流延薄膜厚薄均匀性的成因有什么注意事项

流延薄膜厚薄均匀性的成因有什么注意事项

薄膜厚度是否均匀是检测薄膜产品质量的一个重要指标，薄膜不均匀，不但影响到薄膜各处的拉伸强度、阻隔性，同时会导致薄膜卷曲后卷面出现爆筋，在暴筋处的薄膜形成永久变形，更会影响到薄膜的后续加工，如膜面不平整、薄膜松弛下垂，进一步影响后续的复合、印刷、镀铝、制袋等。流延薄膜厚度均匀性的变化与设备，材料和工艺高度相关。

1. 设备成因

流延聚丙烯薄膜的生产工艺是聚丙烯树脂经挤出机熔融塑化，从机头通过狭缝型模口挤出，在定边、风刀、真空箱装置作用下，使熔料紧贴在流延辊(又称急冷辊)筒上，然后在流延辊牵引和冷却作用下，对熔料纵向拉伸冷却成膜，经预切边、测厚仪、偏摆、表面电晕处理、切边后卷取。设备发生过程中的薄膜厚度均匀控制包含以下链接：

挤出系统：螺杆、模具设计不正确，或挤出机筒体、螺杆磨损失效，或筒体、螺杆传动装置失效，都会引起膜均匀性的变化。

模具间隙：模具间隙是影响薄膜均匀厚度的主要因素。模间隙的调整是控制薄膜横向厚度均匀的有效操作，也是最常用的操作。在现代铸造设备中，为了通过及时调整模具间隙来控制薄膜横向厚度的均匀性，安装了热膨胀螺栓的自动调节装置。该装置的基本工作原理是通过加热和冷却控制模具间隙的螺栓，利用热膨胀和收缩的物理性质来调节模头间隙。当从模口流出的熔体成型后经测厚装置测得膜的横向某一区域偏厚, 测厚装置将该区域的偏厚信息传输到电脑中,电脑对反馈的信息进行处理后, 输出加热信号到该片区对应的热膨胀螺栓进行加热, 反之, 进行冷却。虽然这种自动调整控制比较及时, 但因热膨胀螺栓的热胀冷缩量不大, 这种自动调整控制只能在厚度偏差幅度不太大情况下进行调整, 一般自动调整的范围在1.5um以内, 当超过这个范围时必须进行手动调整。在开机或改变厚度生产时, 应先进行手动调整, 手动调整不能急于求成, 要逐步调整, 当调整到极限偏差在1.5um以内, 再启用自动调整控制装置。由模具的不适当间隙引起的厚度不均匀性的特征在于膜的横向厚度的不均匀厚度，即，增厚的片材区域总是厚的，并且薄的片材区域总是薄的。

气刀，真空箱：熔融材料紧密附着在冷却辊表面，这是浇铸薄膜的关键。薄膜的滚动效果直接影响薄膜的外观质量和物理性质。为了避免薄膜与冷却辊之间的气泡，采用气流在薄膜与冷却辊接触到切线方向时，通过风刀均匀地吹过，使薄膜和卷面紧密对齐。为了使这种配合更好，还使用了真空箱装置，利用真空原理去除薄膜与流动辊之间的空气，使薄膜与流动辊之间不产生气泡。风刀的宽度与流动辊的长度相同，真空箱的宽度与模具头的宽度相同。在风刀操作时, 风刀风量要控制适宜, 风量过大, 会使熔膜过度抖动, 引起薄膜厚度偏差增大; 风量过小,压力不足,贴辊效果变差, 薄膜就会产生横向波动,薄膜厚度偏差很大, 膜面变形不平整无法生产（在开车生产时移动风刀靠近流延辊过程中表现明显）。气刀的角度和位置对辊也非常重要。如果角度不正确，则在膜的表面上将产生气泡，并且辊的效果将变差。调节角度使得气刀的气流方向垂直于在熔融薄膜和铸辊之间的接触点处的铸辊横截面的切线。风刀位置是指风刀出风口（称风刀口） 的停靠点。不同的风刀位置会使薄膜与流动辊之间的接触线不同。风刀位置越靠近模唇，接触线越靠近模唇，呼吸越小，薄膜的快速冷却效果越好，薄膜抖动的幅度越小，薄膜形成后的厚度均匀性越好。因此, 风刀口越接近模唇, 越有利对控制薄膜厚度均匀性

通过风刀的空气流应均匀地吹到熔膜上, 若风刀口薪附有异物影响气流的均匀, 那么薄膜的横向厚度就会不均匀, 勃有异物处对应的薄膜在热效应作用下就会偏薄, 且因急冷程度差异导致该处膜面雾度较高, 在膜面形成纵向透明度低的连续条纹。因此，风刀必须确保没有影响气流的附件。真空箱的操作主要是调节抽气风速以匹配实际生产条件。如果抽空风速太大，薄膜就会容易产生孔洞;如果抽速太小，薄膜和流动将不会被移除。辊之间的空气效果。在相同厚度产品的生产中，生产速度较快的真空箱的风速高于生产速度较慢的真空箱；在相同生产速度下，产品厚度较大的真空箱的风速高于产品厚度较薄的真空箱的风速。

2. 工艺成因

原料树脂本身的热性能，或模头加热区的温度设定，都会导致熔体流动不均匀、均匀。塑料熔体的速度变化（如螺杆速度、牵引速度）也会影响熔体的分布，从而影响塑料薄膜的横向厚度。

温度设定：由于不同原料树脂所需的加工温度不同，挤出机筒体温度沿物料流动方向一般由低到高设定。典型的温度设定范围（聚乙烯和聚丙烯温度有较大差异）是: 机筒靠近冷却加料段部分在150~215 ℃ , 机筒中间部分在190~230 ℃ , 机筒前端部分在210 -240 ℃ , 连接体及模头在200~230 ℃ , 模唇部分在210~240℃ 。当挤出温度设置不合理时，挤出量不稳定，薄膜厚度纵向不稳定。当模具的温度设定不合理时，它将影响在模具宽度处流出模头的熔体的流速，导致成膜后的横向厚度不均匀。头部宽度方向的温度设定为中部低，两端略高。在整个宽度方向上，温度分布模式就像一个马鞍。

牵引速度：主要是铸辊的运行速度。当挤出量恒定时，流动辊的运行速度越快，薄膜越薄；流动辊的运行速度越慢，薄膜越厚。因此，当流动延迟辊的速度不稳定时，产生的薄膜的纵向厚度也不稳定。这里的铸辊速度是指它的线速度。因此，铸辊的运行速度取决于两个方面：一是铸辊纵断面圆的规律性；二是铸辊纵断面圆半径的角速度。一般来说，较低辊的运行速度相对稳定。如果发现薄膜的纵向厚度在生产过程中周期性不稳定，并且一个循环的厚度对应于薄膜的纵向长度和浇铸辊的纵向截面的圆周长度，则铸造的速度必须通过速度测量仪器检测滚动。

腔体或唇的焦化材料：腔体中存在腔体，这将明显影响薄膜横向厚度的均匀性。腔中的碎屑可以阻止熔体在腔中的流动。当熔体经过有杂物的模腔从模唇流出时, 在模唇宽度方向上的熔体流量就会不均匀, 对应有杂物处熔体流量相比无杂物处少, 这样成膜后就会明显偏薄, 在膜面形成纵向的透明度较高（ 因偏薄程度大） 的续条纹,且在取卷卷面对应条纹处出现一条暴筋, 严重影响膜卷使用。当有杂物停留在模腔中时, 须及时清理。同时，将黄铜片插入模腔，沿模唇宽度方向从中间向两边刮除，直至用挤压材料将杂物从模唇刮出。模唇上如有焦块，也会影响薄膜的横向厚度均匀, 相比程度较轻, 通常称之拉丝（ 严重的叫膜口线）, 解决方法就是清理模唇。

模唇到流延辊的距离：模唇到流延辊的距离要尽可能控制到最小, 因为物料从模头模唇挤出时为熔融状态,如果模头模唇离流延辊的距离过大, 熔融状态的物料就容易受到外界因素的影响（如环境风） 产生抖动, 薄膜厚度也就随之发生变化, 造成薄膜厚度均匀性差。

3. 材料成因

原料的密度，熔体指数和原料的比例也影响流延薄膜的厚度均匀性。

收缩：薄膜宽度小于模具头的宽度（又称薄颈）。因此，薄膜边缘变厚，薄膜宽度和模具头宽度的差异通常被定义为收缩。收缩越大，薄膜的边缘越厚，因此产品的输出随着厚边材料的增加而相应减少。收缩与熔膜的表面张力和弹性模量有关，这是由熔膜收缩引起的。收缩程度与树脂的性能有关，如树脂密度、熔融指数、浇注条件、温度、气隙、模唇宽度等。在流延条件不变的情况下, 密度或熔融指数越高, 缩幅越大。关于流延条件, 气隙大, 模唇宽, 引出速度快,熔膜温度高, 则缩幅就越大。

对于控制自身收缩的铸带设备部分，是封边装置。固定边缘装置有两种类型：高压空气固定边缘和高压放电固定边缘。高压空气滴定适用于低速或较厚薄膜的生产；高压电子边缘固定对于薄膜厚度的统一控制非常重要，尤其是对于生产较宽的模具唇宽的产品。边缘的稳定性将明显影响产品两端厚度的均匀性。产品两端厚度均匀性控制的来源是稳定地控制收缩，并在较小程度上控制收缩。从上面可以看出，选用的加工树脂特性和拖放条件也可以控制收缩，但一般要依靠定边装置来控制。高压放电的固定边操作核心是固定边销位置的确定。然后根据加工树脂的特点和延迟条件进行小范围调整。确定定边针合适位置的方法是，作用下的过程要求内膜边缘厚度稳定，膜边缘不振荡或有稳定的小幅度摆动。

配方比例：原料配比不均匀，进料和混合不稳定，导致成分、熔体温度和粘度变化，也会改变塑料熔体子模型的流动，导致膜厚变化。