提高薄膜片材品质的柔性压延工艺 - 文章

提高薄膜片材品质的柔性压延工艺

作者：广东仕诚塑料机械有限公司

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对于热塑性塑料的成型加工而言，成型精度和冷却定型过程对于最终产品的质量具有决定性的影响，这种影响尤其对于平挤薄膜和片材的成型质量更为明显。通常，成型精度主要影响薄膜和片材的表观质量，如：收卷的平整度、端面的整齐度以及使用中的适应性等。而冷却定型时间的长短、冷却均匀度，以及冷却位置等则在很大程度上决定了材料的结晶和分子排列，对薄膜和片材的光学性能、机械力学性能以及后道的热成型操作等具有直接的影响。因此，需要从工艺的角度对成型精度和冷却定型效果进行改善。

目前，一种新的生产方式是柔性压延工艺，采用该工艺生产出的薄膜和片材的光学性能能够与三辊压延工艺相媲美，物理机械性能则超越了三辊压延和流延工艺。同时，产品的外观质量可达到流延工艺的效果。因此，柔性压延工艺非常适合于生产高品质的膜片。在此，以PP作为生产原料，对三辊压延工艺、流延工艺和柔性压延工艺的特点进行比较。

如图1所示，对于三辊压延工艺而言，无论是平三辊、斜三辊还是立式三辊，它们的基本结构和成型原理基本一样。其特点是：被塑化挤出的热熔态均质熔体经模头狭缝被挤出，在Roll 1和Roll 2之间被校准、整平，然后在Roll 3和第六区被冷却成型。由于Roll 1和Roll 2的辊筒表面是刚性的，在对膜片进行校准、整平的过程中，辊筒表面的圆周尺寸误差就转移嫁接到膜片上，并使其厚度方向产生误差，而且这个误差永远存在，不会随着工艺条件、操作水平、材料质量等因素的变化而改变。随着成品卷公差的积累，最终使膜片的外观收卷质量大打折扣。另外，三辊压延工艺对膜片的冷却定型是在两辊的缝隙间进行的，辊筒面向薄膜表面的冷却传递使得膜片获得了良好的表面光学性能。但是，就冷却条件而言，由于膜片仅在第二区很小的区域内是双面同时得到快速冷却，进入第三区后则变成了单面冷却，另外一面的冷却介质变成了空气，从而导致了冷却的不均匀，最终使膜片的质量不完美，成品会出现过度拉伸、高的热收缩率、平整度不良以及弯曲等质量问题。

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图1 三辊压延工艺

如图2所示为流延工艺。从图中可以看出，膜片的成型不再依赖于两个刚性的辊筒面来校准和整平，这样，冷却辊筒的圆周尺寸误差就不会转移到膜片的表面上。在此，膜片误差的形成主要来自于T模头的模唇间隙误差。众所周知，流延模头的模唇是可以调整的，因此，尽管膜片存在误差，但通过对模头的调整，以及利用高超的操作技能，可以使这种误差得到改善，且不会造成公差的积累，这对于提高膜片的外观质量是有效的。从膜片的冷却定型过程来看，膜片通过风刀并在真空的作用下单面贴辊，这样，辊筒仅使膜片的单面形成良好的表面光学性能，而膜片另一面的表面光学性能很差。由于第二区的冷却一直是单面的贴辊冷却，另外一面的冷却介质仍然是空气，这与传统的三辊压延的冷却过程基本相似，因此膜片也会出现高强度拉伸、高热收缩率以及弯曲等质量问题。

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图2 流延膜片工艺

如图3所示为柔性压延工艺。在该工艺中，膜片的成型公差不依赖于两个刚性的辊筒表面来校准和整平，而是像流延工艺那样，依据模唇的间隙来调整膜片的公差，膜片最终的外观品质可以达到流延工艺所能达到的水平。该工艺特点是，塑化挤出的热熔态均质熔体受滚筒和柔性钢带的共同作用，从而使最终膜片的两个面均可获得良好的表面光学性能。柔性压延最大的优点就是，在第二区冷却段的压光缝隙中，材料的双面可得到充分的冷却，从而使膜片获得良好的光学性能及力学性能，不会出现过度拉伸、高热收缩率、平整度不良和弯曲等问题。

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图3 柔性压延工艺

现在，再对上述三种工艺成型的薄膜和片材的各种性能进行对比。

首先，对材料的结晶度进行分析。一般，PP膜片的性能在很大程度上是由材料的结晶度决定的。由于冷却温度和速度的关系，使得材料有着不同的结晶度。在柔性压延工艺中，结晶度随着辊筒和压光带的温度升高而提高。相对于三辊压延和流延工艺，PP的结晶度和结晶晶粒均比较小，晶粒密度较高。

就光泽度而言，柔性压延和三辊压延工艺可使膜片的双面均获得同样优异的光泽度，这主要是由于辊筒和压延钢带的光泽度被传递到了膜片的双面上。而在流延工艺中，仅有辊筒的光泽度被单面地传递到膜片的单面上，使得流延工艺的膜片的光泽度表现一般。

雾度值反映的则是膜片的蒙胧程度，它是由光分度计来测定的。雾度除了受材料本身的影响外，还受冷却温度的影响。一般，随着冷却温度的升高，材料的结晶度也迅速提高，从而使得成品的雾度提高。在上述三种工艺中，三辊压延和流延工艺均采用的是单面冷却方式，相对于柔性压延的双面冷却而言，上述两种工艺的冷却速度较慢，从而使成品的雾度也相应提高。

由于冷却速度的关系，拉伸强度在纵向（MD）和横向（TD）方向上的表现是不一致的，一般，纵向（MD）拉伸强度均大于横向（TD）拉伸强度。通过对三种工艺的比较表明，柔性压延的拉伸强度比其他的差，这是由于冷却速度造成的结晶度不一样。但是，成品拉伸强度的各向异性使得后道的热成型性能受到一定的影响。如果测试样板在断裂处有明显的回缩现象，则表明热成型性能比较好，而柔性压延的样板在此方面的表现就比较明显。

对于柔性压延生产出的膜片而言，其抗冲击强度随着冷却钢带和压光辊温度的升高而明显提高。与另外两种工艺相比，柔性压延工艺使膜片的拉伸强度更好，这在试验中已经得到证实。

在对厚度偏差进行控制方面，柔性压延工艺的可控性和可操作性类似于流延工艺。因此，膜片在收卷的过程中不会因公差积累而影响表观质量。在膜片的光泽度方面，柔性压延工艺和三辊压延工艺一样，都可从双面进行高光泽度的传递，使得两个表面的光泽度都很高。在冷却定型过程中，柔性压延所具有的双面快速冷却结构，使得成品品质明显提高，膜片不会产生弯曲或翘曲变形。

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (10/28/2008)


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