【可研报告】4G在线监测双螺杆ABA三层共挤吹膜机

2018年度市科技创新项目申报材料“4G在线监测双螺杆ABA三层共挤吹膜机”

项目可行性研究报告

及经费概算

二○一七年九月

一、目符合项目申报指南一、4.3（《2018年度市工业科技创新项目申报指南》/一、机械方向/4.3面向节材、轻量化、环境友好型高分子材料成型加工制造装备）。

二、立项背景与意义

随着塑料薄膜的应用越来越广泛，单一塑料薄膜已经不能满足生产中薄膜包装材料一些特殊性能的需要（如透气、防水、保温及韧性等），需要多种性能物料共挤在一起，形成多功能的塑料薄膜，以发挥多种材料的优点，规避单种材料或者单层膜的一些缺点。

目前市面上仍以低端的吹膜机居多，其温度控制系统大多选择温控表与接触器组合的方式，在系统运行过程中，接触器经常在大电流通断的环境下运行，导致其故障率非常高，而且每个温控表只能控制独立的一段温度，造成很多温控表散落在各处，操作非常不便。大多数的主控制电路采用继电器互锁的形式，线路复杂、可靠性不高、维护维修难度极大。生产厂家必须为如此落伍的设备配置多名员工进行操作和维护，维修停机时间长、零配件损耗高等问题突出。

本项目“4G在线监测双螺杆ABA三层共挤吹膜机”使用一台三层共挤模具，主机部分仅有两根螺杆为外、中、内三层供料，这种供料方式将节省一台挤出机由此可降低购机、磨损、电力、人工、占地空间等各项成本，自主开发的4G在线监测系统可使5台作为一个工作组，由一位工人安排生产，自动化程度高，人工耗费少，故障率低。

项目产品在生产HDPE、LDPE和LLDPE材料，都有着独特的优势，通过多层共挤改善了薄膜的物理强度，其两台主机供应三层挤出，一台提供内外涂料层，另一台供应内部填充层，可以减少一台主机的配置，达到降低成本，节能低耗的目的。同时，内部填充层可以添加回收料和碳酸钙其总比超过总量的80%以上，可以大大降低生产过程中的原料成本。

三、国内外研究现状与发展趋势

近年来多层共挤技术倍受中国软包装生产企业的青睐，不仅在物料组合、配方研究以及模头的设计、制造方面取得成效，而且在推动共挤出复合成膜技术的创新方面，也获得一定进展。随着多层共挤复合薄膜成为包装市场的新宠，该种产品的生产设备也就随之成为市场的开发热点。

目前多层共挤吹塑设备的发展现状和趋势为：①吹塑薄膜层数逐渐增加，整条生产线采用模块化设计，全自动化计算机闭环控制，实现远程通讯；②共挤模头采用平面叠加模头和低形体模头；③风环都采用多种形式的自动风环，同时配内冷系统；④牵引系统采用360度水平和垂直往复旋转系统，但结构上有多种形式；⑤卷取装置采用表面卷取、中心翻转卷取和间隙卷取等多种自动卷取形式；⑥辅助设备包括计量称重喂料系统、纠偏装置、电晕处理装置、自动装卸膜卷装置和在线测厚装置等。

在生产多层共挤塑料薄膜时，一个机头往往需要两条挤料螺杆给吹膜模头进行供料，两个机头就至少需要四条挤料螺杆。不仅如此，现有吹膜机的其它设计也不尽合理，因此设备结构不简单紧凑，占地空间大，同时上牵引部件，不能很好满足牵引需要，影响吹膜产品质量。

本项目在全面了解国内外吹膜机发展现状的基础之上，积极引进国外先进技术进行升级，采用西门子S7-200 PLC作为吹膜机的核心控制设备，科创思PID控制模块作为温度控制的关键设备，西门子Smart 1000IE触摸屏作为吹膜的人机交互界面，台达VFD-CP2000系列变频器作为挤出电机的变频调速设备，台达VFD-E系列变频器作为其他辅助电机的变频调速设备。

针对中高端吹膜机提出的操作简便、维护维修方便和人机交互友好的要求，开发设计出一套完整实用的基于4G网络的吹膜机在线检测系统，确保吹膜机工作的稳定性、可靠性和智能性，并充分利用了西门子S7-200 PLC 控制系统强大的逻辑控制功能和良好的稳定性。

四、项目主要研究内容、关键技术与创新点

4.1 项目主要研究内容

本项目机械设计：包括有机架、吹膜机构、牵引机构及收卷机构。

吹膜机构包括挤出模头、A进料部件及B进料部件，挤出模头具有三层出膜口，分别为由A料加工的第一层、B料加工的第二层以及A料加工的第三层，A进料部件和B进料部件均包括有料斗、挤出通道及设置在挤出通道内的挤出螺杆，挤出通道前端与料斗连接，挤出通道的后端与挤出模头连接，挤出螺杆采用合金材质，合金材质硬度高，使粒子充分有效的得到挤压碾磨，出料更加均匀平缓。

收卷机构包括有收卷部件、换卷部件及将换卷部件上的换卷轴送至收卷部件上的送卷部件，收卷部件包括有送膜滚筒、收料架、置于收料架上的收卷轴及带动收料架摆动的动力源，送卷部件包括有送卷架及带动送卷架转动的动力源，换卷部件包括有换卷架及带动换卷架摆动的动力源，动力源均可以采用气缸。

牵引机构、收卷机构及挤出模头均设置有两组，两组牵引机构和收卷机构均并排设置，在吹膜工况时，两个挤出模头挤出的两组薄膜分别由各自的牵引机构被输送至其收卷机构处收卷。

项目产品工艺特点：A料和B料分别由A料斗和B料斗进入，经挤出通道内的挤出螺杆挤压，由挤出模头挤出，挤出的薄膜经牵引机构牵引，将薄膜输送至收卷机构，由收卷机构的收卷轴进行收卷，收卷轴收卷完成后，将薄膜切断，气缸推动收卷架摆动，将收卷轴置于地面上或工作台上，由人工进行收集，而后气缸带动收卷架复位，而此时送卷架在其气缸带动下向换卷架转动，换卷架摆动使其上的换卷轴置于送卷架上，而后，送卷架反向转动，使其靠向收卷架，并将送卷架上的换卷轴置于收卷架上进行收卷工作，如此完成自动换卷，继而继续进行收卷工作。

4.2 项目关键技术

整机框架

本项目发明了双螺杆ABA三层共挤吹膜机结构，将吹膜机构与两组牵引机构及收卷机构有机结合，实现了一机两工位，即吹膜机构采用双出膜，分别经各自的牵引机构牵引输送，最后再由各自的收卷机构实现自动收卷，生产效率提高了一倍，体积与两台设备相比则要小，运输更加方便，成本更低，便于用户安置，不仅适用于大型企业，也适用于中小型企业。