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纵向拉伸膜MDO的独特性能

2021-08-18 来源:长沙农业机械网

纵向拉伸膜(MDO)的独特性能

采用纵向拉伸的方法生产薄膜可以很好地增强薄膜的性能。无论是离线还是在线纵向拉伸吹膜和流延膜,都可以加强薄膜的阻隔性、强度、平坦性、抗张强度和孔隙率。它可以简化拉伸过程,并且用同样数量的塑料可以多生产出两到三倍的薄膜产品。因为纵向拉伸膜(MDO膜)非常的平滑,因而可以大大加快下游加工操作过程的速度,还能增加更多的附加值。

图1:Honeywell的Aclar含氟聚合物膜通过纵向拉伸获得了更好的隔潮性能,能很好地替代铝箔。

既然有这么多好处,为什么在市场上却没有更多的MDO 薄膜产品呢?因为除了一小部分相对简单的单层拉伸膜外,大多数的MDO膜很难被正确处理。例如:MDO能加强尼龙和EVOH的阻隔性能,但是MDO也会使它们的强度变差。“如果你知道要预热多少,要拉伸多少,以及在哪里退火,你就能生产出成功的产品。”Avery Dennison公司工程薄膜部的技术市场经理Kevin Henderson说。

设备制造商们反映说有越来越多的加工商在询问有关MDO膜的生产设备,但是这些加工商通常都不是很清楚他们到底需要什么样的设备,也不清楚等待他们的挑战是多么的困难。几年来,至少有三家主要的包装公司在MDO膜上作了大量的投资,安装了多条生产线,但是最后只能搁置它们。

大多数纵向拉伸机被用在双轴膜片生产的第一个步骤中。但是卓越的MDO设备从上世纪60年代就生产出了创新性的薄膜产品,如PET带、PVC食品膜、发泡PP带、纤维HDPE带等。MDO膜在上世纪90年代得到了进一步的发展,用这种方法生产出的透气卫生膜被大量用于尿片、自粘标签和合成纸中。这些产品的生产线都是宽幅的,并且产量很高。主要的设备供应商之一Marshall & Williams公司卖出了五台最大的4米宽MDO生产线,用于生产卫生膜。奥地利的SML也造出了最宽达3.2米的卫生膜生产线。

加工商一般要在全幅生产设备或自制的、半幅实验设备上开发新的MDO薄膜产品。在两种情况下所用的设备都是特别针对某一种产品的,灵活性很低。尽管德国的M&W和Dr. Collin公司也都提供实验室级别的MDO生产设备,但是对加工商来说,这样的设备太窄了,无法制造出可以在全幅加工设备上进行测试的产品。但是有些树酯公司则发现实验室级的MDO设备比较有用。

也有只进行横向拉伸的单轴薄膜,可用于制造像收缩标签之类的产品。但是TDO(横向拉伸)设备的灵活性甚至比MDO设备还要低。

在过去一年左右的时间里,在MDO设备的灵活性方面有一个比较小但是很显著的变化:加工商购买了全幅的拉伸生产设备,这些设备带有纯粹是用于R&D的附加功能。这些拉伸机不仅可以单独控制每一个辊的温度和速度,而且还提供了多种卷绕路径和拉伸选择。这种不一般的灵活性使得新型薄膜产品的开发变得更容易。

图2:Addex公司的“MDO Light”,这是一种四辊MDO系统,可以将吹膜加热拉伸,以适应速度更快的下游加工设备。

太多的选择?

MDO设备可以有几乎无限的变化形式:预热辊的数目(2个到12个或更多)和温度;加热的类型(水、油或电);拉伸辊间的距离(最大到2英寸);膜的拉伸次数(1次到3次或更多);退火或加热的温度与保持时间;冷却辊的温度与数目。

预热辊的数目不仅取决于拉伸的次数,也与树酯材料和希望的生产率有关:辊越多,生产能力就越大。标准预热辊的直径是12、18或24英寸,当然也可以达到30英寸。薄膜可以被拉伸一次或多次,中间可以加热或冷却,以得到不同的效果。牵引过程可以是在加热时,也可以是冷却时。

牵引是相对简单的过程。一个快速牵引辊比一个慢速牵引辊的转速快,从而可以拉伸在它们之间的薄膜。“你只是必须要找到正确的温度和拉伸率,这个过程可能是比较痛苦的。” FlexTech包装公司的运营总经理Eric Hatfield说。这家位于美国辛辛那提的公司是一家专业生产MDO膜的公司。

短距拉伸的辊间距通常不到2.5mm,长距拉伸的辊间距则从5mm到50mm甚至更多。甚至也有被称为“零间距”拉伸或“压缩辊拉伸”。间距越短,膜的收颈现像就越少。收颈现象会使膜的宽度减少5%到20%,它还会降低膜的透气性,而后者对卫生膜来说是非常关键的。SML公司拥有专利技术,可以用橡胶牵引辊来减少收颈现象。

退火是最难的部分,Flex Tech公司的Hatfield说,因为通过加快或降低退火辊的转速,可以使膜拉伸或收缩。速度或温度发生任何一点变化,都会导致薄膜的性质发生变化。

MDO设备可以在降低薄膜原料用量的同时又提高薄膜的性能,这是非常有竞争力的。降低原料用量是促使加工商竭力采用MDO设备的一个很重要的原因。Honeywell特种材料公司花了几年的时间开发出了一种用MDO法生产的Aclar单层PCTFE含氟聚合物膜,这种膜具有很好的隔潮性,可以代替金属箔。Honeywell发现单轴拉伸的Aclar膜的隔潮性提高了两倍,所以25微米的MDO Aclar膜与50微米的非拉伸Aclar膜具有一样的隔潮性。

MDO Aclar膜被首次应用到了药品包装上。这种膜是在宾西法尼亚州的Pottsville市生产的,用了三台Marshall & Williams公司提供的高温拉伸机,通过热油加热的拉伸辊的温度最高可达600华氏度(约合315.5摄氏度)。

图3 :M&W公司的实验室级生产线拥有三种不同的拉伸模式。

(待续)

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