賓頓等五六家公司
已經(jīng)解決了9層吹
膜生產(chǎn)的復(fù)雜性,。
美國的一家著名的包裝企業(yè)既生產(chǎn)9層吹膜，也生產(chǎn)九層流延膜,，他們發(fā)現(xiàn)有流延膜方面的經(jīng)驗起著很大的幫助作用,?！拔覀兊闹饕a(chǎn)品是流延膜。我們在這方面的經(jīng)驗使我們能跳出吹膜結(jié)構(gòu)的框框來考慮問題,，”該公司技術(shù)主管稱：“以前我們認(rèn)為樹脂在吹膜上不會有很大的機會,，甚至7層膜也是這樣。但9層膜為我們的工具箱增加了很多的工具,。更多的層數(shù)實際上令產(chǎn)品開發(fā)更容易,。”
制造9層膜的加工商們不會都逐鹿于同樣的市場中,，它們更多的與層壓或電鍍膜進行競爭,。不多的制造9層薄膜的重要包裝企業(yè)在疊層內(nèi)部使用9層膜。較小的加工商直接向市場提供9層膜,，成品加工商再把它們層壓或成形為袋子和封套,。迄今為止，還有足夠的高阻隔性應(yīng)用場合可以供應(yīng),。因為不希望刺激更多的競爭,，所以成功的9層膜生產(chǎn)商保持著低調(diào)。
由巴頓菲爾格羅斯特建造
的完全達到生產(chǎn)規(guī)格的9
層膜實驗生產(chǎn)線,，將是那
些尋求進入9層膜領(lǐng)域的
加工商們的新資源,。
無畏的先鋒
在90年代末，一大批多數(shù)具有7層膜經(jīng)驗的吹膜擠出領(lǐng)先廠家實現(xiàn)了首批9層阻隔膜的商業(yè)化,，新西蘭Holmes包裝公司是第一家,，它在1997年安裝了來自賓頓工程（Brampton Engineering）公司的9層吹膜模頭。
巴頓菲爾格羅斯特（Battenfeld Gloucester）公司售出的首套9層膜擠出模頭于1998年7月在新西蘭Transpack公司安裝,，其口徑為10〃,。
9層薄膜的經(jīng)驗為進入更復(fù)雜的膜產(chǎn)品打開了大門。從2000開始,，賓頓已經(jīng)造出了10層模頭：一套到亞洲,，兩套到歐洲。10層膜為利用不同的結(jié)構(gòu)和類似PET的技術(shù)性聚合物提供了更多的機會,。
9層與10層吹膜市場的成長遠不及加工商們從3層轉(zhuǎn)變到5層和7層那么快,。在幾年時間里，有幾百條的5層和7層膜生產(chǎn)線,。但因為有許多其它的方法來獲得同樣的阻隔效果,，包括有多層流延膜、貼合,、電鍍和涂覆,，所以從7層轉(zhuǎn)為9層膜不是簡單的一步。
機器制造商也還沒有倉促進入9層膜市場中,。還沒有歐洲OEM廠家冒險嘗試超過7層的模頭,，盡管德國的W&H和意大利Macchi都在從事這個方面的工作。
9層和10層模頭的建造和運行是如此的困難,，以至于8年后在世界上仍只有大概五六家的公司僅有著25套產(chǎn)品,。
賓頓是9層或更多層膜生產(chǎn)線最突出的供應(yīng)商。它已經(jīng)售出了三套10層疊加模頭和13套9層疊加模頭,，包括了世界上最大31.5〃口徑的,，其生產(chǎn)能力將達1500磅/小時。格羅斯特已經(jīng)供應(yīng)了五套9層模頭,，該公司最大的9層模頭是20〃口徑,。
Plastopil的9層吹膜生產(chǎn)
線在不到一半時間里才制
造真正的9層膜。用它生
產(chǎn)5層或7層膜仍是有優(yōu)
勢的,。
還有四套9層膜生產(chǎn)線應(yīng)用向下吹泡,。戴維斯標(biāo)準(zhǔn)（Davis-Standard）公司在2004年向一家俄羅斯客戶提供其中一套，用于生產(chǎn)EVOH/nylon/LDPE材料的香腸外膜,。麥克羅工程（Macro Engineering）在2003年向一家韓國企業(yè)提供了一套9層疊加模頭,，用于加工PVDC阻隔樹脂的9層擠出雙泡生產(chǎn)線上。賓頓制造了兩套9層的Aquafrost生產(chǎn)線,，它對PP/EVOH的下吹泡進行水淬,。
賓頓和格羅斯特兩家公司都建造了具生產(chǎn)規(guī)模的9層膜實驗生產(chǎn)線，能幫助那些進入9層膜競技場的企業(yè)容易開發(fā)產(chǎn)品,。賓頓總裁兼CEO Bud Smith預(yù)測9層膜將是“未來10年里的主要成長領(lǐng)域”,。
阻隔膜更加柔軟
高阻隔性薄膜被用于提高象肉、禽,、魚等冷凍產(chǎn)品和象奶粉,、堅果、寵物食品和酒類的非冷凍型食品的貨架壽命,。除了高阻隔性以外,，柔軟是最為期望的性能。含有尼龍層的9層膜相對較為柔軟,，而5層和7層的尼龍阻隔膜就因為尼龍層較厚而發(fā)硬,。
9層膜具有多種的結(jié)構(gòu)，以滿足阻隔性,、強度和外觀上的多種需求,。9層或10層吹塑膜比流延膜具有雙向拉伸的優(yōu)勢，以使冷性強度更大,。
9層吹塑膜的一個主要吸引人之處是其對昂貴的尼龍材料的應(yīng)用更省,。9層膜把一個厚的尼龍阻隔層分離成幾個薄層。這就獲得了尼龍用量更少、阻隔性能更大的效果,，而熱成形性也有提高,。因為尼龍層較薄，包裝上的尖銳邊角保持有阻隔材料,，其數(shù)量為成形硬質(zhì)五層膜時的兩倍,，所以沒有應(yīng)力開裂出現(xiàn)。較薄的尼龍層也減少了膜的卷縮,，這對于5層和7層膜來說都是常見的問題,。密封層在9層膜中也是更薄的。
已經(jīng)投資于9層膜的加工商還沒有幾個對它進行充分利用,。例如,，Plastopil公司只生產(chǎn)五六種不同的真正9層結(jié)構(gòu)，每一種擠出機加工一種不同的樹脂,。多數(shù)時間里Plastopil只是在其9層膜生產(chǎn)線上加工五,、六、七或八種不同的材料,。
特殊擠出機可以產(chǎn)生出在5層或7層生產(chǎn)線上不可能實現(xiàn)的層間比率,，例如把相同的PE混合物放到四臺并排放置的擠出機中。加工商們稱9層膜生產(chǎn)線的產(chǎn)量也要比5層或7層膜生產(chǎn)線高,，因為擠出機的規(guī)格更為均衡,。
Optimum公司擁
有的生產(chǎn)線是為
高度的多功能性
而設(shè)計，也就是
說可生產(chǎn)幾乎任
何層任何樹脂,。
9層膜的厚度比7層膜的更為均一,。據(jù)稱沒有自動模頭糾錯的9層膜生產(chǎn)線可以運行厚度偏差±5%的7層結(jié)構(gòu)，而7層膜生產(chǎn)線在相近膜結(jié)構(gòu)上能實現(xiàn)的最佳偏差控制為±6%,。
模頭的差別
多數(shù)9層模頭是層疊型或薄餅型,，但其它的為螺旋芯軸模頭。兩種類型有著天生的優(yōu)點和缺點,。例如,，一個常見的9層阻隔結(jié)構(gòu)在其芯部有著nylon/EVOH/nylon的夾層結(jié)構(gòu)。賓頓的薄餅?zāi)ｎ^具有層間的隔溫作用,，把230-250℃下的尼龍與175-205℃之下的敏感EVOH分離,。然而格羅斯特的螺旋模頭沒有溫度隔絕，所以EVOH與260℃下的金屬直接接觸,。螺旋模頭有賴于短暫的停滯時間,，避免類似EVOH的敏感樹脂的過熱。薄餅?zāi)ｎ^的缺點是水平螺紋和疊餅高度會造成比螺旋模頭更長的流道,。區(qū)別在于流道長度,，當(dāng)所有各層,，如尼龍層和EVOH層在到達模頭出口之前會結(jié)合在一起。對于螺旋芯軸模頭來說這個距離是8〃,對于薄餅?zāi)ｎ^是18〃,。
理論上,，疊加模頭具有變層的靈活性，是通過變?yōu)獒槍Σ煌瑯渲粌?yōu)化的薄餅,。但在實際中,，這是很少做到的。格羅斯特的螺旋模頭較為難于改變膜層結(jié)構(gòu),，盡管這也是可能的。格羅斯特的20〃模頭在其交付使用一年后被修改,。
一些9層膜模頭有著僅是針對兩種或三種不同結(jié)構(gòu)而被優(yōu)化的流道,。“阻隔層作為夾芯在中間,，PE層是基層,。如果在為LLDPE設(shè)計的流道中應(yīng)用尼龍，壓力將較低,，厚度控制較少,，”格羅斯特高級產(chǎn)品經(jīng)理William Hellmuth解釋說，“要是反過來也是這樣,。如果在為尼龍而設(shè)計的流道中應(yīng)用LLDPE時,，將以較高的壓力和較高的溫度而結(jié)束?！?
其它模頭被設(shè)計用于加工任何層任何樹脂,。Optimum公司定制了一套9層膜生產(chǎn)線，具有市場上任何產(chǎn)品所具有的一些性能,。Optimum對尼龍,、EVOH、PP和PET進行“極度阻隔“的共擠出,。它能在任何層中使用阻隔性或聯(lián)結(jié)性樹脂,。Optimum應(yīng)用五組結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)出約50種的9層膜產(chǎn)品,。變量包括尼龍在哪里,，它有多厚，以及可被用上的10種不同類別的尼龍,。
設(shè)備管理對于9層膜生產(chǎn)
線是至關(guān)重要的,。Optimum
塑料公司按字母順序和數(shù)
字分別對擠出機和料倉進
行編號。
Optimum公司也利用很高的夾膜框來冷卻尼龍,，以及振蕩牽引和柔性卷取機,，從而它既能卷取軟質(zhì)有彈性的膜材，也能卷取硬質(zhì)膜材。由Reinhold定制的卷取機能夠卷取直徑達15〃的巨大卷筒,。
盡管膜泡內(nèi)冷卻是提高吹膜產(chǎn)量的常見工具,，但它不能總是被用于9層膜當(dāng)中。如果尼龍層位于或接近膜泡的內(nèi)表面,，那么膜泡內(nèi)冷卻就可能太快地冷卻尼龍,，從而尼龍不會與下一層附著在一起，結(jié)果分層,。一種解決方案是在膜泡內(nèi)冷卻中利用工廠用壓縮氣體,，而不是冷卻氣體。
如果有多達三四條的不同霜白線存在,，那么9層膜利用膜泡內(nèi)冷卻就復(fù)雜了,。建造9層新結(jié)構(gòu)的操作人員應(yīng)當(dāng)把膜泡內(nèi)冷卻感應(yīng)器放置在最低位霜白線的正上方，并逐步發(fā)展直至膜泡“呼吸”停止,。
通常,，9層膜生產(chǎn)線操作者必須非常熟練，很多的9層膜生產(chǎn)工廠在操作人員身上并沒有很多的支出,。如果支出很多,，那就決不會讓9層膜生產(chǎn)線保持著運轉(zhuǎn)。
高代價的試驗與失敗
發(fā)展新型9層膜產(chǎn)品的大問題是了解哪些樹脂有著合適的流動性能來成功地結(jié)合在一起,。把低粘度的尼龍或EVOH薄層與粘性大的聚烯烴層緊貼著,，可能產(chǎn)生界面不穩(wěn)定性，會導(dǎo)致薄膜中出現(xiàn)難看的波紋或鋸齒狀圖案,。
麥克羅總裁Mirek Planeta稱流動性模擬可以在設(shè)計9層膜產(chǎn)品時節(jié)省大量的時間,。麥克羅提供的9層膜生產(chǎn)線具有Pro/Process模擬軟件。因為這套電腦軟件是專為麥克羅的每條生產(chǎn)線定制的,，加工商輸入樹脂類型和它想要運行的厚度,。Pro/Process預(yù)見到問題并提供解決方案，例如如何改變層率,。
格羅斯特的9層螺旋芯軸
模頭不會熱隔離較熱或較
冷的樹脂,，但依靠較短的
流道來防止熱敏感型樹脂
分解。
模擬并不總是可行的,，因為事實上在9層中所用的所有材料都是混合物,。樹脂混合物的流變數(shù)據(jù)難于取得。小量的混合物必須被擠壓,、弄碎和在流變儀中被測試,。
匹配熔體彈性可能和匹配熔體粘度同等的重要。兩種背靠背材料的伸長性能不應(yīng)當(dāng)相差太大,。最有彈性的樹脂可能在與不易伸展的材料結(jié)合時引起界面的不穩(wěn)定,。
即便一切正常,，開發(fā)新型9層阻隔膜會產(chǎn)生出許多的值錢廢料。這就是為什么一家9層膜生產(chǎn)商不愿意嘗試新的膜結(jié)構(gòu)的原因,，除非產(chǎn)品隊伍能證明按照估計的可能市場規(guī)模下的成本是合理的,。
“極端的”材料處理
9層的材料處理系統(tǒng)必須進行小心謹(jǐn)慎的安排，因為它們可能會不得不處理30到40種不同的成分,。兩臺擠出機通常要比其它的略大,，并能混合五或六種成分。其它七臺擠出機有著兩臺到四臺的料斗,。
Optimum塑料公司按字母順序?qū)ζ?臺擠出機貼上標(biāo)簽,，按數(shù)字順序?qū)γ颗_加料斗貼上標(biāo)簽。散料擠出機A有A1,、A2,、A3、A4和A5五臺料斗,，它們與對應(yīng)的有記號箱子或料倉喂料管聯(lián)結(jié)。
在加拿大運轉(zhuǎn)的一套9層吹膜生產(chǎn)線有著同樣精心制作的材料處理裝備,，第二層和第八層為散料層,，每臺2.5〃口徑擠出機帶五個料斗。其余7臺擠出機（2〃）每臺針對阻隔層和聯(lián)結(jié)層有三個料斗,，一般由散料箱加料,。
在這樣的裝備中更換樹脂可能是棘手的。聚烯烴需很少或不用清洗就可被更換,。但由尼龍,、EVOH或離聚物變換到其它樹脂，就需要認(rèn)真的清洗了,。這種清洗是針對所有的9層來進行的,，以避免氣泡消失。需要花半個小時到幾小時來清洗一層,。這樣就會產(chǎn)生大量的廢物,。
最大的風(fēng)險是少量的尼龍，甚至是一些膠粒,，可能在被變換到PE時被留在擠出機內(nèi),。因為PE的運行是在涼得多的情況下，所以尼龍粒料不會熔化,，而會在流道內(nèi)某個地方粘住,，然后其它聚合物被掛住。停滯的材料會分解,，并出現(xiàn)黑斑,。需要花幾天到一周的時間來調(diào)整這種情況,。
更換的代價是不菲的，所以加工商盡力把生產(chǎn)安排在一起,，這樣他們就不必同時更換兩臺或三臺以上的擠出機,。但這并不總是可行的。
減少廢料是個大問題,。生產(chǎn)線有著很高的產(chǎn)量,，所以專用9層膜的生產(chǎn)運行可能只要用兩或三個小時。變換到運行下一種產(chǎn)品可能費時一樣長或更長,。有的時候不算貴的完全聚烯烴薄膜可被用來完成真正9層膜生產(chǎn)的清洗,。
