FFS袋用吹塑薄膜的生产技术和产品性能

前言

    连续生产出“成型—充填—封口(form—fill-seal，简称ffs)“袋用吹塑薄膜产品，是国内近年来发展起来的一种重包装膜技术，主要用于大型聚乙烯、聚丙烯等合成树脂产品的自动包装线。由于在包装作业过程中，实现了多道工序和作业过程连续自动一次完成，使包装能力通常可达到1700—1900袋/小时，因而满足了超大型合成树脂装置高速包装的需要。传统的合成树脂粒料包装，使用由顶部开口的复合编织袋，在包装时由于工序多而复杂，因而其单条包装线的包装能力通常限制在1400袋/小时以下，即单线年zui大包装量在1150万条左右，只能适用于10万吨/年以下产量的聚合物生产装置，如果应用于超过20万吨/年的聚合物包装线上，不仅包装效率低而且成本高。

    从合成树脂装置的生产规模看，1990年全球新建装置的平均水平在8～10万吨/年之间，而2000年后建设装置的规模至少是20万吨/年，目前正进一步向集中化和大型化方向发展，其新建或拟建装置的汁划规模一般在40万吨以上。

    由此可见，随着合成树脂装置规模迅速增大，传统的复合膜编织袋已远远不能满足现今大工业生产的需求。而ffs袋用吹塑薄膜产品，在产品包装、贮存、运输、防潮和外观等方面具有的综合性能，顺应国际产品包装的要求和潮流，深受用户的欢迎，必将逐步替代传统的复合膜纺织袋而成为重包装行业的主产品。

一、生产技术

（一）主要原辅材料

    ffs袋用吹塑薄膜产品的主要原料为lidpe (线型低密度聚乙烯)和ldpe(低密度聚乙烯)。

    同时为了增加袋子的强度或改善其阻透性、耐候性(高温或低温等不同使用环境)以及便于包装机在运行过程中自动开口、充料、密封等多种不同目的，分别加入了开口剂、阻透剂、抗静电剂等多种改性剂，如钛白粉等(文中统称为添加剂)，一般占原料总量的3%以下。

（二）相关工艺对比

    ffs袋用薄膜的生产，按其工艺形式可为管膜法和平膜法两大类。平膜法具有生产能力大、薄膜强度高及印刷效率高等特点，但它需要切除边角料，工序复杂且操作维护工作量较大，故未被广泛采用。而管膜法取向程度高，通过改变吹涨比可调节薄膜的宽度和厚度，生产灵活性较大，设备投资较少，不存在切除边料问题，原料利用率高，且zui新发展的旋转机头和计算机控制系统，可使薄膜厚度均匀、卷形平整，另外多道出风泡膜冷却系统与稳定技术使吹膜过程的稳定性和冷却效率大大提高，因此管膜法(即吹膜工艺)已成为国内生产ffs袋用薄膜产品的生产方法。

    目前，ffs袋用吹膜技术按其产品形式不同，又分为单层挤出和多层挤出技术。它们的生产原理基本相同，主要是设备有所区别。单层膜挤出机主要采用一台较大的单螺杆挤出机并配置单模头，三层共挤出设备分为三台较小的挤出机并配置可自动调节的三层层叠式吹膜膜头，其它设备相同。

    由于合成树脂产品的包装，不仅需要保证强度，同时需要综合考虑热封、印刷、挺括及码垛等性能，故一般选用三层共挤膜。主要原因是：三层共挤膜可以将质量指标分解，利用不同的膜层满足不同的质量指标项，从而达到满足整体质量指标的要求。如在外层选择粘性好、抗静电、印刷着色性能好的配方;中层选择强度高、挺括度高的配方;内层选择热封性好、密封性好的配方等，来满足用户的不同需求。所以，在合成树脂的包装膜生产方面，目前普遍采用的是三层共挤吹膜工艺。

（三）吹膜工艺简介

    本文以目前应用较广的三层共挤式ffs袋用吹膜技术为例，参照扬子石化塑化公司引进的先进生产线，简要介绍其生产工艺和有关技术参数。

    原料lldpe、ldpe和其它添加剂，经人工破袋后分加入各自的原料贮槽内，由真空抽吸装置吸入自动质量配料系统。

    质量配料系统中的配料器，根据用户所设定的配料tc例，按要求进行混合后加入相应的挤出机，在挤出平均温度约200癈的条件下进行塑化挤出处理。三台不同角度摆放的挤出机分别供应三种不同的配料并送至模头，约在210oc的操作温度下，分别形成薄膜的芯层、内层和外层，通过人工换网机构由模头挤出。再经温度控制在25'c以下的冷却空气吹涨成膜泡，膜泡外部由冷却风环进行冷却，膜泡内由多道冷却空气进行冷却，并在膜泡上部将热空气抽走。通过调整膜泡的冷却空气进气量可控制膜泡稳定在一定的气压下，从而达到设定的吹涨比。

    膜泡经冷却风环后进入稳泡架，由膜泡测量仪360度旋转来进行膜泡直径及厚度分布的测量，并反馈至调节系统，通过调节冷却风量及时进行纠编，zui后实现薄膜厚度的调节和控制。此后膜泡进人人字架，人字架随旋转牵引台作360度旋转以便使膜厚的不均匀性分散到整个膜泡的圆周上。薄膜经牵引辊后进入上方的一组水平换向辊，实现薄膜的换向。

    薄膜再经导辊后导入电晕处理装置以除去静电，然后进入收卷机构进行收卷，当膜卷直径达到设定要求时，自动进行分切。

    卷后的薄膜由人工通过叉、吊取出，套上具有防紫外线功能的保护塑料袋，并在两端用木板或硬纸板等进行包装后，运入成品库码垛或直接装运至用户。工艺流程如下：lldpe.ldpe和添加剂→真空上料—自动称重与p昆合→共挤—吹塑成型、冷却→牵伸—收、放卷印刷干燥→压花→折边~ffs收卷→码垛→成品出厂

（四）国内外生产设备对比分析

    国内采用简单的人工称重、混合力料方式，设备非常简陋，导致加料混合不均匀，特别是加入的少量添加剂，很难保证其在原料中均匀分布。结果不仅对膜产品的性能指标有影响，同时直接影响包装机的正常运行，特别是封口温度难以控制。根据对国产某生产装置产品的调查发现，由于原料和添加剂混合不均，膜产品的性能差异较大，使包装机的封口温度zui低在l28oc，zui高达l70度以上，操作很不稳定。而国外生产的先进设备全部配备了称重式流量调节系统和称重式原料配比系统，同时在原料配备至中间料仓及进入挤出机的过程中，始终保持混合后的物料处于连续搅拌状态，确保原料混合均匀。

    从挤出机的情况分析：虽然国产设备现在有了很大改进，如螺杆直径增加到45mm/50mm，长径比增大到28：1;同时在材质上提高了螺杆硬度和料筒硬度，以确保在高温下正常运行;采用双金属机筒，提高耐腐蚀性和耐磨性能;采用变频电机以稳定挤出机转速，使螺杆运行平稳，保证供料均衡等。但由于具体材质、加工精度、装配质量等“技不如人′，挤出机螺杆的使用年限平均只能保证1 —2年，而国外可连续使用5年以上。zui为关键的是，国内设备的温度控制、压力控制等，仅仅是安装几个简易的温度指示计和几块普通压力表，由人工根据其指示数据，依靠经验进行“事前调节”和“事后控制”加热温度、熔体压力等工艺参数。而国外在控制系统上采用由计算机控制的带闭路水循环的恒温调节器，同时其螺杆运行速度、熔体压力和温度以及螺杆的送料率等，全部在计算机指标屏上直接显示，并配有报警指示、报警信息反馈与自动或手动处理系统，保证进料段部分始终处于工艺条件之下，整个塑化单元的粒料可均匀地熔化，从而保证熔融体的质量达到设计要求。

    从模具、牵引和收卷部分分析：国内的生产厂都相继引进了国外的先进设备和工艺技术，其设备性能和生产工艺与国外相当。但主要问题在于其计算机控制系统没有跟上，国外设备目前普遍采用的无接触式薄厚自动测量、显示、跟踪、与反馈系统，薄膜厚薄均匀度自动调节系统，气泡框架高度自动显示功能等几乎都没有，导致膜产品的厚度误差比国外设备生产的产品大得多。

    从印刷线的总体情况分析：进口印刷线的生产能力非常大，以德国某公司的设备为例，每条印刷线的生产能力可达到800kg/h～loookg/h，可同时处理4条200kg/h以上吹膜线的产品。而国内生产的设备非常简单，处理能力在60～80kg/h之间。从印刷效果看，国外生产的设备可同时实现正反两面和侧面的套色印刷，国内虽然也能进行套色印刷，但其质量、外观和视觉效果等明显要低一个档次。

二、技术指标与性能测试

    ffs袋用吹塑薄膜产品的主要性能指标测试，是根据包装物的特点及运输和贮存等要求而制定的，主要测试项目有落镖冲击强度、拉伸断裂强度、断裂伸长率、屈服强度、摩擦系数等。由于ffs袋用吹塑薄膜是新型的重包装膜产品，目前还没有统一的国家标准，具体指标可由用户和生产商根据运输和贮存环境协商制定。

    ffs袋用吹塑薄膜产品的质量主要取决于原料配方和设备性能：从配方方面分析，原料lldpe与lppe本身的质量，、相互配比、添加剂的加入比例等，对各项性能都有明显的影响。通过对比分析，不仅不同牌号的原料对产品质量和生产控制过程有影响，而且不同生产厂的同种牌号原料也对产品质量有很大影响。但国产设备所产膜的厚度主要为正偏差，虽然平均在+8%内，但局部实际上超过这一指标。加大正偏差的目的主要是通过增加厚度从而增加强度等性能指标。另外膜的销售主要以吨位计算价格，而不是以长度或条数计价，所以，吹膜生产企业对于正常指标内的膜厚正偏差并不介意，而膜产品的用户则意见较大。随着膜生产企业数量的增加及膜产品用户要求降低成本愿望的增强，相信这一产品的市场竞争会更加激烈，低质量的膜产品除了降价之外，将难以在市场上立足。

三、简要经济分析与建议

    目前，与国外市场的ffs袋用薄膜产品价格相差不大，一般在13000—15000元/吨之间，平均每条袋子的价格在1.7元~2.0元之间。价格波动的主要原因是原料价格不稳，或因用户要求的具体性能指标不同，其原料配方特别是添加剂的用量不同而引起以目前的原料价格、加工成本和产品销售价格估算，投资建议ffs袋用吹塑薄膜产品生产装置的投资利润率在8—l5c/c之间，投资回收期约5~7年，经济效益较好。

    但由于进口设备价格贵，折旧费用占总成本的比例很高，即使在目标市场明确的情况下，由于投资回收期较长，市场变化周期短、速度快，且价格波动范围比较大，因而加大了投资风险。所以，在目前国产设备难以适应国际包装标准要求的情况下，建议吹膜设备制造商与吹膜产品生产厂和相关高校或科研院所共同合作，利用现有国产设备已基本能够满足生产要求的特点，积极投资开发相关的自动控制和自动调解系统，形成具有自主知识产权的先进吹膜生产技术。在技术开发的前期投入肯定比较大，但一旦开发成功后，既可以提升吹膜设备制造商的技术，为进一步扩大生产规模，提高经济效益打下良好的基础;又可以大大降低吹膜产品生产的成本；同时可节省大量的外汇支出。无论对于设备制造商和膜生产企业，都是非常有利的