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流延薄膜厚薄均勻性的成因及注意事項
  瀏覽次數：6876  發布時間：2016年11月25日 08:59:28
[導讀] 薄膜厚度是否均勻是檢測薄膜產品質量的一個重要指標，薄膜不均勻，不但影響到薄膜各處的拉伸強度、阻隔性，同時會導致薄膜卷曲後卷麵出現爆筋，在暴筋處的薄膜形成永久變形，更會影響到薄膜的後續加工，如膜麵不平整、薄膜鬆弛下垂，進一步影響後續的複合、印刷、鍍鋁、製袋等。而造成流延膜厚薄均勻度變化與設備、材料和工藝等都有較大的關聯。


        薄膜厚度是否均勻是檢測薄膜產品質量的一個重要指標，薄膜不均勻，不但影響到薄膜各處的拉伸強度、阻隔性，同時會導致薄膜卷曲後卷麵出現爆筋，在暴筋處的薄膜形成永久變形，更會影響到薄膜的後續加工，如膜麵不平整、薄膜鬆弛下垂，進一步影響後續的複合、印刷、鍍鋁、製袋等。而造成流延膜厚薄均勻度變化與設備、材料和工藝等都有較大的關聯。

        1.  設備成因

        流延薄膜的成型工藝是樹脂原料經擠出機熔融塑化, 從機頭通過平模頭的狹縫口擠出, 在定邊、風刀、真空箱裝置作用下, 使熔料緊貼在流延輥( 又稱急冷輥) 筒上, 然後在流延輥牽引和冷卻作用下, 對熔料縱向拉伸冷卻成膜, 經預切邊、測厚儀、偏擺、表麵電暈處理、切邊後卷取。而薄膜厚薄均勻度控製在設備成因則包含如下幾個環節：

       擠出係統：不正確的螺杆與模頭設計，或使用已磨損的擠出機料筒和螺杆，或料筒和螺杆的驅動設備出現故障，會造成薄膜均勻度變化。

       模口間隙：模頭模口間隙是影響薄膜厚度均勻的主要因素。模口間隙的調整是控製薄膜橫向厚度均勻的有效的操作, 也是常用最多的操作。現代的流延設備裝置中, 為了能及時地通過調整模口間隙來控製薄膜的橫向厚度均勻, 都裝配有熱膨脹螺栓自動調節裝置。該裝置基本工作原理是通過對控製模口間隙的螺栓進行加熱和冷卻, 運用熱脹冷縮物理性質調整模口間隙。當從模口流出的熔體成型後經測厚裝置測得膜的橫向某一區域偏厚, 測厚裝置將該區域的偏厚信息傳輸到電腦中,電腦對反饋的信息進行處理後, 輸出加熱信號到該片區對應的熱膨脹螺栓進行加熱, 反之, 進行冷卻。雖然這種自動調整控製比較及時, 但因熱膨脹螺栓的熱脹冷縮量不大, 這種自動調整控製隻能在厚度偏差幅度不太大情況下進行調整, 一般自動調整的範圍在1.5um以內, 當超過這個範圍時必須進行手動調整。在開機或改變厚度生產時, 應先進行手動調整, 手動調整不能急於求成, 要逐步調整, 當調整到極限偏差在1.5um以內, 再啟用自動調整控製裝置。模口間隙不當引起的厚度不均表現為薄膜橫向厚度穩定不均, 即偏厚的片區一直偏厚, 偏薄的片區一直偏薄。


        風刀、真空箱：熔融物料與冷卻輥表麵緊密貼合, 是流延薄膜成型的關鍵。薄膜的貼輥效果直接影響到薄膜的外觀質量和物理性能。為了避免薄膜與冷卻輥之間產生氣泡, 采用空氣流通過氣刀均勻地吹在薄膜與冷卻輥接觸成切線方向的地方, 使薄膜與輥麵緊密貼合。為了使這種貼合效果更好, 同時還采用真空箱裝置, 利用真空原理把薄膜與流延輥之間空氣抽去, 從而使薄膜與流延輥之間不會產生氣泡。風刀寬度與流延輥長度相同, 真空箱寬度與模頭寬度相同。在風刀操作時, 風刀風量要控製適宜, 風量過大, 會使熔膜過度抖動, 引起薄膜厚度偏差增大; 風量過小,壓力不足,貼輥效果變差, 薄膜就會產生橫向波動,薄膜厚度偏差很大, 膜麵變形不平整無法生產(在開車生產時移動風刀靠近流延輥過程中表現明顯)。風刀對流延輥的角度及風刀位置也十分重要。角度不當, 也會使薄膜表麵產生氣泡, 貼輥效果變差, 此角度調整為使風刀氣流方向垂直於過熔膜與流延輥始接觸點流延輥截麵圓的切線。風刀位置是指風刀出風口(稱風刀口) 的停靠點。不同的風刀位置會使薄膜與流延輥的接觸線不同。風刀位置越接近模唇, 接觸線也就越接近模唇, 氣息就越小,熔膜急冷效果好, 熔膜抖動的幅度就小, 成膜後薄膜的厚薄度均勻性就越好。因此, 風刀口越接近模唇, 越有利對控製薄膜厚度均勻性。

      通過風刀的空氣流應均勻地吹到熔膜上, 若風刀口薪附有異物影響氣流的均勻, 那麽薄膜的橫向厚度就會不均勻, 勃有異物處對的薄膜在熱效應作用下就會偏薄, 且因急冷程度差異導致該處膜麵霧度較高, 在膜麵形成縱向透明度低的連續條紋。所以風刀一定要保證無影響氣流的勃附物。真空箱的操作主要是注意調整抽氣風速要與實際生產清況相匹配, 抽氣風速過大, 會使熔膜易產生破洞;抽氣風速過小, 就起不到抽去薄膜與流延輥之間空氣的效果。在生產同樣厚度產品時, 生產速度快較生產速度慢的真空箱風速大; 在同樣的生產速度時, 產品厚度厚較產品厚度薄的真空箱風速大。
 

2.  工藝成因
        原料樹脂本身的熱性能，或模頭各加熱區溫度設置、會造成熔體不能均勻等速流動；塑料熔體的速度變化（如螺杆速度、牽引速度）也影響熔體的分布，從而影響塑料薄膜的橫向厚度。

          溫度設定：由於不同原料樹脂要求的加工溫度有所不同，在擠出機機筒溫度的設定中一般是沿物料流向從低到高。典型的溫度設定範圍（聚乙烯和聚丙烯溫度有較大差異）是: 機筒靠近冷卻加料段部分在150~215 ℃ , 機筒中間部分在190~230 ℃ , 機筒前端部分在210 -240 ℃ , 連接體及模頭在200~230 ℃ , 模唇部分在210~240℃ 。擠出溫度設定不合理時,會影響擠出量不穩定, 對膜厚度影響表現為縱向厚度不穩定。模頭溫度設定不合理時, 會影響熔料從模口流出時流量在模口寬度方向不等, 從而導致成膜後橫向厚度不均勻。模頭寬度方向上的溫度設定為中間低, 兩端略高。在整個寬度方向上, 溫度分布圖形象馬鞍一樣。

      牽引速度：主要是流延輥的運轉速度。當擠出量不變時, 流延輥的運轉速度越快, 生產的膜越薄; 流延輥的運轉速度越慢,生產的膜越厚。因此,當流延輥速度不穩定時生產的薄膜縱向厚度也就不穩定。這裏所說的流延輥速度是指它的線速度, 因此, 流延輥運轉速度取決於兩個方麵:一是流延輥縱截麵圓的規整度; 二是流延輥縱截麵圓半徑的角速度。一般情況下流延輥的運轉速度都較穩定。如果在生產過程中發現薄膜縱向厚度有周期性的不穩定,且一個周期的厚度對應薄膜縱向長度與流延輥縱截麵圓圓周長接近時, 須用測速儀器對流延輥的線速度進行檢測。
 
       模腔內雜物或模唇的焦料：模腔中有雜物, 會很明顯地影響薄膜的橫向厚度均勻性。模腔中的雜物會阻礙熔體在模腔中的流動。當熔體經過有雜物的模腔從模唇流出時, 在模唇寬度方向上的熔體流量就會不均勻, 對應有雜物處熔體流量相比無雜物處少, 這樣成膜後就會明顯偏薄, 在膜麵形成縱向的透明度較高( 因偏薄程度大) 的續條紋,且在取卷卷麵對應條紋處出現一條暴筋, 嚴重影響膜卷使用。當有雜物停留在模腔中時, 須及時清理。增大模唇開度進行擠料, 同時用黃銅片插人模腔在模唇寬度方向從中間向兩邊刮, 直到雜物同擠料被刮出模唇。模唇上如有焦塊，也會影響薄膜的橫向厚度均勻, 相比程度較輕, 通常稱之拉絲( 嚴重的叫膜口線), 解決方法就是清理模唇。

       模唇到流延輥的距離：模唇到流延輥的距離要盡可能控製到最小, 因為物料從模頭模唇擠出時為熔融狀態,如果模頭模唇離流延輥的距離過大, 熔融狀態的物料就容易受到外界因素的影響(如環境風) 產生抖動, 薄膜厚度也就隨之發生變化, 造成薄膜厚度均勻性差。

 
        3.  材料成因
        原料的密度、熔體指數及原料的配比也會影響流延膜的厚薄均勻度。

        縮幅：流延膜生產過程會出現薄膜寬度小於模頭寬度的縮幅(又稱瘦頸)現象。熔融流延膜在空氣中熱拉伸時薄膜變窄,結果薄膜的邊緣變厚, 薄膜寬度和模頭寬度之間存在差別通常就規定為縮幅。縮幅越大,薄膜的邊緣越厚, 因此產品的產量隨厚邊料的增加而相應降低。縮幅與熔融薄膜表麵張力和彈性模量有關, 是由薄膜的收縮引起的。縮幅程度與樹脂的特性有關, 如樹脂密度、熔體指數有關; 與流延條件, 如熔融薄膜的溫度、氣隙和模唇寬度有關。在流延條件不變的情況下, 密度或熔融指數越高, 縮幅越大。關於流延條件, 氣隙大, 模唇寬, 引出速度快,熔膜溫度高, 則縮幅就越大。

         而對流延設備自身控製縮幅的部件即定邊裝置。定邊裝置常見的有高壓空氣定邊和高壓放電定邊兩種。高壓空氣定邊適用於車速比較低或生產相對較厚的薄膜情況; 高壓電子定邊適用於穩定對薄膜厚度均勻控製十分重要, 特別是生產相對模唇寬度較寬的產品, 定邊是否穩定會很明顯地影響產品兩端厚度均勻性。在產品兩端厚度均勻性控製的源頭就是控製縮幅穩定而且程度較小。通過上述內容可見,選擇加工樹脂特性和流延條件也可以控製縮幅,但一般主要是依靠定邊裝置來控製。高壓放電定邊操作的核心是定邊針位置的確定。再根據加工樹脂特性和流延條件做細致小範圍的調整。定邊針合適位置的判定即所作用下的工藝要求內膜邊厚度穩定, 膜邊不擺動或有穩定的很小幅度擺動。

       配方的配比：原料的配比不均勻，加料與混料不穩定，造成配方組份變化，也會影響熔體溫度和黏度變化，也將改變塑料熔體子模頭中的流動，而造成薄膜的厚度變化。