（机械电子工程专业论文）复膜塑编袋糊袋机控制系统研究与设计.pdf

at h e s i ss u b m i t t e dt o s h a a n x iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e 望g i 望! = i 丛g b y坠丛q 旦塑i i 丛望 t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rd o n sj i x i a n 一一1i 一 m a y , 2 0 1 0 专家在为其 努力。国外 的发达国家已经研制出了全自动的热合式复膜塑编袋糊袋机，并将其投放市 场多年，而我国还没有类似的成熟产品。本课题来源于陕西西微测控工程有 限公司与山东某机械公司的合作项目，采用伺服运功控制系统，实现对复膜 塑编袋糊袋机自动控制，其研究成果具有广阔的市场前景。 口 本文根据复膜塑编袋糊袋机的生产工艺及机械结构，研制出满足该机械 的控制要求及高性能的控制系统。完成的具体工作及创新性的研究成果如 下： 1 ) 对比粘胶式糊袋机和热合式糊袋机的优劣性能，得出研发热合式糊 袋机的必要性。本文还分析了热合工艺的指标，得出方底阀口热封焊接袋的 强度，并分析了热封材料、热封温度、热封压力、热封时间、冷却过程、层 间剥离强度、复膜料中的添d n - n ，这些都是影响复膜塑编袋热封强度的主要 因素。 2 ) 研究分析复膜塑编袋糊袋机生产工艺及机构。根据生产工艺及机构 动作要求，提出以西门子的s i m o t i o nd 4 3 5 运动控制器为核心，裁切单元、 开底单元、阀口贴片热合单元、附加底贴热合单元、强电单元以及人机界面 为对象的模块化控制。 3 ) 根据统一模型电动机方法，建立三相永磁同步伺服电机的动态方程， 并提出了电动机的控制策略即位置控制策略，并用西门子的s m o t i o n d 4 3 5 和s i n a m i c ss 1 2 0 组合，实现十九轴的间歇运动同步、连续运动同步、 凸轮运动同步的控制。并采用西门子的s c o u t 软件开发平台，二次开发出 适合于复膜塑编袋糊袋机的应用程序。 本系统采用的是西门子的s i m o t i o nd 4 3 5 和s i n a m i c ss 1 2 0 组合， 实现十九轴的伺服运动控制。这是西门子的s i m o t i o n 产品首次在塑编包 装行业的成功应用，而且该设备是国内第一台自主研发生产的热合式塑编袋 糊袋机械，推广价值极高。 ，s c o u t d e s i g na n dr e s e a r c ho nc o n t r o l s y s t e mo ff i l m e d p l a s t i c w e a v e d c l o t hs i t c n gm o u t h m a c h i n e a bs t r a c t f i l m e d - p l a s t i c w e a v e d c l o t h s t i c k i n g m o u t hm a c h i n ei so n eo ft h e p a c k a g i n gm a c h i n e r y m a n yd o m e s t i ca n df o r e i g n e x p e r t s a r e d e v o t i n g t h e m s e l v e st oi t s p r o d u c t i o n o fh i g h l y e f f i c i e n t ，e n e r g y s a v i n gp r o d u c t s r e c y c l a b l e ，i n t e l l i g e n t ，h i g h - t e c ha n dp r a c t i c a l i nd e v e l o p e dc o u n t r i e s a u t o m a t i c h o t f o r m e dp l a s t i c w e a v e d - f i l m e dc l o t h s t i c k i n gm o u t hm a c h i n eh a db e e n m a n u f a c t u r e da n dp u to nt h em a r k e tf o rm a n y y e a r s b u ti no u rc o u n t r y , i th a d n o tb e e n ，s o c o o p e r a t i o np r o je c t so fs h a a n x ic i w ep r o c e s sa u t o m a t i o n e n g i n e e r i n gc o ，l t d w i t hac e r t a i nm a c h i n e r ym a n u f a c t u r ec o l t d i n s h a n d o n gp r o v i n c er e s e a r c ha n dd e v e l o pt h i sm a c h i n ec o n t r o ls y s t e m s e r v o m o t i o nc o n t r o l s y s t e m i s a d o p t e d t or e a l i z ea u t o m a t i cc o n t r o lf o r p l a s t i c w e a v e d f i l m e dc l o t hs t i c k i n gm o u t hm a c h i n e t h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t s h a v eb r o a dm a r k e t p r o s p e c t s a c c o r d i n g t o p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y a n dm e c h a n i c a ls t r u c t u r e o f f i l m e d 。p l a s t i c w e a v e dc l o t hs t i c k i n gm o u t hm a c h i n e ，ah i g h - p e r f o r m a n c ec o n t r o l s y s t e m i s d e v e l o p e dw h i c hm e e t st h en e e do ft h em e c h a n i c a lc o n t r o l r e q u i r e m e n t s t h ec o m p l e t i o no fs p e c i f i cw o r ka n di n n o v a t i v er e s e a r c hr e s u l t s a r ea sf o l l o w s ： 1 ) c o n t r a s t i n gv i s c o s ep a s t eb a gm a c h i n ea n dh o t f o r m e dp a s t e b a g m a c h i n e i ti ss t a t e dt h a tr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n th o t f o r m e dp a s t et h en e e df o r b a gm a c h i n e s d e t a i l e da n a l y s i so fh e a ts e a l i n gp r o c e s si n d e x ，t h es t r e n g t hi s o b t a i n e do fas q u a r eb o t t o mv a l v ep o r th e a ts e a l i n gb a g s t h ei n f l u e n c ef a c t o r s o nh e a ts e a ls t r e n g t ho ff i l m e d p l a s t i c w e a v e db a ga r em a t e r i a l ，t e m p e r a t u r e ， p r e s s u r e ，t i m e ，c o o li n gp r o c e s s ，p e e ls t r e n g t hb e t w e e nl a y e r sa n da d d i t i v ei nf i l m m a t e r i a l i i i 2 ) w er e s e a r c ha n da n a l y z et h ep r o d u c t i o np r o c e s sa n di t ss t r u c t u r eo f f i l m e d - p l a s t i c w e a v e dc l o t hs t i c k i n gm o u t hm a c h i n e a c c o r d i n gt op r o d u c t i o n t e c h n o l o g ya n de q u i p m e n t m o v e m e n tr e q u i r e m e n t s ，m o d u l a rc o n t r o li sp r o p o s e d w i t ht h ec o n t r o l l e ra st h ec o r ea n d c u t t i n gu n i t ，o p e n i n g m o u t ho f f i l m e d - p l a s t i c w e a v e dc l o t h ，v a l v ep o r tp a t c hh e a ts e a l i n gu n i t ，s t i c k i n ga t t a c h e d b o t t o mh e a ts e a l i n gu n i t ，s t r o n gp o w e rc o n t r o lu n i t ，a n dh m i 3 ) a c c o r d i n gt o au n i f i e dm o t o rm o d e l ，w eb u i l dt h r e e - p h a s ep e r m a n e n t m a g n e ts y n c h r o n o u ss e r v om o t o rd y n a m i ce q u a t i o na n d d e r i v et h em o t o rc o n t r o l s t r a t e g i e st h a tp o s i t i o nc o n t r 0 1 t h i sc o n t r o ls y s t e mu s e ss i e m e n ss m o t i o n d 4 35a n ds i n a m i c ss12 0a c h i e v e s19 a x i ss e r v om o t i o nc o n t r 0 1 b a s e do n s c o u t p l a t f o r m ，a p p l i c a t i o np r o g r a m i s d e v e l o p e d t h a t a p p l i e s t o f i l m e d p l a s t i c - w e a v e dc l o t hs t i c k i n gm o u t h m a c h i n e t h ec o n t r o ls y s t e mu s e ss i e m e n ss i m o t i o nd 4 35 a n ds i n a m i c ss12 0 t or e a l i z em u l t i a x i ss e r v om o t i o nc o n t r 0 1 i ti sf o rt h ef i r s tt i m et h a ts i m o t i o n p r o d u c t ss u c c e s s f u l l ya p p l yt ow o v e np a c k a g i n gi n d u s t r y a n dt h ee q u i p m e n ti s t h ef i r s ts e l f - r e s e a r c h e da n dd e v e l o p e df i l m e d - - p l a s t i c - w e a v e dc l o t hs t i c k i n g m o u t hm a c h i n ei no u rc o u n t r y i th a sag r e a tv a l u ei np o p u l a r i z a t i o n k e y w o r d s ：b a gm a c h i n e ，m o t i o nc o n t r o l ，s i m o t i o n ，s c o u t i v 1 1 课题背景1 1 2 塑编袋糊袋机的发展1 1 3 课题来源3 1 4 本文的研究内容3 1 5d 、结4 2 糊袋机的生产工艺和结构及控制要求5 2 1 粘合法与热合法的对比5 2 2 腹膜塑编袋热合制袋的要求6 2 2 1 热合编织袋编织工艺指标6 2 2 2 制袋材料的性能7 2 2 3 热合制袋的工艺指标。9 2 2 4 复膜塑编袋的热封强度分析：9 2 3 塑编袋热合糊袋机的生产工艺及装置1 l 2 3 1 置架装置1 3 2 3 2 循环裁切装置1 3 2 3 3 主机装置1 4 2 3 4 出袋计数装置1 9 2 4 控制系统的要求2 0 2 4 1 整机的控制要求2 0 2 4 2 裁切的控制要求2 0 2 4 3 主机的控制要求2 0 2 4 4 出袋计数的控制要求2 l 2 5 方案设计2 1 2 6 控制算法2 2 2 7 小结；2 5 3 糊袋机控制系统的硬件设计2 7 3 1 控制系统硬件的选型2 7 j i 3 1 1 对伺服控制系统的基本要求2 7 3 1 2 伺服控制系统的特点2 7 3 1 3s i m o t i o n 硬件产品概述2 8 3 1 4s i n a m i c ss1 2 0 与s i m o t i o nd 4 3 5 的硬件概述2 9 3 1 5 交流伺服电机的选型3 1 3 1 6 人机界面的选型3 1 3 1 7p r o f i b u sr s 4 8 5 总线隔离器选型3 2 3 2 系统总体设计：3 3 3 2 1 伺服系统的线路设计3 4 3 2 2 三个远程站电路设计3 5 3 2 3 热风机的线路设计4 l 3 3 j 、结4 2 4 系统的软件设计4 5 4 1s c o u t 介绍4 5 4 1 1 创建项目4 5 4 2 2 轴的配置4 8 4 3 总体程序设计4 8 4 3 1 裁切程序设计5 0 4 3 2 开口程序设计51 4 3 3 阀口贴片热合程序设计5 3 4 3 4 附加底贴程序设计5 4 4 3 5 人机界面程序设计5 4 5 实际应用及调试5 7 5 1 系统的实验室调试5 7 5 1 1 系统硬件的调试5 7 5 1 2 控制程序的调试5 7 5 2 控制系统的现场调试5 7 5 2 1 硬件线路检查5 7 5 2 2 软件功能的调试5 8 5 3 应用过程中遇到的常见问题6 3 5 4 j 、结6 4 6 总结与展望6 5 6 1 全文总结6 5 i i 1 i i 6 5 6 7 6 9 7 l 7 3 i v 年代开始 新能力的 提高。当今包装机械以生产高效、高新技术实用化、控制智能化、产品节能并能回收再 利用为趋势，并集成了机、电、液、气、磁、光、生，同时这种趋势也是我国包装机械 行业的发展方向。 从上个世纪7 0 年代末【l 】，塑料编织袋引入中国，其成本低、结实耐用、制作工艺简 单等优点得到了迅速应用，而且应用领域众多。而我国的塑编袋机械的发展是跟随着大 容量包装袋以及水泥袋的发展而发展的，例如水泥包装就经历了铁桶、木箱、草袋、麻 袋、多层缝口纸袋以及到目前的新材料、新袋型包装。到了8 0 年代初，不少塑编生产线 从国外引进，其中一部分设备成套、技术水平较高，这给设备实现国产化带来了契机， 到了8 0 年代中期，江苏、浙江等地就研制出了国产塑编设备并大批量投放市场，这对我 国塑编机械设备行业来说具有里程碑的意义。 到了9 0 年代塑编包装得到了迅速发展，特别是g b 9 7 7 4 1 9 9 6 水泥包装袋标准【2 1 的实施，各种档次的塑编制袋企业和塑编袋设备制造企业如雨后春笋般的出现。但其产 业结构分散，规模小，造成的结果是生产能力弱，难于形成产品系列化，技术研发力量 弱，难与国际接轨。不少的企业家从组织结构上调整，组建成集团或一些松散的协助组 织。经近几年的“优胜劣汰”，很多弱小企业退出市场，一些具备一定优势，经营得法， 有创新能力的企业得到发展。 到了2 1 世纪初期，塑编袋机械制造处于高速发展期。消化吸收了国外同类产品技术 基础上，基本结束了从国外进口，一些产品靠性价比走出了国门，但形成规模和有独立 研发能力的企业少，只能生产低档次、附加值低的产品。生产具有防水、防毒、防晒、 透气、防燃、符合环保要求等要求的塑编袋设备，目前国内还没有。这使我们清醒的看 到，与国外产品相比我国的塑编机械还存在很大差距，必须在产品结构上调整，学习消 化外国先进技术，根据国情研发出生产高效低耗、控制可靠性高和智能化、产销对路的 大型成套设备。 1 2 塑编袋糊袋机的发展 国外塑编糊底袋成套设备自二十世纪九十年代末开始推向市场【，1 ，其糊底技术走过 了从胶粘到热合的发展进程。胶粘塑编糊底技术以德国的w h 公司为代表，该技术由于 陕西科技大学硕士学位论文 稳定性差，生产成本高已被市场淘汰。近几年，塑编糊底袋生产领域开发研制出以热合 工艺取代胶粘工艺，代表当今国外制袋最高水平的全自动热合式塑编糊底袋生产技术是 奥地利斯太林格公司，产品销售世界各地。 国内的糊底制袋技术发展相对于国外的发达国家起步较晚。目前，成套制袋设备基 本上依赖进口，尤其是热合式全自动塑编糊底成套设备，国内尚无生产厂家，与我国包 装大国的地位很不相称。国内p p 、p e 塑编包装材料丰富，塑编包装袋使用非常广泛， 但传统缝口制袋工艺不适用快速发展的市场需求，严重制约着我国包装行业的发展，面 临包装改进的挑战。国外许多国家已基本淘汰缝底包装袋，我国出口包装行业明确规定 使用糊底包装袋，但目前基本采用手工糊代工艺，其产品质量技术根本达不到规定的要 求，因此，实施包装技术创新，科技创新势在必行，我国糊底包装技术推广应用的关键 在于糊底包装设备的研究开发和生产。国外产品昂贵的价格，封闭的技术堡垒严重制约 着国内产品包装技术的改进。 随着高科技时代的不断发展，以提高产品包装质量，提升产品档次的新材料、新产 品、新技术工艺层出不穷，高新技术日新月异，科技成果向现实生产力的转化快速发展， 高新技术产品给人类和社会的生产、生活带来极大的方便和实惠，对当代的经济和社会 的发展产生巨大影响。 代表包装行业发展水平的“热合式全自动塑编糊底成套设备”，是塑编包装行业中的 一项重大技术创新。长期以来，我国在粮食、大米、面粉、饲料、各类化工原料、水泥、 矿粉等粉粒物品包装方面使用的大量塑编缝口袋，一直沿用传统的缝底工艺法，不能适 用包装发展的要求。近年来，以西方工业发达国家为代表，相继推出一种“糊底型方底 阀口袋，该包装袋以其包装密封性好，缝口牢固度高，便于流水线灌装物料，有利于堆 垛、储运等优势，深受市场欢迎。产品广泛应用于粮食、面粉、大米、淀粉、饲料、各 类化工原料水泥等粉、粒状物品的包装，使用量大面广，发展前景极为广阔。该成套设 备以自动化程度高，环保性能好，节能降耗优势突出，成为当前包装机械行业研究开发 的重点。它对提高产品包装质量，加快与国际包装市场的接轨，节省人力和降低产品成 本将发挥重大作用，符合国家的产业政策和发展方向。研究开发具有高水平现代化的“全 自动热合式塑编糊底成套设备 ，是包装行业技术改造的重点。 推广应用糊底包装技术是包装行业发展的方向，也是当前和今后一个时期包装行业 发展的重点。热合式全自动塑编糊底成套生产设备，是国内外包装生产企业的关键装备 之一，对包装生产企业实现产品技术改造升级换代，节能降耗，降低成本，加速与国际 包装市场接轨，扩大生产规模，提高生产效益至关重要。我国是粮食、面粉、大米、饲 料、化工原料、矿粉、水泥等各类粉、粒状物品生产大国，年需大量的包装袋。其包装 质量直接影响产品整体质量，新型包装生产装备无异是包装生产企业选择的重点。热合 2 计 、智能控制技术、自动化成 研发生产能加快推动我国包 出口创汇，实现经济快速增 本项目是陕西西微测控工程有限公司与青岛某机械制造有限公司合作开发的项目， 是全自动热合式塑编糊底成套设备国产化技术改造项目的一部分。整个项目建设总投资 为2 8 0 0 万。复膜塑编袋热合糊袋机由置架装置、循环裁切装置、主机装置和计数出袋装 置四大部分组成。设计生产出成品规格为：4 5 0 - - - ，7 0 0 ( 袋宽) 6 1 0 9 8 0 ( 袋长) x 9 0 - - 一 8 0 m m ( 袋底宽) ，速度为：4 2 8 个分。该项目的完成，满足于与国际化接轨的要求，同 时突破了国外封闭的先进技术堡垒，填补国内空白具有重要意义。 复膜塑编袋热合糊袋机的主要技术指标见表1 1 【4 】： 表1 - 1 复膜塑编袋糊袋机的主要技术指标 t a bl 1m a i nt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o no ff i l m e d p l a s t i c - w e a v e d c l o t hs t i c k i n gm o u t hm a c h i n e 项目技术指标 设备型号 袋筒规格范围 成品袋规格范围 料卷直径m a x 产量 配备动力 外形尺寸 占地面积 设备重量 操作人数 附加功能 s d r h - 7 01 5 0 0 - 7 0 0 ( 袋宽) x1 2 0 0 ( 袋筒长) m m 5 0 0 7 0 0 ( 袋宽) 6 2 0 6 9 0 ( 袋长) 9 0 1 8 0 ( 袋底宽) m m 1 2 0 0 m m 3 0 4 0 ( 个分) 2 3 k w ( 含控制系统和复合气泵，空压站另计) 1 2 3 4 0 ( 长) 7 1 6 0 ( 宽) 2 1 4 8 ( 高) m m 8 8 m 2 约1 2 吨 2 人 机器稍加简化可以生产敞口袋和塑料膜袋 1 4 本文的研究内容 本文的主要工作和研究内容如下： 1 ) 对比粘胶式糊袋机和热合式糊袋机的优劣性能，得出研发热合式糊袋机的必要性。 本文分析了热合工艺的指标，得出方底阀口热封焊接袋的强度，并分析了热封材料、热 3 陕西科技大学硕士学位论文 封温度、热封压力、热封时间、冷却过程、层间剥离强度、复膜料中的添加剂，这些都 是影响复膜塑编袋热封强度的主要因素。 2 ) 研究分析复膜塑编袋糊袋机生产工艺及其机构。根据生产工艺及机构动作要求， 提出以西门子的s i m o t i o nd 4 3 5 运动控制器为核心，裁切单元、开底单元、阀口贴片 热合单元、附加底贴热合单元、强电单元以及人机界面为对象的模块化控制。 3 ) 根据统一模型电动机方法，建立三相永磁同步伺服电机的动态方程，并推导出电 动机的控制策略即位置控制策略，并用西门子的s m o t i o nd 4 3 5 和s i n a m i c ss 1 2 0 组 合，实现十九轴的间歇运动同步、连续运动同步、凸轮运动同步的控制。采用西门子的 s c o u t 软件开发平台，二次开发出适合于复膜塑编袋糊袋机的应用程序。 1 5 小结 本章主要讲诉了课题背景、塑编糊袋机的发展、课题来源以及本文的研究内容。 4 方底复膜塑料编织袋用于盛装粉、粒、片、絮、稠状物料，具有牢固度古【s 】、成本 低、可提高装料速度、便于实现插袋自动化、环保性能好、能提高制袋生产效率、改善 堆垛的稳定性、充分利用仓运能力、自立性强，防伪、便于识别内装物料、促进名牌效 应等优点，是目前国际上最流行，强度最高的袋型。 热合型方底复膜塑编袋应用热合生产新工艺，变粘合为热合，其最大的特点是完全 回避了胶粘剂给生产操作带来的各种弊病，使设备、工艺和操作大幅度简化，成本降低， 废品减少，污染排除，安全生产系数增加，更加重要的是其良好的环保性。 对于热合制袋新工艺进行研究和探讨，应用最新技术，是摆在包装界的新课题。本 章重点介绍塑编袋热合糊袋机的生产工艺流程和特点。 2 1 粘合法与热合法的对比 制作复膜塑编布糊底包装袋的工艺目前有两种，即粘合法和热合法【6 1 。粘合法是在 包装袋制作过程中，由专门的涂胶装置向袋底涂以专用的胶粘剂，通过胶粘剂的粘合力 使袋子成型。热合法是利用塑料的热熔性使袋子粘合成型。随着技术的进步，热合法比 粘合法具有更多的优越性： 1 ) 粘合式复膜塑编阀口包装袋糊袋机其机构庞大十分复杂，且更为棘手的问题存在 于与其配套使用的胶粘剂和掌握此类胶粘剂的工艺及操作，给进一步扩大市场带来很多 不利。 2 ) 制作塑编袋的材料聚丙烯属于难粘材料，使用进口的粘合式糊袋机必须配套使用 专用的胶粘剂，这种胶粘剂是溶剂型双组分配方，须用专用设备配制，配制时操作十分 严格、繁琐、耗时，对其稀释剂乙酸乙酯的要求纯度很高，并且成品胶必须一次用净， 每次停机时机器和生产用具必须彻底清理干净，否则胶粘剂固化下次无法开机。溶剂型 胶粘剂又属于易燃品和有毒品，对材料的贮存条件要求十分苛刻，对生产条件的安全系 数和劳动保护条件要求也很高，对生产操作规程的要求非常严格。因为很难避免在生产 过程中胶粘剂对机器的污染，凡是袋子经过的工艺部件必须经过防粘处理，在正常生产 的情况下，每隔1 0 1 5 天必须彻底清理一次，占用了大量工时和辅料，降低了机器使用 寿命。机器每次开机前还需要预热，并且袋子涂胶后需要烘干到一定程度才能达到初粘 力，因此耗电很大。 3 ) 还有粘合式包装袋糊袋机要求袋体的材料克重在8 0 9 m 2 以上，否则，上机遇热 后材料软化，无法进行折叠成型，这是粘合式糊袋机不可逾越的技术障碍。 5 陕西科技大学硕士学位论文 4 ) 粘合式包装袋糊袋机操作繁复，因而用工较多，每台操作人员需6 人以上。 5 ) 粘合式包装袋糊袋机机构复杂，工艺繁琐，造成机器庞大，占地面积达1 5 0 m 2 。 6 ) 粘合式包装袋糊袋机的烘干装置位于高处以及有害气流通风的需要，机器自身高 度4 m 以上，要求厂房高度大于6 m 。 7 ) 再一个不利因素是进口胶粘剂价格昂贵，每条袋子的胶粘剂成本为0 2 o 3 元， 国产胶粘剂虽有研制，但性能不如进口货。 以上原因该机型未能在国内大量推广，致使许多企业仍在使用手工操作方法满足市 场要求。 2 2 腹膜塑编袋热合制袋的要求 2 2 1 热合编织袋编织工艺指橱，l a 编织密度及编织密度公差 编织密度是指1 0 0 m m x l 0 0 m m 编织物内，经纬纱的根数。国家标准g b t 8 9 4 6 1 9 9 8 中规定，“将袋摊平，在袋子的上，下两个对角处圈定1 0 0 m m x l 0 0 m m 两方块，方块外 边与袋边线相距1 0 0 m m ，目测方块的经纬根数，取平均值，计数时当起点最后不足一根 时，按一根计。”编织密度主要取决于包装产品，由用户决定。常用的编织布密度是3 6 x 3 6 根1 0 c m 、4 0 x 4 0 根1 0 c m 、4 8 x 4 8 根1 0 c m 。 国家标准中规定了编织密度的同时，规定了密度公差。编织密度公差是指比给定标 准编织密度多出或减少扁丝的根数。国家标准规定经密度和纬密度公差均为1 根 1 0 0 m m 。 b 编织布的单位面积质量 编织布的单位面积重量是以平方米克重数来表示的，是编织布的一项重要技术指标。 平方米克重数主要取决于经纬密度和扁丝的厚度，平方米克重数影响编织布的拉伸强度， 载荷能力，平方米克重数是生产企业控制成本的一个主要环节。常用塑编布的单位面积 质量为：6 5 、8 0 、9 0 、1 0 5 9 m 2 。允许误差为+ 8 9 m 2 。 c 编织布拉伸负荷 编织布可承受经向和纬向两个方向的拉伸负荷，故称经向拉伸负荷和纬向拉伸负荷。 编织布的拉伸负荷国家标准中按型号作明了确规定。 d 幅宽 各种编织布幅宽直接影响制袋工序。对于筒布用折经表示幅宽，折经等于圆周长的 一半。 所有编织布织造卷取后的宽度，在放卷、切割，印刷以及制成袋子后的宽度都要略 小于卷取时的宽度，称为幅宽回缩。 6 e 编织袋涂覆工艺指标 g b t 8 9 4 7 9 8 规定了复合塑料编织袋的技术质量标准。复合塑料编织袋的有效宽度 系列是4 5 0 7 0 0 m m ，每5 0 m m 为一个档，宽度公差为+ 1 5 至1 0 m m 。袋的有效长度供需 双方决定，公差为+ 1 5 至1 0 m m ，复膜厚度公差为士o 0 0 5 m m 。 f 剥离强度 编织布涂覆后的编织袋剥离强度不小于3 0 n c m 。 g 制袋尺寸公差 对于复合塑料编织袋的长度和宽度公差同样是+ 1 5 m m 和1 0 m m 。对于不符合宽度公 差的筒布，在制袋工序中应筛出。 2 2 2 制袋材料的性能 表2 1 制袋材料的比较 t a b 2 - 1c o m p a r i s o no fb a gm a t e r i a l 编织袋的主要制袋材料是聚丙烯( p p ) ，它的最突出的性质是其多面性，它能适合 于许多加工方法和用途。它的价值和多面性主要来自于优良的耐化学品性能、在大宗热 塑性塑料中最低的密度和高的熔点、迅速融化特性和适中的成本。与其它通用塑料的性 能比较见表2 1 t s l ： 1 ) 密度：p p 是所有合成树脂中密度最小的，仅为0 9 0 0 9 1 9 c m 3 ，是p v c 密度的 6 0 左右。这意味着用同样重量的原料可以生产出数量更多同体积的产品。 7 一 一 陕西科技大学硕十学位论文 2 ) 力学性能：p p 的拉伸强度和刚性都比较好，可达3 0 3 9 m p a ，但冲击强度较差， 特别是低温时耐冲击性差，但经过填充或增强等改性后，其机械性能在许多领域可与成 本较高的工程塑料相竞争。 3 ) 表面硬度：p p 的表面硬度在五类通用塑料中属低等，为9 5 1 0 5 k j m 2 ，仅比p e 好一些。 4 ) 热性质：在五大通用塑料中，p p 的耐热性是最好的。p p 塑料制品可在1 0 0 下 长时间工作如水泥热灌装，其热变形温度为1 1 0 1 1 6 ( 4 6 k 玑i n 2 下) 和5 7 6 5 。c ( 1 8 6 k g c m 2 下) 在无外力作用时，p p 制品被加热至1 5 0 时也不会变形。p p 的熔点为1 6 8 。 5 ) 伸长率为2 0 0 ( 断裂) 。 6 ) 化学稳定性：p p 的化学稳定性优异，对大多数酸、碱、盐、氧化剂都显惰性。 例如在1 0 0 的浓磷酸、盐酸、4 0 硫酸及其它们的盐类溶液中都是稳定的，只有少数 强氧化剂如发烟硫酸等才可能使其出现变化。p p 是非极性化合物，对极性溶剂十分稳定， 如醇、酚、醛、酮和大多数羧酸都不会使其溶胀，但在部分非极性有机溶剂中容易溶解 或溶胀。 7 ) 气密性( 气体阻隔性) ：p p 对氧气、二氧化碳和水蒸汽都有一定的透过性，通 过添加阻隔性材料或在表面涂敷阻隔性塑料，可以大大提高其气密性。 8 ) 老化性能：p p 分子中存在叔碳原子，在光和热的作用下极易断裂降解。未加稳 定剂的p p 在1 5 0 下被加热半小时以上，或在阳光充足的地方曝晒1 2 天就会明显变脆。 未加稳定剂的p p 粉料在室内避光放置4 个月也会严重降解，散发出明显的酸味。在p p 粉料造粒之前加入0 2 以上的抗氧剂可以有效地防止p p 在加工和使用过程中的降解老 化。抗氧剂分为游离基链反应终止剂( 也称主抗氧剂) 和过氧化物分解剂( 也称辅抗氧 剂) 两大类，主、辅两类抗氧剂的合理配合，将会发挥良好的协同效果。目前推荐使用 的b 2 1 5 抗氧剂就是主抗氧剂1 0 1 0 ( 酚类) 和辅助抗氧剂1 6 8 ( 亚磷酸酯) 按1 ：2 的比 例复配而成的。为防止光老化需要在p p 中加入紫外线吸收剂，它可将波长2 9 0 - 4 0 0 n m 的紫外线吸收激化转化为没有破坏性的较长波长的光线。对于埋在土壤中或在室内避光 使用的p p 塑料制品仅加入主辅抗氧剂即可，无须加入紫外线吸收剂。 9 ) p p 的介电常数、介质损耗因数都很小，不受频率及温度的影响。p p 的介电强度 很高，且随温度上升而增大。这些都是在湿、热环境下对电气绝缘材料有利的。另一方 面p p 的表面电阻很高，在一些场合使用必须先进行抗静电处理。 1 0 ) 加工性能良好：p p 属于结晶型聚合物，不到一定温度其颗粒不会熔融，不像 p e 或p v c 那样在加热过程中随着温度提高而软化。一旦达到某一温度，p p 颗粒迅速融 化，在几度范围内就可全部转化为熔融状态。p p 的熔体粘度比较低，因此成型；b n - r 流动 性良好，特别是当熔体流动速率较高时熔体粘度更小。 8 复膜塑编袋糊袋机控制系统的研究与设计 1 1 ) p p 的成型收缩率比较大，达到2 以上。 综上所述，由于p p 的抗拉强度高等诸多优点，是适用于制作包装袋的绝好材料， 但在制袋工艺过程中应注意掌握其各项工艺指标。通过添加某些填料和添加剂达到改性， 可使其更加适应制袋工艺和使用性能。 2 2 3 热合制袋的工艺指标 目前，世界上最先进的制袋工艺不是缝制，也不是粘合，而是热封焊接即热合。 a 热合工艺方法 热封焊接的设备类似于纸袋的糊底机，只是把糊底部分改为热封焊接，热封设备首 先把涂膜筒布印刷切割，再把它的上下口折叠。用4 0 0 左右的热风视各种因素而调整， 使材料迅速达到熔点，以焊接阀口贴片和加强片，封合袋口。 b 影响热封性的因素 涂膜和基材的充分粘合是前提，如果剥离强度不足，热封焊接后，会产生布膜分离 现象。这就要求涂膜表面必须进行适度的氧化，提高剥离强度。过度的氧化也会产生不 良后果。 c 方底阀口袋的质量要求要比一般复合袋高 目前，尚无适用于各种物料包装的国家标准。g b 9 7 7 4 2 0 0 2 中，仅规定了适用于水 泥包装的纸袋糊底或纸塑袋糊底的一些质量指标。 d 各种封口强度比较 编织布纸复合缝口袋，无论是折边，卷边，包边，其强度都是最低的，它的拉伸强 度只有5 0 n 1 5 0 n 5 c m 。 编织布膜缝口袋，这其中包边袋强度最低，折边袋其次，卷边袋最好。g b t 8 9 4 6 8 9 4 7 要求缝底向强度，t a 型袋2 0 0 n 5 c m ，a 型袋3 5 0 n 5 c m ，b 型袋3 0 0 n 5 c m ，c 型袋 3 5 0 n 5 c m 。它的强度比编织布纸复合缝口袋高。 方底阀口糊口袋，它的强度可按g b t 8 9 4 7 的粘合向强度执行，即t a 型袋3 0 0 n 5 c m ， a 型袋3 5 0 n 5 c m ，b 型袋4 0 0 n 5 c m ，c 型袋4 0 0 n 5 c m 。它的强度略高于编织布，编织 布膜缝口袋。 方底阀口热封焊接袋，它的强度最高。它有足够的搭接量，其强度可和基材相同。 它是目前国际上最流行，强度最高的袋型。 2 2 4 复膜塑编袋的热封强度分析 塑编袋的热封是指塑编袋通过机械传动，靠热封机构使其热封面粘合到达一定的强 度，这个强度要达到不同包装物的包装要求。由于腹膜塑编袋具有耐酸碱，密封性、热 封性、阻隔性良好等优点，在包装行业中得到广泛应用。这些应用中对热封质量都有很 高的要求，因为它是衡量包装质量最重要的指标之一，关系到包装品质如外观样式及保 9 陕西科技大学硕士学位论文 质期等。下面是影响腹膜塑编袋热封强度的各种因素： a 热封材料的影响 热封材料的种类、厚度以及材质质量对热封强度有决定性的影响。对于同一种热封 材料，其热封强度会随热封材料厚度的增大而增大。 b 热封温度的影响1 9 1 各种材料的塑编熔融温度是热封温度的基点，是热合的最低温度，对热封强度产生 直接影响。在实际生产中，热封温度往往高于热封材料的熔融温度，因为热封还受热封 压力、制袋速度及制袋材料的厚度等因素影响。当热封温度低于热风材料熔融温度时， 无论热风压力如何大，热封时间如何长，都不能热封层热合；当热封温度过高时，热合 处的热封材料极易损伤