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BOPET光学薄膜收卷凹陷的原因分析及解决方法

所属栏目:科学技术论文 时间:2021-08-17

  摘要:介绍了BOPET光学薄膜生产中,在收卷时产生母卷凹陷及纵向条纹的原因,并采取针对性措施,以解决因薄膜收卷凹陷造成的质量问题,为下游客户提供质量稳定的光学级聚酯薄膜基材。

  关键词:光学级聚酯薄膜;厚度;收卷张力;收卷压力

光学薄膜

  双向拉伸聚酯薄膜(简称BOPET)由于具有优异的绝缘性、尺寸稳定性、机械性能、耐热性、气体阻隔性等特性,不仅被广泛应用于包装、印刷、窗膜、太阳能背板等产品,还被用来制造增透膜、棱镜膜、扩散膜、硬化膜等光学类薄膜。光学级BOPET薄膜是聚酯切片经过干燥、熔融挤出、铸片、纵向拉伸、在线涂布、横向拉伸、收卷、分切等工序加工而成。在收卷工序,薄膜宽度一般为3.5~8m,随着收卷的进行,母卷容易出现局部位置凹陷、纵向条纹等缺陷,造成分切后单张膜面出现不平整的现象,尤其对于厚度为23~125μm的薄型膜更为明显。

  1原因分析

  我公司的BOPET光学膜基材在微观结构上共分为5层,分别为化学涂层、辅挤层、主挤层、辅挤层、化学涂层。由于化学涂层的开口剂为纳米级,辅挤层开口剂粒径在1~3μm,造成薄膜层与层之间间隙极小,收卷时排气性能较普通聚酯薄膜差。在收卷厚度为23~125μm的薄膜,经常发生母卷局部凹陷、纵向条纹,造成单张膜面不平整的质量缺陷。本文针对这一现象进行分析,找出解决办法。

  1.1局部厚度不均

  薄膜生产时一般要求厚度偏差在2%以内,但对于光学级薄膜,由于对透光率等光学性能的特殊要求,开口剂粒径小且添加比例少,膜层之间间隙小,由于膜面微观不平,外界的空气被带入到膜层与膜层之间,使收卷松软,尽管收卷机通过特定的张力、压力控制程序,尽可能多地排除收卷时卷入的空气,但在局部厚度偏薄处,空气堆积较其他位置多,在薄膜自重及内部应力的 影响下,收卷时或者在下卷后,母卷厚度偏薄处出现凹陷或者纵向条纹。

  1.2薄膜边部偏厚

  由于薄膜生产工艺横向拉伸是利用链夹夹住边部进行拉伸,边部厚度一般较中间厚,且在厚度频繁切换时边部厚度较难控制(比如厚度从250μm切换至50μm生产)。虽然在收卷前进行了切边处理,但是为了控制回收料质量,切边时一般不能把边缘带化学涂层的部分切除,切边宽度控制较为严格,这就造成收卷时边部有厚度偏厚的地方。而23~125μm薄膜,收卷长度一般在6000~12000m,随着收卷卷径的增加,边缘偏厚处薄膜逐渐累加,母卷两端0~10cm处经常出现凸起较高的现象,这就造成收卷时接触辊与膜卷之间存在间隙的可能,收卷时母卷卷入空气较多。在母卷下卷后,随着张力释放,在膜卷自重及内部应力作用下,膜层之间的空气逐渐往中间移动,造成母卷正中间位置出现凹陷现象。

  1.3收卷时张力、压力参数不合适

  对于23~125μm薄膜收卷时,我们采用接触式收卷方式,康普收卷机有着精密的张力、压力控制系统,在整个收卷过程中,随着卷径的变化,张力、压力可以线性或者非线性变化,张力是卷芯旋转时电机提供给母卷的卷绕力,压力是在旋转过程中,与膜卷接触的接触辊提供的压力(接触辊有气缸相连),张力和压力都具有排气效果,但张力过大,膜卷蹦得太紧,母卷容易勒出纵向条 纹;张力过小,收卷时卷入空气较多,一方面母卷容易出现横向条纹,另一方面薄膜容易产生轴向滑移。

  压力太小,母卷卷入空气过多,膜层较松软,严重时出现跑边现象,且在下卷后母卷容易出现变形,造成横向条纹;压力太大,母卷容易出现凸起等异常。在使用接触式收卷时,张力和压力参数必须在合适的范围,才能达到最佳收卷效果。在实际生产中,往往是以上原因的综合影响,在厚度不均、模唇线影响或者边部过厚时,可以通过调整张力、压力参数来保证良好的收卷效果。

  2解决方法

  2.1控制整体厚度

  在转产开始阶段,一般需要根据厚度曲线,手动调整螺栓开度,以控制厚度在范围之内。随着生产的持续,测厚系统通过反馈程序不断控制螺栓功率,以使厚度保持稳定。但生产时厚度曲线局部位置可能出现长时间波峰或者波谷的情况,这时候,需要采取人工干预调整螺栓开度,使厚度曲线不能有大的跨越。就需要进行调整,一般两个波峰与波谷控制在2%以内。

  2.2控制边部厚度

  我公司在生产时,一方面由于厚膜和薄膜相互切换,往往边部厚度控制得较厚,这一方面是为了使母卷两个端面形成凸起,防止收卷时膜卷串边问题;另一方面,为了控制切边处不能切到化学涂层,切边宽度调整有限。为了解决这一问题,我们在转换规格时,人工大幅度调薄边部厚度,保证正常收卷时边部不至于凸起太多。同时,根据实际生产时测得的切边最佳宽度,对涂布D-bar有效涂布宽度进行调整,制定不同厚度专用D-bar,这样有效杜绝了因不同厚度的膜、涂层宽度不一致导致的收卷切边宽度的影响。

  2.3收卷张力、压力调整

  根据生产实际情况,在生产厚度为50μm的光学薄膜,我们制定了以下收卷参数表,并跟踪收卷效果。根据生产时的跟踪,在降低张力时,可以有效解决收卷凹陷问题,但张力降低后,为了增加膜层的排气性,需要同步增加压力,以防止卷入空气过多,造成膜面横向条纹的出现。

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  3结束语

  收卷膜卷凹陷或者单张膜面出现横向、纵向条纹,归根结底还是收卷时膜卷卷入的空气在母卷横向分布不均造成的。由于生产状态不可能一成不变,在实际生产时,需要结合以上原因,对厚度、张力、压力进行针对性调整,以保证最佳收卷效果,满足光学膜对膜面平整性的要求。

  参考文献:

  [1]尹燕平.双向拉伸塑料薄膜[M].北京:化学工业出版社,1999.

  [2]胡剑华.BOPET薄膜生产中不正常现象产生原因及解决办法[J].塑料科技,2007,35(7):66-70.□

  作者:陈晓峰,朱琪,徐少强,曹凯

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