水溶性聚乙烯醇薄膜专用料加工工程技术项目

北京基隆天创科技有限公司

河北雄县塑胶厂

该技术是我们经过几年的时间，自主开发研制出PVA改性，干法挤出制造水溶性吹膜专用树脂，整套工艺并用吹塑法批量生产出满足各种性能要求薄膜。

一、项目简介

20世纪末，随着食品工业和农副产品深加工的迅速发展，对保质、保鲜、保风味以及延长货架寿命的高阻透性包装材料和阻透性技术的需求和要求不断增加和提高，其发展日益受到人们的重视。

高阻透性塑料包装材料通常是指对气、液渗透物具有高阻尼作用的材料，即防止氧气的侵入，以避免商品氧化变质，防止水或水蒸气的渗透，以免商品受潮、霉变或防止香气、香味和二氧化碳外逸，以免失去商品原有风味或变味变质等。实际上，要求具有优异的阻气性能，又要具有很好的防水功能，单一或单层材料是很实现的，一般应通过多元复合，多层复合、共混改性，合金化、真空蒸镀，等离子技术蒸镀方法来实现。因此，大力开发高阻透性基材是复合薄膜发展的关键，主要的高阻透性有聚乙烯醇（PVA）、乙烯—乙烯醇共聚物（EVOH）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚丙烯晴（PAN）、聚酰胺（PA）、共聚酰胺（MXD6）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚对萘二甲醇乙二醇酯（PEN）树脂及薄膜等，目前大多数已工业化生产，近年来，从有利于环保角度，PVA，EVOH的开发更受关注。

PVA薄膜作为包装材料具有以下优异的性能：1、极好的透明度和光泽性；2、不吸尘、不带静电、印刷适应性好；3、较高的拉伸强度和伸长率，良好的耐磨性；4、低湿度下，极好的气体阻透性和保香性，其阻氧性甚至优于EVOH和PVDC；5、透湿性较大，对水敏感；6、有良好的金属蒸镀性、热粘合性；7、耐油性极好，耐辐照，可用地耐辐射的食品包装；8、可在120~200℃下使用。其主要不足是透湿性，但作为复合薄膜的阻透性层是完全可以克服的。

在当前包装领域不断追求性能，降低成本和注重环保的发展趋势下，虽然PVDC是开发最早的阻透性材料，但因分子链单元含有两个氧原子，回收焚烧时会产生有毒气体二恶莫和大量HCL气体，污染环境和损伤其烧炉等原因，受到了消费者的反对。美、日及台湾等地区已关注使用EVOH和PVA，EVOH和PVA的性能接近，EVOH易加工，但比较昂贵，PVA由于熔融温度高于分解温度，不易热塑加工成型，因此研发新型加工技术实现PVA的热塑加工技术越来越受到人们的重视，并列入我国塑料包装材料“十五”发展规划。

PVA的干法挤出加工技术一直是国内外塑料加工业多年来未解决的技术难题之一。我国市场对PVA薄膜需求量大，绝大部分依赖从国外高价进口。多年来，我们对PVA塑化进行了大量研究，成功的找到了可以降低PVA塑化温度的塑化改性剂，利用双螺杆挤出机进行PVA造粒，造粒的温度一般控制在195~205℃。该项目在国产设备的基础上，实现了PVA干法熔融造粒和吹膜加工，保留了PVA的水溶性、阻透性和生物降解性等优异性能，相对于湿法和流延法加工技术，具有工艺简单、能耗低、效率高、投资省等优点。

同时，PVA干法粒料可用于生产多层共挤高阻透材料及容器，拓宽了PVA树脂亲的应用领域，是PVA加工技术上的突破。该技术具有创新性，填补了国内空白，处于国内领先，达到国际先进水平。项目的实施可带动国内阻透原料及包装等行业的发展，具有明显的经济效益和社会效益。

二、PVA薄膜专用料生产工艺过程

PVA薄膜专用料生产的工艺过程主要包括原料的预混、熔融混合挤出造粒，包装等步骤。过程如下：

1、原料的预混合：主要是将所需的各种树脂、助剂按一定比例混合均匀。

2．熔融混合挤出造粒：将已经预处理好的物料，通过计量喂料系统，按一定比例连续加入同向平行双螺杆挤出机中，按一定的工艺温度和挤 出机转速进行熔融塑化混合，形成均一的熔体，然后经机头挤出冷却切粒。

3、包装：将切好的颗粒送入成品储仓，然后秤量包装成新产品出厂。

三、设备说明

1．增量称重计量系统

对物料配混计量装置采用专门设计的计量系统，每组分采用三点配置高敏感传感器，自动平衡控制器PL-03型自控器，在-10℃+45℃使用范围内，精度可达0.2%，可对树脂、填充剂、增塑剂、偶联剂等进行分组与称重计量。

2．预处理设备：

高速加热速冷却混合机组

高速加热混合机总容积200L，采用双速大功率驱动电机，低速混合可做到安全操作，增加起动扭矩，高速混合效果强烈，混合均匀，设置双层搅拌桨，舵轮式上桨起均匀搅拌作用，二圳后掠式下桨可对物料产生涡流翻卷作用，配之以上置式折流板，以利充分混合；采用不锈钢锅体、搅拌桨、双层锅体结构、电阻加热锅体夹套层中之导热油，油温传至内壁及物料，加热均匀，热惯性好，料温、油温双电偶测温，自动温控仪表可设置并控制物料的最佳混合温度，低速冷却混合机总容积500L，底面和侧面的大面积冷却配合多桨式低速混合系统能使物料进一步混合并迅速达到进入挤出机组的适合温度，料温亦采用电偶测温，温度自控仪表，控温精度与高速混合机均可达到±5℃；采用PLC可编程序控制器，可设置自动控制高速混合机的低速及高速混合时间、低速混合机的混合、保温时间，并可自动开启卸料门，高、低速混合机均设有混合器盖开启与起动搅拌桨安全联锁装置，以保证操作安全，上盖卸料门设机械式开启，气动装置。整机混合效果好，自控水平高。

3．原料输送系统

在高速混合机中预混好的原料从储料仓至双螺杆挤出机喂料装置采用螺旋输送方式，每套高混机配置两套输送机，可分别将物料输送至双螺杆挤出机。

4．SHJ-72平行同向双螺杆挤出机

双螺杆挤出机是专门为物料增强、改性、填充、反应挤出造粒而设计的，其螺杆和机筒可根据用户需要而调整，长径比（LD）可从20至56，以确保机组处于高效率的理想状态，多种类特制混合元件，可使物料得到充分的混炼、剪切、从而使物料经熔融、混合、挤出、切粒、冷却后得到分散、分布均匀一到的颗粒，有助于最大限度的确保产品的高品质和低能耗，机组的柔性挤出部件和高速高扭矩传动部件，能够满足各种特殊要求，操纵便利，可靠性强。

SHJ-72型平行同向双螺杆挤出机，螺杆直径Φ72mm，机筒内径Φ72.6mm，径向间隙0.3mm。两螺杆间隙0.5mm，属法面等间隙设计。

主拖动功率110KW，主机转速范围40-400rpm，以上设计保证了主机的高扭矩输出及强力混炼，从而达到高质、高产。

4.1 生产线示意图（附后）

4.2 设备主要技术性能

4.2.1 减速箱：采用减速分配一体与电机直联的方式，结构紧凑。经特殊处理的齿轮、轮系使减速箱具有极高的输出扭矩，传动平稳，稳定可靠。传动箱采用的薄套型串联轴承组具有足够的承载能力，为机组的高效、高产提供了充足的原动力。

4.2.2 挤出系统：螺杆芯轴为渐开线花键传动联接，深槽型，螺杆啮合曲线采用公司专用软件设计，配合独特加工工艺，从而保证了螺纹各工作段的法面等间隙啮合，两螺杆间隙为0.5mm，使螺杆具有较强自洁能力，混炼均匀。与普通螺杆相比产量提高了30%~40%，螺纹元件为高耐磨、耐腐蚀的特殊合金钢。

双螺杆挤出机采用高耐磨双金属机筒，特殊的双金属机筒使用寿命长，精心设计的机筒冷却液通道对机筒的均匀冷却提供了可靠的保证。

4.2.3 辅助系统

4.2.3.1 喂料机采用囊 防架桥装置的计量喂料装置。

4.2.3.2 冷切拉条机头。

4.2.3.3 风冷输送装置。

4.2.3.4 切粒机。

4.2.3.5 冷却系统采用齿轮泵，冷却系统的执行元件为电磁阀。

4.2.3.6 在挤压系统中设置真空抽取装置。

4.2.3.7 润滑系统采用齿轮泵。

4.2.3.8 加热系统采用铸铜及铸铝加热器。

4.3 双螺杆挤出机基本参数

4.3.1 螺杆直径：72mm

4.3.2 螺杆长径比：48：1

4.3.3 螺杆转数：40~400rpm

4.3.4 主电机功率：110KW

4.3.5 单根螺杆额定式作扭矩：1313Nm

机筒为双金属合金钢制造，机筒镶套材质铁镍合金。螺纹元件为优质合金钢，材料为W6Cr5Mo4V2，硬度高、耐磨、耐腐性好。

4.4 电器及电控的先进性

温控精度是影响树脂技师的主要因素之一，本机采用日本RKC产温控仪，升温曲线平滑，温度过冲小、控温精度可达±2℃，110KW主拖动电机采用英国欧际公司产全数学直流调速装置，输出特性好，控制转速精确，喂料电机采用日本产交流变频装置控制，无级调速。

操作系统中除设置了各种故障（减速箱润滑油欠压、挤压系统冷却液欠压等）的声、光报警、光报警，以便由操作人员检修外，还设计了必要的闭锁功能（主机与喂料电机顺序启动，逆续关闭）消除了运行人员因误操作而造成设备损坏的可能，使其达到了完善的控制，简便的操作。

    5.本生产线总装机功率：300KW