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双向拉伸及牵引收卷过程与加工工艺

一.牵引和卷取过程

薄膜从横向拉伸机的退火工序中被牵引出,修边,薄膜卷曲在收卷辊筒上。薄膜进行表面处理,使薄膜表面活化,目的是改善其性能,如印墨的黏附力。表面处理是采用氧化方式改善薄膜表面的惰性。有很多的技术可以对薄膜表面进行改善,工业生产中采用的是电晕处理和火焰处理。电晕处理是用下面的方法完成的,即薄膜通过一个电晕放电区,在这个区域中,强迫高电压通过绝缘电极和接地的绝缘物质引起电晕放电。电晕处理机的主要组成部分是放电电极、绝缘涂层辊和电晕电力发动机。电极的形状有3种:刀刃形、棒状和鞋形。还开发了多刀电极。以获得柔软和均匀的放电。


绝缘辊是在金属辊外层包覆一层绝缘物质,以产生均匀的电晕放电。绝缘物质采用极佳的材料,如硅橡胶、氯磺化聚乙烯、乙丙橡胶等,它们不但具有较高的绝缘恒定性,还有抗臭氧和热的特性,尽管陶瓷和玻纤增强复合材料的价格昂贵,有时也被使用。电源通常是固态的。表面处理所面临的困难与聚合物化学结构和所用助剂类型的不同有关,OPP比OPET需要更多的能量,使表面张力达到理想值。对于 OPET和OPP来说,所消耗的处理能量分别为10W·min/㎡和40W·min/m2[24].火焰处理具有与电晕处理一样有效的操作,而不产生臭氧。然而,喷灯的性能限制了加工过程,而近
几年对喷灯及气体控制器进行了改良,火焰处理也有所改善。

收卷机的质量随着收卷速度(250~350m/min)、薄膜宽度(6~8m)[25]的增加,以及薄膜厚度的减小,变得越来越重要。随着薄膜卷曲速度的增加,皱褶以及废品增加。

为了解决这些问题,可以采用以下两种方法。

(1)收卷设计的改善:


收卷辊的硬度控制在标准水平,它是通过收卷张力和送膜辊压力的程序控制作为辊筒直径的函数获得的。通过使用展涂辊,收卷的皱褶减少了很多。

(2)收卷机损失减小:


开发出一种新的机械用于换辊,辊筒开始卷取时,薄膜平稳地黏在新的卷芯上,而不用任何胶黏带。因此,薄膜的褶皱,由于胶黏带引起的皱纹,新的卷芯造成的薄膜划痕,以及其他缺陷都大大地减少了[3].还逐渐采用了自动卸辊和自动上卷芯操作以节省劳动力。

二.加工工艺控制

1.功能


随着生产水平和生产速度的提高,在整个薄膜生产线上采用计算机工艺控制系统,目的是提高产品质量;提高生产效率及节约劳动力.工艺控制系统的功能大致分为3点:

①自动设置操作条件;
②中央控制和数据摸索;
③薄膜外形自动控制。

2.特点
工艺控制系统的技术特点是:


①产品高质量能够保持在稳定状态,尤其是可以保证产品有小厚度,节省材料。
②产品的更换时间减少,节省时间和材料。
③生产技术革新导致可靠的工艺信息的收集,获得高质量产品。
④普通的操作人员就可操作机器,而且消除了由于操作人员因素造成的质量不稳定,节约劳动力。操作人员从烦重的操作,如在困难条件下调节模头螺栓中解脱出来。

3. 系统配置
几台属于分配系统的装置置于一个位于中心的总监控系统之下。系统的辅助部件、生产速度、温度和薄膜厚度控制器都与中央系统连接。另外,系统与主计算机相连,实现了整个薄膜生产的总控制。

4.薄膜厚度变化情况自动控制系统
根据所要求的性能不同,生产的薄膜的性能也不同。然而,薄膜厚度的精确度对于他们来说要求是相同的,而且非常重要。因此,为了提高薄膜精确度,并在较短时间内达到此精确度,将各种设计和思想用于模头、厚度调整设备及控制系统。

厚度的偏差分为3种:
①MD方向拉伸中短期厚度偏差;
② MD方向拉伸中长期厚度偏差;
③TD方向拉伸中的厚度偏差。

MD方向拉伸中短期厚度偏差主要由机械原因造成,如挤出机性能、辊筒圆周速度的变化等。不对设备的性能进行改进,而想使偏差持续地降低,理论上是行不通的。MD方向拉伸中长期厚度偏差是由熔体过滤器的污染、材料或环境条件的变化等引起的。平均薄膜厚度的调整是由反馈控制系统完成的,即测量MD方向拉伸的平均厚度,根据厚度信息控制挤出机螺杆速度。TD方向拉伸中的厚度偏差是由于熔融树脂不均匀,模头温度不均匀或模唇间隙不规则造成的,减少厚度偏差是厚度变化情况自动控制系统的主要目的。
薄膜厚度变化情况自动控制系统:

①被测量的薄膜厚度变化情况在TD方向拉伸中的位置要与模头上调节螺栓的位置相符。
②需要调节模唇间隙与邻近螺栓之间的互相干扰情况。
③为纠正偏差需要调节模唇间隙量。
·方法1 在模头出口处的熔融树脂上做上记号,记号的位置可以在流延薄膜基片、纵向拉伸薄膜和双向拉伸薄膜上测得。


·方法2 当模唇调节螺栓以连续给定的速率调节后,可以测得薄膜厚度的变化。

·方法3 通过对生产操作的控制数据进行统计分析,可确定螺栓的适当位置。
用以下方法可达到②的要求:

当调节一个螺栓时,用试验方程式近似地得到薄膜厚度变化、计算控制量。假设几个螺栓同时调节,薄膜厚度变化情况被视为各个单个螺栓调节时单个厚度变化情况的叠加。

从原料供给到收卷的每一步有限拉伸加工。事实上,每一步加工过程都不是独立的,而是相关的,加工条件与成品和薄膜性能有着密切的关系。双向拉伸薄膜生产机必须速度高、幅览、性能稳定。因此对每一加工步骤和在各加工步骤之间的关系进行基础研究是非常重要的。



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