低成本生产高端同步拉伸薄膜

 
图1 第一代MESIM系统

薄膜生产厂商们已通过使用线性电机或机械系统的拉伸设备,以及实验室拉伸机开发出了多种高质量的双向拉伸薄膜.在这些拉伸系统中,尤以以机械方式运行的第二代同步拉伸系统更为引人瞩目,因为该系统为低成本生产高端双向拉伸薄膜提供了新的机会.

今天，同步拉伸系统已经被应用在生产高端薄膜上，这些薄膜包括光学级薄膜、超薄薄膜以及许多其他具有极高稳定物理性能的薄膜。因为在拉伸工艺过程中，薄膜不会接触到任何辊筒，所以与传统的两步拉伸工艺相比，同步拉伸薄膜的光学性能及表面性能有了质的飞跃。

同步拉伸薄膜附加值高，销售利润空间大。而薄膜生产厂家选用何种同步拉伸技术是决定这种高端薄膜加工成本高低的关键。目前，市场上有几种技术可将薄膜同时双向（纵向和横向）拉伸 ，即双泡工艺、线性电机驱动同步拉伸技术及机械同步拉伸技术。其中，双泡工艺是最古老的技术，不过这种技术不能生产高端膜。线性电机驱动的拉伸系统也不能被广泛地应用在这个领域，原因是投资太大，操作成本太高，而且在工艺上也有所限制。而只有机械同步拉伸技术可在成本增加不多的条件下，使薄膜性能得到显著改善。

图2 MESIM新系统的缩放仪式链夹设计

同步拉伸系统简称“MESIM”，如今已由第一代发展到了第二代。由于第一代机械同步拉伸系统受到了灵活性及速度的限制，因此DMT公司新开发了第二代机械同步拉伸系统。该系统不但消除了工艺限制，而且薄膜品质优良，生产成本低，堪称极佳解决方案的代表。

MESIM系统的改进

新开发的第二代MESIM技术基于机械缩放仪式系统，工程革新使拉伸比变得非常灵活，纵向和横向拉伸比在生产速度高达300m/min时也可自由调整。而第一代MESIM生产线只能以固定拉伸比运行。此套设备的产量高，薄膜性能优良，且投入成本很低。整个系统均由成熟的元件组成，例如，连续单轨以及终生免润滑的滚柱轴承等部件已在BOPP和BOPET生产线上使用过多年，且运行速度均高于400m/min。新系统也使用了新的链夹，这是在第一代系统链夹基础上进行的改进。

MESIM系统的优势

1. 可靠性高，维护成本低

MESIM的简易性设计，使得它可靠性高，维护成本低。而拥有异常复杂线性电机的线性电机驱动同步拉伸系统，由于需要冷却的线性电机在高温环境下运行，额外的滚柱轴承引导轨道上所有的链夹输送装置，以及需要众多的变频器和额外的变压器以消除摇摆效应，致使可靠性降低，停机时间长，而且备件昂贵，服务要求高。

图3 左图为纵向比调整，右图为横向比调整。两条单轨间的距离决定纵向拉伸和/或纵向收缩比。单轨取材于特种高度挠性钢带

2. 工艺优势

对纵向拉伸进行比较，MESIM在每个缩放接头的薄膜侧均有一个链夹。每个链夹将薄膜向纵向拉伸，只有将被修边的少量膜边未被拉伸，从而使拉伸最大限度地均匀化，同时破膜数量少，影响薄膜质量的弓形效应也大大减少。与之相反，线性电机系统具有一个驱动的链夹输送装置和两个非驱动的链夹输送装置。实际上，真正的物理纵向拉伸只由驱动的链夹输送装置来执行，而非驱动的链夹输送装置则没有纵向拉伸功能，这会使薄膜性能不均匀、破膜次数增多、未拉伸膜边间距增大以及弓形效应增加。

MESIM的生产稳定性和正常生产时间与传统的两步拉伸工艺相似，而线性电机驱动系统的稳定性较差。这是因为：首先，任何变频器故障都不可避免地导致链夹卡住。其次，驱动链夹的超负荷会将夹子拖离原本的电机区域，从而使相关的驱动链夹立即撞击非驱动链夹，即发生所谓的“撞火车”。在这种情况下必须停机，以重新将所有链夹穿好，而此过程差不多需要0.5~1h。

MESIM非常适于低速生产，如它常被用于特种厚膜生产。从结构上来看，MESIM在低速运行上是没有限制的。而线性电机系统在低速运行时有它的极限，因为系统过于低速会变得十分不稳定。

MESIM的薄膜加工范围极广，可以用来生产各种不同类型的薄膜，包括收缩膜、高阻隔膜、低热封膜、超薄膜、光学膜以及BOPP、BOPET、BOPE、BOPA和BOPLA膜等。

3.低能耗优势

投资成本及能耗的极大降低是MESIM与线性电机驱动的同步拉伸系统相比的又一重要优势。线性电机技术的能耗量非常大，主要是由铜和变频器损失引起的。这些能量必须从链夹系统传输到一个冷却水系统。这使电能这种价格不可预知的能源成为了高风险因数。而MESIM系统在这方面却具有极大的优势。据测算，MESIM的能量消耗与逐次拉伸生产线相似，而线性电机系统则要高出近50%的能耗。

图4 第二代MESIM系统

结语

对于使用同步拉伸设备生产高端薄膜的投资者而言，为了保证适当的利润，投资者需要比较市场上不同技术系统间的投资及操作成本。应该注意到：不同的技术具有不同的设备可靠性，以及生产稳定性和工艺灵活性。这些因素决定了操作成本的高低和对供应商的依赖程度。MESIM生产线的投资与逐次拉伸生产线的投资差异不是很大，而其他系统的投资可达逐次拉伸生产线的两倍。MESIM的能耗与逐次拉伸生产线相似，而线性电机系统则要高出近50%的能耗。

总之，由于第二代MESIM已成功克服了速度和灵活性方面的限制，因此无论从经济还是工艺方面来讲，新的MESIM都是极佳的同步拉伸解决方案。