用一把能夠快速橫切的切刀切斷，對(duì)于低速薄膜生產(chǎn)線也可以用人工剪斷，然后將廢邊手動(dòng)送進(jìn)吸風(fēng)嘴，再吸往粉碎回收系統(tǒng)。

壓邊輥是一個(gè)從動(dòng)輥，軸上安裝滾珠軸承，外緣包橡膠或耐磨聚氨酯，壓輥受汽缸控制，工作時(shí)將壓輥壓到導(dǎo)向輥上，破膜或非工作時(shí)將其抬高。利用邊緣吸氣孔牽引廢邊的原理與真空多孔隔離輥相同。

五、張力隔離牽引輥

張力隔離牽引輥的作用是強(qiáng)制牽引從拉幅機(jī)出來(lái)的薄膜，并以恒定的速度將薄膜送往收卷機(jī)，確保收卷的薄膜能夠維持恒張力。由于生產(chǎn)設(shè)備不同，牽引輥的數(shù)量也不同。有的設(shè)備只在切邊之后安裝一個(gè)，有的設(shè)備在牽引區(qū)的進(jìn)出口各裝一個(gè)。

張力隔離輥有以下三種形式。

（1）鍍鉻拋光金屬導(dǎo)向輥-重型包膠壓輥　在使用第一種張力隔離輥時(shí)，由于壓輥靠?jī)啥说钠资┘訅毫Γ厝恍纬蓛蛇厜毫Υ蟆⑦吘墢埦o力大，而中間張緊力小，引起薄膜橫向張力不均勻。為提高牽引張力的均勻性，有的公司采用重型包膠從動(dòng)壓輥代替普通橡膠壓緊輥。

（2）鍍鉻拋光金屬導(dǎo)向輥-橡膠壓緊輥　這是一種靠汽缸推動(dòng)橡膠壓緊輥，將導(dǎo)向輥上的薄膜夾緊并強(qiáng)制牽出的方式。

（3）真空多孔隔離輥　這種隔離輥的工作原理參見(jiàn)圖2-59。該輥由一個(gè)多孔金屬輥及兩端排氣箱組成。多孔金屬輥的輥面噴涂耐臭氧的特種聚氨酯彈性材料，以適應(yīng)電暈處理的需要。輥上鉆有許多孔徑約為3mm的小孔，開(kāi)孔面積約占輥筒表面積的50％。輥內(nèi)有許多平行母線的葉片，將多孔輥分成許多小室。該輥利用單獨(dú)的傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

兩端的排氣箱是固定不動(dòng)的。排氣箱靠多孔輥的側(cè)面有一扇形的開(kāi)口，與輥內(nèi)的小室相通，外側(cè)有一個(gè)排氣管與風(fēng)機(jī)相連。

六、薄膜電暈處理器

一般電暈處理機(jī)的工作原理是通過(guò)在電極上施加高頻高壓電流，使電極產(chǎn)生電暈放電，氣體電離產(chǎn)生高能離子，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下沖擊塑料薄膜表面，使薄膜表面活化，以增加薄膜的表面濕張力。例如PET在未處理前的表面濕張力為40～42dyn/cm，經(jīng)過(guò)電暈處理的表面濕張力可達(dá)50～55dyn/cm，這樣就可大大提高印刷油墨或真空鍍鋁層對(duì)PET表面的附著力。特別的BOPP和PE膜，因是非極性聚合物，如不經(jīng)電暈表面處理，根本無(wú)法進(jìn)行印刷或鍍鋁。

電暈處理是將高頻發(fā)生器產(chǎn)生的能量，通過(guò)電極在電極和電暈處理輥之間形成高壓電場(chǎng)，電極使逸出的電子加速，相互碰撞，將能量輸給空氣，并激發(fā)空氣分子產(chǎn)生發(fā)射光子，使空氣電離和分解，形成臭氧和氧化氮。同時(shí)，高能的電子和離子轟擊塑料薄膜表面，使其鏈狀分子斷裂，鏈斷裂時(shí)產(chǎn)生的自由基與空氣電暈產(chǎn)物發(fā)生氧化、交聯(lián)反應(yīng)，使薄膜表面產(chǎn)生極性基團(tuán)，薄膜表面被激活，部分離子注入薄膜，使表面粗化，從而增大薄膜的表面張力，改善薄膜的印刷性能和黏合能力。

圖2-60為一種塑料薄膜電暈處理機(jī)。電暈處理機(jī)主要由四部分組成，即包括高壓發(fā)生器、電極、電暈處理輥和耐臭氧的排氣罩。除此之外，在拉伸薄膜的生產(chǎn)速度大于250m/s的生產(chǎn)線上，為了使薄膜緊貼在電暈輥上，充分排除膜與輥間的空氣，避免產(chǎn)生放電現(xiàn)象，需要在電暈輥的側(cè)面再安裝一個(gè)丁腈橡膠或硅橡膠壓輥。

電暈輥是用耐高溫、耐臭氧的硅橡膠制成的或噴涂特殊聚氨酯彈性體。電極與電暈輥之間的距離通過(guò)電極旁的間隙調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)。

間隙的大小可由測(cè)量表顯示出來(lái)。電極和壓輥在無(wú)薄膜通過(guò)時(shí)，被各自的汽缸打開(kāi)，工作時(shí)電極才靠近薄膜，壓輥與薄膜接觸。

電暈處理的強(qiáng)度（薄膜表面的潤(rùn)濕張力）是與電極的電壓高低和電極-電暈處理輥之間的間隙有關(guān)，電極電壓高，與處理輥的距離小，電暈處理效果強(qiáng)；與薄膜、電暈輥之間是否夾入空氣有關(guān)，如果膜輥之間夾有空氣將會(huì)導(dǎo)致薄膜的背面也被處理；與電暈輥和電極表面清潔度有關(guān)，電暈輥和電極表面很臟，也會(huì)減弱電暈處理的效果。

七、牽引機(jī)支架

薄膜牽引區(qū)是由許多功能不同的輥筒組成的。目前各設(shè)備制造商根據(jù)薄膜生產(chǎn)工藝的實(shí)際要求，提出了多種設(shè)計(jì)方案。其目的是不但能夠?qū)崿F(xiàn)各種輥筒應(yīng)有的功能，而且還能滿足快速穿膜的需要。典型牽引機(jī)支架有以下3種。

1.大間距交錯(cuò)支撐結(jié)構(gòu)

法國(guó)CELLIER公司曾使用這種結(jié)構(gòu)的牽引裝置（圖2-61）。這種裝置是將部分輥筒支撐在地面上，部分輥筒懸在吊梁架上。地面支撐輥筒與懸吊輥筒是相間配置。這種裝置有利于人工穿膜，便于清理牽引機(jī)內(nèi)的廢膜及設(shè)備維修，但占地面積較大。

2.小間距交錯(cuò)支撐結(jié)構(gòu)

德國(guó)BRUECKNER公司制造的塑料薄膜生產(chǎn)設(shè)備均以這種結(jié)構(gòu)為主（圖2-62）。在這種裝置中，雖然各輥筒的支撐方式與上述的方式相似。但是支架的結(jié)構(gòu)十分緊湊。穿膜時(shí)只需將膜順著牽引機(jī)一側(cè)的導(dǎo)膜槽通過(guò)即可。設(shè)備的其他部位均裝有安全柵網(wǎng)。

3.單向支撐結(jié)構(gòu)

德國(guó)KAMPF、日本小林制作所等設(shè)備制造公司推薦使用這類牽引機(jī)。這種設(shè)備是將所有的寬幅輥筒都裝在地面的支架上。為了穿膜方便，利用一條連續(xù)回轉(zhuǎn)的鏈條或皮帶，將薄膜帶過(guò)各輥筒。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是基礎(chǔ)穩(wěn)定、振動(dòng)小、有利于高速生產(chǎn)，但穿膜很不方便。