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(guó)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(yàn)起著很大的幫助作用?！拔覀兊闹饕a(chǎn)品是流延膜。我們?cè)谶@方面的經(jīng)驗(yàn)使我們能跳出吹膜結(jié)構(gòu)的框框來(lái)考慮問(wèn)題，”該公司技術(shù)主管稱：“以前我們認(rèn)為樹(shù)脂在吹膜上不會(huì)有很大的機(jī)會(huì)，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(shí)際上令產(chǎn)品開(kāi)發(fā)更容易?！?
制造9層膜的加工商們不會(huì)都逐鹿于同樣的市場(chǎng)中，它們更多的與層壓或電鍍膜進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。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(chǎng)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(chǎng)合可以供應(yīng)。因?yàn)椴幌Ｍ碳じ嗟母?jìng)爭(zhēng)，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(dá)到生產(chǎn)規(guī)格的9
層膜實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，將是那
些尋求進(jìn)入9層膜領(lǐng)域的
加工商們的新資源。
無(wú)畏的先鋒
在90年代末，一大批多數(shù)具有7層膜經(jīng)驗(yàn)的吹膜擠出領(lǐng)先廠家實(shí)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(lái)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(yàn)為進(jìn)入更復(fù)雜的膜產(chǎn)品打開(kāi)了大門。從2000開(kāi)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(jī)會(huì)。
9層與10層吹膜市場(chǎng)的成長(zhǎng)遠(yuǎn)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(shí)間里，有幾百條的5層和7層膜生產(chǎn)線。但因?yàn)橛性S多其它的方法來(lái)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(jiǎn)單的一步。
機(jī)器制造商也還沒(méi)有倉(cāng)促進(jìn)入9層膜市場(chǎng)中。還沒(méi)有歐洲OEM廠家冒險(xiǎn)嘗試超過(guò)7層的模頭，盡管德國(guó)的W&H和意大利Macchi都在從事這個(gè)方面的工作。
9層和10層模頭的建造和運(yùn)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(dá)1500磅/小時(shí)。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(shí)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(shì)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(guó)企業(yè)提供了一套9層疊加模頭，用于加工PVDC阻隔樹(shù)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(duì)PP/EVOH的下吹泡進(jìn)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(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線，能幫助那些進(jìn)入9層膜競(jìng)技場(chǎng)的企業(yè)容易開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。賓頓總裁兼CEO Bud Smith預(yù)測(cè)9層膜將是“未來(lái)10年里的主要成長(zhǎng)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(yú)等冷凍產(chǎn)品和象奶粉、堅(jiān)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(duì)較為柔軟，而5層和7層的尼龍阻隔膜就因?yàn)槟猃垖虞^厚而發(fā)硬。
9層膜具有多種的結(jié)構(gòu)，以滿足阻隔性、強(qiáng)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(shì)，以使冷性強(qiáng)度更大。
9層吹塑膜的一個(gè)主要吸引人之處是其對(duì)昂貴的尼龍材料的應(yīng)用更省。9層膜把一個(gè)厚的尼龍阻隔層分離成幾個(gè)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?yàn)槟猃垖虞^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(shí)的兩倍，所以沒(méi)有應(yīng)力開(kāi)裂出現(xiàn)。較薄的尼龍層也減少了膜的卷縮，這對(duì)于5層和7層膜來(lái)說(shuō)都是常見(jiàn)的問(wèn)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(méi)有幾個(gè)對(duì)它進(jìn)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(jī)加工一種不同的樹(shù)脂。多數(shù)時(shí)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(jī)可以產(chǎn)生出在5層或7層生產(chǎn)線上不可能實(shí)現(xiàn)的層間比率，例如把相同的PE混合物放到四臺(tái)并排放置的擠出機(jī)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?yàn)閿D出機(jī)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(jì)，也就是
說(shuō)可生產(chǎn)幾乎任
何層任何樹(shù)脂。
9層膜的厚度比7層膜的更為均一。據(jù)稱沒(méi)有自動(dòng)模頭糾錯(cuò)的9層膜生產(chǎn)線可以運(yùn)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(shí)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(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，一個(gè)常見(jiàn)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(méi)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(shí)間，避免類似EVOH的敏感樹(shù)脂的過(guò)熱。薄餅?zāi)ｎ^的缺點(diǎn)是水平螺紋和疊餅高度會(huì)造成比螺旋模頭更長(zhǎng)的流道。區(qū)別在于流道長(zhǎng)度，當(dāng)所有各層，如尼龍層和EVOH層在到達(dá)模頭出口之前會(huì)結(jié)合在一起。對(duì)于螺旋芯軸模頭來(lái)說(shuō)這個(gè)距離是8〃,對(duì)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(guò)變?yōu)獒槍?duì)不同樹(shù)脂而被優(yōu)化的薄餅。但在實(shí)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(duì)兩種或三種不同結(jié)構(gòu)而被優(yōu)化的流道?！白韪魧幼鳛閵A芯在中間，PE層是基層。如果在為L(zhǎng)LDPE設(shè)計(jì)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(jí)產(chǎn)品經(jīng)理William Hellmuth解釋說(shuō)，“要是反過(guò)來(lái)也是這樣。如果在為尼龍而設(shè)計(jì)的流道中應(yīng)用LLDPE時(shí)，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(jì)用于加工任何層任何樹(shù)脂。Optimum公司定制了一套9層膜生產(chǎn)線，具有市場(chǎng)上任何產(chǎn)品所具有的一些性能。Optimum對(duì)尼龍、EVOH、PP和PET進(jìn)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(shù)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?jiān)谀睦?，它有多厚，以及可被用上?0種不同類別的尼龍。
設(shè)備管理對(duì)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(duì)擠出機(jī)和料倉(cāng)進(jìn)
行編號(hào)。
Optimum公司也利用很高的夾膜框來(lái)冷卻尼龍，以及振蕩牽引和柔性卷取機(jī)，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(jī)能夠卷取直徑達(dá)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(jiàn)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(huì)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(dá)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(méi)有很多的支出。如果支出很多，那就決不會(huì)讓9層膜生產(chǎn)線保持著運(yùn)轉(zhuǎn)。
高代價(jià)的試驗(yàn)與失敗
發(fā)展新型9層膜產(chǎn)品的大問(wèn)題是了解哪些樹(shù)脂有著合適的流動(dòng)性能來(lái)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(huì)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(dòng)性模擬可以在設(shè)計(jì)9層膜產(chǎn)品時(shí)節(jié)省大量的時(shí)間。麥克羅提供的9層膜生產(chǎn)線具有Pro/Process模擬軟件。因?yàn)檫@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(shù)脂類型和它想要運(yùn)行的厚度。Pro/Process預(yù)見(jiàn)到問(wèn)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(huì)熱隔離較熱或較
冷的樹(shù)脂，但依靠較短的
流道來(lái)防止熱敏感型樹(shù)脂
分解。
模擬并不總是可行的，因?yàn)槭聦?shí)上在9層中所用的所有材料都是混合物。樹(shù)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(cè)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(zhǎng)性能不應(yīng)當(dāng)相差太大。最有彈性的樹(shù)脂可能在與不易伸展的材料結(jié)合時(shí)引起界面的不穩(wěn)定。
即便一切正常，開(kāi)發(fā)新型9層阻隔膜會(huì)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(duì)伍能證明按照估計(jì)的可能市場(chǎng)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(jìn)行小心謹(jǐn)慎的安排，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)不得不處理30到40種不同的成分。兩臺(tái)擠出機(jī)通常要比其它的略大，并能混合五或六種成分。其它七臺(tái)擠出機(jī)有著兩臺(tái)到四臺(tái)的料斗。
Optimum塑料公司按字母順序?qū)ζ?臺(tái)擠出機(jī)貼上標(biāo)簽，按數(shù)字順序?qū)γ颗_(tái)加料斗貼上標(biāo)簽。散料擠出機(jī)A有A1、A2、A3、A4和A5五臺(tái)料斗，它們與對(duì)應(yīng)的有記號(hào)箱子或料倉(cāng)喂料管聯(lián)結(jié)。
在加拿大運(yùn)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(tái)2.5〃口徑擠出機(jī)帶五個(gè)料斗。其余7臺(tái)擠出機(jī)（2〃）每臺(tái)針對(duì)阻隔層和聯(lián)結(jié)層有三個(gè)料斗，一般由散料箱加料。
在這樣的裝備中更換樹(shù)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(shù)脂，就需要認(rèn)真的清洗了。這種清洗是針對(duì)所有的9層來(lái)進(jìn)行的，以避免氣泡消失。需要花半個(gè)小時(shí)到幾小時(shí)來(lái)清洗一層。這樣就會(huì)產(chǎn)生大量的廢物。
最大的風(fēng)險(xiǎn)是少量的尼龍，甚至是一些膠粒，可能在被變換到PE時(shí)被留在擠出機(jī)內(nèi)。因?yàn)镻E的運(yùn)行是在涼得多的情況下，所以尼龍粒料不會(huì)熔化，而會(huì)在流道內(nèi)某個(gè)地方粘住，然后其它聚合物被掛住。停滯的材料會(huì)分解，并出現(xiàn)黑斑。需要花幾天到一周的時(shí)間來(lái)調(diào)整這種情況。
更換的代價(jià)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(shí)更換兩臺(tái)或三臺(tái)以上的擠出機(jī)。但這并不總是可行的。
減少?gòu)U料是個(gè)大問(wèn)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(yùn)行可能只要用兩或三個(gè)小時(shí)。變換到運(yùn)行下一種產(chǎn)品可能費(fèi)時(shí)一樣長(zhǎng)或更長(zhǎng)。有的時(shí)候不算貴的完全聚烯烴薄膜可被用來(lái)完成真正9層膜生產(chǎn)的清洗。
