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文檔簡(jiǎn)介

1、BOPP生產(chǎn)設(shè)備與工藝,1 BOPP薄膜簡(jiǎn)介及生產(chǎn)工藝,1.1 BOPP薄膜簡(jiǎn)介 雙向拉伸聚丙烯薄膜是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種透明軟包裝材料。它是用專門的生產(chǎn)線將高分子聚丙烯和功能性添加的混合體的熔體首先通過(guò)狹長(zhǎng)機(jī)頭制成片材或厚膜,然后在專用的拉伸機(jī)內(nèi),在一定的溫度和設(shè)定的速度下,同時(shí)或分步在垂直的兩個(gè)方向(縱向、橫向)上進(jìn)行的拉伸,并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)睦鋮s或熱處理或特殊的加工(如電暈、涂覆等)制成的薄膜。其取向倍率(縱向拉伸倍率和橫向拉伸倍率的乘積)與生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)能力有關(guān),一般是所鑄片材寬度的40-60倍,生產(chǎn)速度從100-450m/min,所做薄膜的厚度在4-50m 之間。BOPP 薄膜具

2、有機(jī)械強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、質(zhì)輕、無(wú)毒、防潮、密封性好、市場(chǎng)應(yīng)用范圍廣、印刷性良好等優(yōu)點(diǎn),被包裝行業(yè)譽(yù)為“包裝皇后”,并被廣泛應(yīng)用于食品、糖果、香煙、茶葉、果汁、牛奶、紡織品等包裝領(lǐng)域中。,1 BOPP薄膜簡(jiǎn)介及生產(chǎn)工藝,國(guó)際上BOPP 薄膜自1962年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)發(fā)展迅速,其年增長(zhǎng)速率保持在12%-15%左右。BOPP 薄膜工業(yè)化在我國(guó)起步較晚,20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制和試產(chǎn),1982年從德國(guó)引入第一條BOPP 膜生產(chǎn)線,1984投產(chǎn)。由于我國(guó)的BOPP 膜市場(chǎng)需求大,促使BOPP 工業(yè)得以迅猛發(fā)展。在2004年,我國(guó)BOPP 薄膜生產(chǎn)線的產(chǎn)能為190萬(wàn)噸, 2010年中國(guó)BOPP產(chǎn)能

3、為303.8萬(wàn)噸,2011年產(chǎn)能將達(dá)到360.8萬(wàn)噸??梢哉f(shuō),BOPP 膜產(chǎn)業(yè)是我國(guó)包裝行業(yè)的一個(gè)非常重要的分支。,1 BOPP薄膜簡(jiǎn)介及生產(chǎn)工藝,1.2車間生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)工藝 合成洗滌劑廠BOPP車間薄膜生產(chǎn)線的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備由日本三菱株式會(huì)社引進(jìn),產(chǎn)品厚度在1550m,生產(chǎn)速度可達(dá)450m/min。其他配套設(shè)備:分切機(jī)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備由英國(guó)Atlas公司引進(jìn),造粒機(jī)由奧地利阿爾泰克(ARTEC)公司引進(jìn),以及由國(guó)內(nèi)配套相應(yīng)的公用工程及輔助設(shè)備。 BOPP薄膜生產(chǎn)按下列工藝流程進(jìn)行: PP原料熔融擠出過(guò)濾T型模頭激冷鑄片縱向拉伸橫向拉伸測(cè)厚切邊電暈處理收卷時(shí)效處理分切包裝。,1 BOPP薄膜簡(jiǎn)

4、介及生產(chǎn)工藝,1 BOPP薄膜簡(jiǎn)介及生產(chǎn)工藝,BOPP生產(chǎn)工藝原理: BOPP薄膜是以等規(guī)均聚丙烯為主要原料。根據(jù)不同產(chǎn)品的用途,配以03%的添加劑而制成,聚丙烯顆粒進(jìn)入擠出機(jī)經(jīng)一定的溫度、壓力,在螺桿剪切力的作用下、熔融塑化、擠出。熔融塑料經(jīng)過(guò)過(guò)濾器濾去雜質(zhì)、進(jìn)入T型模頭、形成片狀。熔融片經(jīng)幾毫米的間隙流動(dòng)到旋轉(zhuǎn)的激冷輥面,在氣刀、激冷輥表面、水浴的共同冷卻下,高達(dá)260的均聚聚丙烯熔體驟冷到室溫,形成微粒很少的幾乎透明的無(wú)定型厚片,在MDO經(jīng)過(guò)預(yù)熱拉伸后(縱向455倍),再送至TDO進(jìn)行橫向拉伸(橫向79倍),薄膜經(jīng)橫向拉伸后,再經(jīng)過(guò)切邊、測(cè)厚、電暈處理,收卷成寬度為8300mm直徑為12

5、00mm的膜卷。膜卷經(jīng)過(guò)時(shí)效處理,消除由拉伸而產(chǎn)生的應(yīng)力,然后根據(jù)用戶的要求,分切卷取成一定規(guī)格的薄膜,包裝后出廠。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,生產(chǎn)BOPP 薄膜的設(shè)備是所有塑料加工設(shè)備中最為復(fù)雜的設(shè)備之一。 在BOPP 行業(yè),生產(chǎn)BOPP 薄膜的設(shè)備簡(jiǎn)稱BOPP 薄膜生產(chǎn)線。它包括電器控制系統(tǒng)、原料系統(tǒng)、擠出機(jī)系統(tǒng)、過(guò)濾器、模頭、鑄片機(jī)、縱拉機(jī)、橫拉機(jī)、牽引機(jī)、邊料回收系統(tǒng)、電暈處理系統(tǒng)、測(cè)厚儀、卷取系統(tǒng)和分切機(jī)等。生產(chǎn)薄膜的幅寬從4-8m 不等,薄膜的層數(shù)有一層、二層、三層,最多的可達(dá)七層。目前使用最多的是A/B/C 三層共擠出生產(chǎn)線,每一層都配備一臺(tái)擠出機(jī)。生產(chǎn)速度一般為120-450

6、m/min。我國(guó)BOPP 膜生產(chǎn)設(shè)備主要來(lái)源于國(guó)外生產(chǎn)BOPP 膜生產(chǎn)線的大公司,如日本三菱重工、德國(guó)的BRUECKNER 公司、法國(guó)的CELLER 公司和DMT 公司。 近期我國(guó)在汕頭也有生產(chǎn)BOPP 生產(chǎn)設(shè)備的公司,而且有些生產(chǎn)線已投入市場(chǎng)使用。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.1 原料系統(tǒng) 原料系統(tǒng)由4個(gè)周料倉(cāng),4個(gè)日料倉(cāng),2個(gè)輔機(jī)料倉(cāng),1個(gè)干燥料斗,2套輔機(jī)上料系統(tǒng),1套金屬檢測(cè)器,相應(yīng)送料風(fēng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)加料閥及除塵裝置組成。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,旋轉(zhuǎn)閥及加料流程:,旋轉(zhuǎn)閥的作用:撥料和料的隔離,使下料均勻,不導(dǎo)致管道堵塞,主要是用于顆粒料和粉料的輸送中。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)

7、備,2.2擠出系統(tǒng),擠出系統(tǒng)由2臺(tái)串聯(lián)主擠出機(jī)及其過(guò)濾器,2臺(tái)單螺桿擠出機(jī)及其過(guò)濾器,及相應(yīng)熔線組成。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.2.1 單螺桿擠出機(jī),單螺桿擠出機(jī)是用于塑料擠出成型的主機(jī)設(shè)備,其主要功能是對(duì)固態(tài)樹(shù)脂實(shí)施連續(xù)的輸送、熔融、混合、排氣、加壓等作用,將均勻塑化好的熔體定壓定量地?cái)D入成型模具。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.2.2 串聯(lián)擠出機(jī),第一臺(tái)擠出機(jī)的作用是使物料接受外部加熱器傳入的熱量,在螺桿的剪切、壓縮下達(dá)到半熔狀態(tài),定量向第二擠出機(jī)供應(yīng)物料;第二擠出機(jī)主要由熔融物料壓縮區(qū)與計(jì)量區(qū)組成,其作用是將聚合物充分熔融、塑化并通過(guò)高剪切作用,使物料均勻混合、計(jì)量擠出。,2

8、BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,物料從料斗進(jìn)入第一擠出機(jī)后,經(jīng)過(guò)進(jìn)料區(qū)、壓縮區(qū)、計(jì)量區(qū)(可有、可無(wú))被塑化、壓縮,然后送入第二擠出機(jī)。第二擠出機(jī)的速度可以調(diào)節(jié),并可以穩(wěn)定在預(yù)定值之下,其頭部的壓力是通過(guò)壓力傳感器,無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)第一擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速,改變第一擠出機(jī)的出料壓力以及控制物料的熔融溫度來(lái)加以恒定。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,串聯(lián)擠出的特點(diǎn): 1、有利于改善產(chǎn)品質(zhì)量,由于采用雙螺桿擠出機(jī),擠出機(jī)各段溫度更易控制,物料塑化也更均勻。 2、擠出量大,兩臺(tái)較小直徑的擠出機(jī)串聯(lián)后產(chǎn)量可以達(dá)到一臺(tái)相當(dāng)于其直徑之和的大直徑擠出機(jī)產(chǎn)量,但造價(jià)和效果,串聯(lián)法要好得多。 3、良好的排氣效果,由于可以在第一級(jí)擠出機(jī)和

9、第二級(jí)擠出機(jī)的交接處進(jìn)行排氣,并通過(guò)控制第二擠出機(jī)的擠出速度,很容易消除溢料或缺料的問(wèn)題。 4、功率消耗低,雙螺桿擠出由于將螺桿上傳熱功能不同的區(qū)段截然分開(kāi),明顯地減少了熱量損耗。 5、增大了加工自由度,能夠處理許多難以加工的物料。 6、減小螺桿磨損,有利于設(shè)備加工 7、有利于清理螺桿,由于螺桿直徑和體積小,方便取出和裝配,便于清理。 8、可以進(jìn)行低溫?cái)D出。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.2.3 擠出機(jī)加熱器及進(jìn)料口,電加熱器分為電阻加熱器和電感加熱器,其中電阻加熱器分為帶狀加熱器、鑄鋁加熱器和陶瓷加熱器。 鑄鋁加熱器是一種電阻絲裝入氧化鎂粉作絕緣介質(zhì)的金屬管中,然后將金屬?gòu)澒艹梢欢ǖ男螤睿?/p>

10、鑄在鋁合金之內(nèi)的一種加熱器。其特點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng),可以防潮、防震、防氧化、節(jié)省云母片、降低加熱器的成本。最高加熱溫度為350370。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,擠出機(jī)進(jìn)料口必須安裝冷卻水套。冷卻水套內(nèi)通入1530軟水,其作用是防止物料過(guò)早受熱變粘而堵塞下料口、提高進(jìn)料能力;另一方面,冷卻水也阻止擠出機(jī)機(jī)身的熱量傳至螺桿的止推軸承與減速器,確保傳動(dòng)系統(tǒng)正常工作。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,機(jī)筒的冷卻方式主要分為風(fēng)冷和水冷。 風(fēng)冷卻是在每個(gè)加熱器段裝設(shè)一臺(tái)小型鼓風(fēng)機(jī)。在加熱器的內(nèi)或外表面設(shè)有一定的溝槽,以便提高冷卻效果及提高加熱均勻性,防止空氣無(wú)規(guī)則流動(dòng)。其特點(diǎn)是溫度波動(dòng)小,冷卻速度緩慢,系統(tǒng)體

11、積大,噪音大,冷卻效果與環(huán)境溫度有關(guān),同時(shí)也影響環(huán)境溫度。 水冷卻是在加熱器內(nèi)側(cè)裝設(shè)水環(huán)或水管,用通入的冷卻水進(jìn)行冷卻,冷卻水的通入量是用電磁閥控制的,其特點(diǎn)是冷卻速度快、系統(tǒng)體積小、無(wú)噪音、對(duì)環(huán)境影響小。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.2.4 過(guò)濾器 過(guò)濾器形式:切換式板式過(guò)濾器,碟式或管式過(guò)濾器,雙流道切換式過(guò)濾器。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,為了去除熔體中可能存在的雜質(zhì)、凝膠粒子、魚眼等異物,BOPP薄膜生產(chǎn)線通常采用碟狀過(guò)濾器,其材料為不銹鋼和不銹鋼燒結(jié)氈組合而成。不銹鋼碟片的尺寸為D 305mm,過(guò)濾網(wǎng)孔徑一般在10 30m,過(guò)濾器加熱溫度控制在275285。,2 BOPP 薄膜

12、生產(chǎn)設(shè)備,2.2.5 熔體管(熔線) 熔體管的作用是將擠出機(jī)、過(guò)濾器等與模頭連接起來(lái),讓熔體從中通過(guò)。要求熔體管內(nèi)壁高度光潔且無(wú)死角,熔體管串連起來(lái)的長(zhǎng)度盡量短,以免熔體在其中滯流、停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生降解。來(lái)自擠出機(jī)的熔體進(jìn)入熔體管后,再流經(jīng)濾器后進(jìn)入模頭。如果是3層共擠生產(chǎn)線,在模頭上方還需配置熔體分配器。過(guò)濾器和熔體管等可以用電加熱,也可用導(dǎo)熱油夾套加熱。熔體管加熱溫度控制在275285。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.3 鑄片系統(tǒng) 鑄片系統(tǒng)主要包括模頭、激(急)冷輥和附片裝置等。 “鑄片”是指熔融塑料在壓力的推動(dòng)下,強(qiáng)行通過(guò)長(zhǎng)形的口模,并在外力(靜電、氣流等)作用下,使熔融塑料迅速貼附

13、在冷鼓表面上,制成固態(tài)片材的過(guò)程。 “鑄片”有兩種方法:聚合后直接鑄片法和聚合物擠出鑄片法。大多數(shù)薄膜加工廠采用聚合物擠出鑄片法。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.3.1 模頭(機(jī)頭) 模頭是流延鑄片的關(guān)鍵裝置,它直接決定鑄片的外形和厚度的均勻性。按照內(nèi)部的流道形式分為魚尾機(jī)頭、支管式機(jī)頭、衣架型機(jī)頭和螺桿分配機(jī)頭等。按模頭及擠出機(jī)的方向和熔體在支管中流向又分T型和I型2種。所謂T型是指擠出機(jī)與模頭方向垂直,物料從支管中部進(jìn)入;而I型是指擠出機(jī)與模頭方向平行,物料從支管的端進(jìn)入,支管的另一端封閉。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,BOPP常采用T型衣架型長(zhǎng)縫模頭, 模頭開(kāi)度通過(guò)若干個(gè)帶有加熱線圈的

14、推拉式差動(dòng)螺栓進(jìn)行初調(diào),并通過(guò)在線測(cè)厚儀的自動(dòng)測(cè)厚、反饋給模頭的加熱螺栓進(jìn)行模唇開(kāi)度的微調(diào)。 生產(chǎn)過(guò)程中采用手動(dòng)調(diào)節(jié)和自控調(diào)節(jié)相結(jié)合的方法進(jìn)行擠出量和薄膜厚度偏差控制。操作工應(yīng)專門進(jìn)行培訓(xùn),手動(dòng)調(diào)節(jié)應(yīng)精心。 一般差動(dòng)螺栓有螺距為2.0mm外螺紋和螺距為1.75mm的內(nèi)螺紋,則螺栓每轉(zhuǎn)一周,模頭開(kāi)度便增加或減小2.0-1.75= 0.25mm。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.3.2 激(急)冷輥(鑄片輥、俗稱冷輥) 激冷輥能將流出模頭呈黏流態(tài)的BOPP熔體快速冷卻到其玻璃化溫度以下,形成玻璃態(tài)的厚度均勻的鑄片。急冷的目的是使厚片成無(wú)定型結(jié)構(gòu),盡量減少其結(jié)晶,以免對(duì)下道拉伸工序產(chǎn)生不良影響。為此

15、, 對(duì)鑄片輥有2 個(gè)要求:一是其表面溫度要均勻、冷卻效果要好;二是要求急冷輥轉(zhuǎn)速均勻而穩(wěn)定。鑄片輥內(nèi)通30左右的冷卻水,以保證鑄片冷至60以下。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.3.3 附片裝置 常見(jiàn)的附片裝置有:靜電附片、真空吸嘴、氣刀、接觸輥等。 附片裝置的作用是使鑄片與急冷輥能緊密接觸,防止急冷輥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卷入空氣,以保證傳熱/冷卻效果。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,靜電吸附裝置由金屬絲電極、高壓發(fā)生器及電極收放力矩電機(jī)等組成。其工作原理是利用高壓發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)千伏的直流電壓, 使電極絲、鑄片輥分別變成負(fù)極和正極(鑄片輥接地) , 鑄片在此高壓靜電場(chǎng)中因靜電感應(yīng)而帶上與鑄片輥極性相反的靜電荷

16、, 由于異性電荷相吸, 鑄片與急冷輥表面緊密吸附在一起, 既能排除空氣又有良好的傳熱效果。 真空吸嘴法是一種利用真空將擠出塑料片材與冷鼓之間的空氣排除,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制附片的方法。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,氣刀附片法主要用于PP、PE等熔體粘度較高的片材。其作用是以排除擠出熔體聚合物與冷鼓之間的空氣為主,還兼有有冷卻鑄片的作用。氣刀有一個(gè)特定形狀的噴風(fēng)口,潔凈、均勻的壓縮空氣從噴風(fēng)口吹向熔融塑料的表面,使其緊貼于冷鼓。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.4 縱向拉伸(MDO) 縱向拉伸是將來(lái)自鑄片機(jī)的厚片在加熱狀態(tài)下進(jìn)行一定倍數(shù)的縱向拉伸??v向拉伸機(jī)由預(yù)熱輥、拉伸輥、冷卻輥、橡膠壓輥、溫控系統(tǒng)、穿片

17、系統(tǒng)、輔助收卷及驅(qū)動(dòng)裝置等組成。 縱向拉伸機(jī)分為四個(gè)區(qū),即預(yù)熱區(qū)、拉伸區(qū)、定型區(qū)、冷卻區(qū)。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,溫控系統(tǒng):MDL18區(qū)采用低壓(0.7MPa)蒸汽加熱,MDL910區(qū)、MDM13區(qū)、MDH13區(qū)均采用高溫高壓水加熱。 輔助收卷:位于MDO出口,其作用是在片材尚未穩(wěn)定之前,將片材臨時(shí)儲(chǔ)存在卷芯上。其設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)端、頂緊夾頭、卷芯。 穿片系統(tǒng):為了安全迅速地將厚片送人平行或交叉排列的眾多輥筒之間進(jìn)行縱向拉伸,在縱拉機(jī)人口的一側(cè)裝有一套機(jī)械穿片裝置。它是沿片材通過(guò)的路徑安裝一條單獨(dú)循環(huán)運(yùn)行的套筒滾子鏈條,此穿片鏈條帶動(dòng)厚片運(yùn)行于各輥筒之間而完成穿片操作。,2 BOPP 薄膜生

18、產(chǎn)設(shè)備,2.5 橫向拉伸(TDO) 橫向拉伸機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜, 它由烘箱、鏈夾和導(dǎo)軌、靜壓箱、鏈條張緊器、導(dǎo)軌寬度調(diào)節(jié)裝置、開(kāi)閉夾器、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及EPC 等組成。橫拉機(jī)構(gòu)由進(jìn)膜、預(yù)熱、拉幅、緩沖、定型和冷卻等功能段組成,各段的加熱溫度均不高于190。橫拉機(jī)的作用是將經(jīng)過(guò)縱向拉伸的薄膜在橫拉機(jī)內(nèi)分別通過(guò)預(yù)熱、拉幅、熱定型和冷卻而完成薄膜的橫向拉伸。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.6 牽引收卷 本工序由若干個(gè)牽引導(dǎo)向輥、冷卻輥、展平輥、張力輥、跟蹤輥、切邊裝置及邊料粉碎系統(tǒng)、測(cè)厚儀和電暈處理機(jī)等組成。 BOPP在線廢邊經(jīng)過(guò)粉碎,直接送入擠出機(jī)的加料斗,然后

19、與新料混合,加入主擠出機(jī)。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.6.1 測(cè)厚儀 測(cè)厚儀是測(cè)量及調(diào)節(jié)薄膜厚度的重要設(shè)備,它不僅有顯示薄膜厚度的功能,而且還具有自動(dòng)反饋控制薄膜厚度的功能。反饋控制包括: 控制模頭膨脹螺栓的加熱功率或溫度,調(diào)節(jié)薄膜的橫向厚度;控制擠出機(jī)或鑄片的轉(zhuǎn)速,調(diào)節(jié)薄膜的縱向厚度。在線測(cè)厚儀有多種:如射線測(cè)厚儀、X 射線測(cè)厚儀、紅外線測(cè)厚儀等,因近紅外線測(cè)厚無(wú)環(huán)境污染、對(duì)人體無(wú)傷害,目前應(yīng)用比較普遍。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.6.2 電暈處理機(jī) 電暈處理機(jī)的工作原理:通過(guò)在電極上施加高頻高壓電流,使電極產(chǎn)生電暈放電,氣體電離產(chǎn)生高能離子,在強(qiáng)電場(chǎng)作用下沖擊塑料薄膜表面,使薄膜表面活化,以增加薄膜的表面濕張力。 未經(jīng)電暈處理的BOPP薄膜的表面張力僅有28mM/,而印刷和粘合則要求薄膜的表面張力40mM/,如不經(jīng)過(guò)電暈表面處理,根本無(wú)法進(jìn)行印刷或鍍鋁。 2.6.3 收卷 薄膜通過(guò)張力控制輥、展平輥、跟蹤輥, 最后完成收卷工作。收卷張力的控制包括張力的設(shè)定、張力衰減及張力補(bǔ)償?shù)? 對(duì)薄膜收卷的品質(zhì)影響很大。,2 BOPP 薄膜生產(chǎn)設(shè)備,2.7 分切機(jī) 從收卷機(jī)卸下的大膜卷,根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或用戶的要求,在分切機(jī)上切成一定的規(guī)格,然后經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)、包裝即為成品。分切機(jī)的

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