流延模具流延薄膜厚薄均勻性的成因及注意事項(xiàng)

流延模具流延薄膜厚薄均勻性的成因及注意事項(xiàng)

薄膜厚度是否均勻是檢測(cè)薄膜產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，薄膜不均勻，不但影響到薄膜各處的拉伸強(qiáng)度、阻隔性，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致薄膜卷曲后卷面出現(xiàn)爆筋，在暴筋處的薄膜形成永久變形，更會(huì)影響到薄膜的后續(xù)加工，如膜面不平整、薄膜松弛下垂，進(jìn)一步影響后續(xù)的復(fù)合、印刷、鍍鋁、制袋等。而造成流延膜厚薄均勻度變化與設(shè)備、材料和工藝等都有較大的關(guān)聯(lián)。

1. 設(shè)備成因

流延擠出模具流延薄膜的成型工藝是樹(shù)脂原料經(jīng)擠出機(jī)熔融塑化, 從機(jī)頭通過(guò)平模頭的狹縫口擠出, 在定邊、風(fēng)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, 然后在流延輥牽引和冷卻作用下, 對(duì)熔料縱向拉伸冷卻成膜, 經(jīng)預(yù)切邊、測(cè)厚儀、偏擺、表面電暈處理、切邊后卷取。而薄膜厚薄均勻度控制在設(shè)備成因則包含如下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

擠出系統(tǒng)：不正確的螺桿與模頭設(shè)計(jì)，或使用已磨損的擠出機(jī)料筒和螺桿，或料筒和螺桿的驅(qū)動(dòng)設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)造成薄膜均勻度變化。

?？陂g隙：模頭模口間隙是影響薄膜厚度均勻的主要因素。?？陂g隙的調(diào)整是控制薄膜橫向厚度均勻的有效的操作, 也是常用最多的操作?，F(xiàn)代的流延設(shè)備裝置中, 為了能及時(shí)地通過(guò)調(diào)整?？陂g隙來(lái)控制薄膜的橫向厚度均勻, 都裝配有熱膨脹螺栓自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。該裝置基本工作原理是通過(guò)對(duì)控制?？陂g隙的螺栓進(jìn)行加熱和冷卻, 運(yùn)用熱脹冷縮物理性質(zhì)調(diào)整?？陂g隙。當(dāng)從?？诹鞒龅娜垠w成型后經(jīng)測(cè)厚裝置測(cè)得膜的橫向某一區(qū)域偏厚, 測(cè)厚裝置將該區(qū)域的偏厚信息傳輸?shù)诫娔X中,電腦對(duì)反饋的信息進(jìn)行處理后, 輸出加熱信號(hào)到該片區(qū)對(duì)應(yīng)的熱膨脹螺栓進(jìn)行加熱, 反之, 進(jìn)行冷卻。雖然這種自動(dòng)調(diào)整控制比較及時(shí), 但因熱膨脹螺栓的熱脹冷縮量不大, 這種自動(dòng)調(diào)整控制只能在厚度偏差幅度不太大情況下進(jìn)行調(diào)整, 一般自動(dòng)調(diào)整的范圍在1.5um以內(nèi), 當(dāng)超過(guò)這個(gè)范圍時(shí)必須進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。在開(kāi)機(jī)或改變厚度生產(chǎn)時(shí), 應(yīng)先進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整, 手動(dòng)調(diào)整不能急于求成, 要逐步調(diào)整, 當(dāng)調(diào)整到極限偏差在1.5um以內(nèi), 再啟用自動(dòng)調(diào)整控制裝置。?？陂g隙不當(dāng)引起的厚度不均表現(xiàn)為薄膜橫向厚度穩(wěn)定不均, 即偏厚的片區(qū)一直偏厚, 偏薄的片區(qū)一直偏薄。

風(fēng)刀、真空箱：熔融物料與冷卻輥表面緊密貼合, 是流延薄膜成型的關(guān)鍵。薄膜的貼輥效果直接影響到薄膜的外觀質(zhì)量和物理性能。為了避免薄膜與冷卻輥之間產(chǎn)生氣泡, 采用空氣流通過(guò)氣刀均勻地吹在薄膜與冷卻輥接觸成切線方向的地方, 使薄膜與輥面緊密貼合。為了使這種貼合效果更好, 同時(shí)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(huì)產(chǎn)生氣泡。風(fēng)刀寬度與流延輥長(zhǎng)度相同, 真空箱寬度與模頭寬度相同。在風(fēng)刀操作時(shí), 風(fēng)刀風(fēng)量要控制適宜, 風(fēng)量過(guò)大, 會(huì)使熔膜過(guò)度抖動(dòng), 引起薄膜厚度偏差增大; 風(fēng)量過(guò)小,壓力不足,貼輥效果變差, 薄膜就會(huì)產(chǎn)生橫向波動(dòng),薄膜厚度偏差很大, 膜面變形不平整無(wú)法生產(chǎn)(在開(kāi)車生產(chǎn)時(shí)移動(dòng)風(fēng)刀靠近流延輥過(guò)程中表現(xiàn)明顯)。風(fēng)刀對(duì)流延輥的角度及風(fēng)刀位置也十分重要。角度不當(dāng), 也會(huì)使薄膜表面產(chǎn)生氣泡, 貼輥效果變差, 此角度調(diào)整為使風(fēng)刀氣流方向垂直于過(guò)熔膜與流延輥始接觸點(diǎn)流延輥截面圓的切線。風(fēng)刀位置是指風(fēng)刀出風(fēng)口(稱風(fēng)刀口) 的?？奎c(diǎn)。不同的風(fēng)刀位置會(huì)使薄膜與流延輥的接觸線不同。風(fēng)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(dòng)的幅度就小, 成膜后薄膜的厚薄度均勻性就越好。因此, 風(fēng)刀口越接近模唇, 越有利對(duì)控制薄膜厚度均勻性

通過(guò)風(fēng)刀的空氣流應(yīng)均勻地吹到熔膜上, 若風(fēng)刀口薪附有異物影響氣流的均勻, 那么薄膜的橫向厚度就會(huì)不均勻, 勃有異物處對(duì)應(yīng)的薄膜在熱效應(yīng)作用下就會(huì)偏薄, 且因急冷程度差異導(dǎo)致該處膜面霧度較高, 在膜面形成縱向透明度低的連續(xù)條紋。所以風(fēng)刀一定要保證無(wú)影響氣流的勃附物。真空箱的操作主要是注意調(diào)整抽氣風(fēng)速要與實(shí)際生產(chǎn)清況相匹配, 抽氣風(fēng)速過(guò)大, 會(huì)使熔膜易產(chǎn)生破洞;抽氣風(fēng)速過(guò)小, 就起不到抽去薄膜與流延輥之間空氣的效果。在生產(chǎn)同樣厚度產(chǎn)品時(shí), 生產(chǎn)速度快較生產(chǎn)速度慢的真空箱風(fēng)速大; 在同樣的生產(chǎn)速度時(shí), 產(chǎn)品厚度厚較產(chǎn)品厚度薄的真空箱風(fēng)速大。

2. 工藝成因

原料樹(shù)脂本身的熱性能，或模頭各加熱區(qū)溫度設(shè)置、會(huì)造成熔體不能均勻等速流動(dòng)；塑料熔體的速度變化（如螺桿速度、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(shè)定：由于不同原料樹(shù)脂要求的加工溫度有所不同，在擠出機(jī)機(jī)筒溫度的設(shè)定中一般是沿物料流向從低到高。典型的溫度設(shè)定范圍（聚乙烯和聚丙烯溫度有較大差異）是: 機(jī)筒靠近冷卻加料段部分在150~215 ℃ , 機(jī)筒中間部分在190~230 ℃ , 機(jī)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(shè)定不合理時(shí),會(huì)影響擠出量不穩(wěn)定, 對(duì)膜厚度影響表現(xiàn)為縱向厚度不穩(wěn)定。模頭溫度設(shè)定不合理時(shí), 會(huì)影響熔料從?？诹鞒鰰r(shí)流量在?？趯挾确较虿坏? 從而導(dǎo)致成膜后橫向厚度不均勻。模頭寬度方向上的溫度設(shè)定為中間低, 兩端略高。在整個(gè)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(yùn)轉(zhuǎn)速度。當(dāng)擠出量不變時(shí), 流延輥的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快, 生產(chǎn)的膜越薄; 流延輥的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越慢,生產(chǎn)的膜越厚。因此,當(dāng)流延輥速度不穩(wěn)定時(shí)生產(chǎn)的薄膜縱向厚度也就不穩(wěn)定。這里所說(shuō)的流延輥速度是指它的線速度, 因此, 流延輥運(yùn)轉(zhuǎn)速度取決于兩個(gè)方面:一是流延輥縱截面圓的規(guī)整度; 二是流延輥縱截面圓半徑的角速度。一般情況下流延輥的運(yùn)轉(zhuǎn)速度都較穩(wěn)定。如果在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)薄膜縱向厚度有周期性的不穩(wěn)定,且一個(gè)周期的厚度對(duì)應(yīng)薄膜縱向長(zhǎng)度與流延輥縱截面圓圓周長(zhǎng)接近時(shí), 須用測(cè)速儀器對(duì)流延輥的線速度進(jìn)行檢測(cè)。

模腔內(nèi)雜物或模唇的焦料：模腔中有雜物, 會(huì)很明顯地影響薄膜的橫向厚度均勻性。模腔中的雜物會(huì)阻礙熔體在模腔中的流動(dòng)。當(dāng)熔體經(jīng)過(guò)有雜物的模腔從模唇流出時(shí), 在模唇寬度方向上的熔體流量就會(huì)不均勻, 對(duì)應(yīng)有雜物處熔體流量相比無(wú)雜物處少, 這樣成膜后就會(huì)明顯偏薄, 在膜面形成縱向的透明度較高( 因偏薄程度大) 的續(xù)條紋,且在取卷卷面對(duì)應(yīng)條紋處出現(xiàn)一條暴筋, 嚴(yán)重影響膜卷使用。當(dāng)有雜物停留在模腔中時(shí), 須及時(shí)清理。增大模唇開(kāi)度進(jìn)行擠料, 同時(shí)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(huì)影響薄膜的橫向厚度均勻, 相比程度較輕, 通常稱之拉絲( 嚴(yán)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制到最小, 因?yàn)槲锪蠌哪ｎ^模唇擠出時(shí)為熔融狀態(tài),如果模頭模唇離流延輥的距離過(guò)大, 熔融狀態(tài)的物料就容易受到外界因素的影響(如環(huán)境風(fēng)) 產(chǎn)生抖動(dòng), 薄膜厚度也就隨之發(fā)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(shù)及原料的配比也會(huì)影響流延膜的厚薄均勻度。

縮幅：流延膜生產(chǎn)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)薄膜寬度小于模頭寬度的縮幅(又稱瘦頸)現(xiàn)象。熔融流延膜在空氣中熱拉伸時(shí)薄膜變窄,結(jié)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(guī)定為縮幅?？s幅越大,薄膜的邊緣越厚, 因此產(chǎn)品的產(chǎn)量隨厚邊料的增加而相應(yīng)降低?？s幅與熔融薄膜表面張力和彈性模量有關(guān), 是由薄膜的收縮引起的?？s幅程度與樹(shù)脂的特性有關(guān), 如樹(shù)脂密度、熔體指數(shù)有關(guān); 與流延條件, 如熔融薄膜的溫度、氣隙和模唇寬度有關(guān)。在流延條件不變的情況下, 密度或熔融指數(shù)越高, 縮幅越大。關(guān)于流延條件, 氣隙大, 模唇寬, 引出速度快,熔膜溫度高, 則縮幅就越大。

而對(duì)流延設(shè)備自身控制縮幅的部件即定邊裝置。定邊裝置常見(jiàn)的有高壓空氣定邊和高壓放電定邊兩種。高壓空氣定邊適用于車速比較低或生產(chǎn)相對(duì)較厚的薄膜情況; 高壓電子定邊適用于穩(wěn)定對(duì)薄膜厚度均勻控制十分重要, 特別是生產(chǎn)相對(duì)模唇寬度較寬的產(chǎn)品, 定邊是否穩(wěn)定會(huì)很明顯地影響產(chǎn)品兩端厚度均勻性。在產(chǎn)品兩端厚度均勻性控制的源頭就是控制縮幅穩(wěn)定而且程度較小。通過(guò)上述內(nèi)容可見(jiàn),選擇加工樹(shù)脂特性和流延條件也可以控制縮幅,但一般主要是依靠定邊裝置來(lái)控制。高壓放電定邊操作的核心是定邊針位置的確定。再根據(jù)加工樹(shù)脂特性和流延條件做細(xì)致小范圍的調(diào)整。定邊針合適位置的判定即所作用下的工藝要求內(nèi)膜邊厚度穩(wěn)定, 膜邊不擺動(dòng)或有穩(wěn)定的很小幅度擺動(dòng)。

配方的配比：原料的配比不均勻，加料與混料不穩(wěn)定，造成配方組份變化，也會(huì)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(dòng)，而造成薄膜的厚度變化。

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