在PVC壓延雙向拉伸薄膜生產(chǎn)中,經(jīng)常會遇到諸如收縮性過大、薄膜薄厚不均、穿孔多等缺陷,嚴重時會造成薄膜大量浪費、客戶無法使用甚至無法正常生產(chǎn)。如何克服上述缺陷是保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。介紹了壓延雙向拉伸薄膜生產(chǎn)中應(yīng)注意的幾個問題及相應(yīng)對策。
PVC壓延工藝仍然是薄膜生產(chǎn)中最佳及最經(jīng)濟的工藝,該領(lǐng)域的最新發(fā)展已大幅度擴展了其應(yīng)用領(lǐng)域。各種PVC薄膜仍是最流行的產(chǎn)品,如土工膜、大棚膜、燈箱膜、水床膜、糧食熏蒸膜。而雙向拉伸薄膜雖然是以進口生產(chǎn)線為主進行大規(guī)模生產(chǎn)的,但其生產(chǎn)技術(shù),即雙向拉伸薄膜技術(shù),中國是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的。也就是說,中國人是在用自己的技術(shù),使用進口生產(chǎn)線生產(chǎn)各類雙向拉伸薄膜制品。由于各廠家引進的生產(chǎn)線不相同,產(chǎn)品也各自不同,因此在解決產(chǎn)品質(zhì)量問題時的辦法也各不相同。因此,本文論述的辦法也就只能起到拋磚引玉的作用。壓延雙向拉伸薄膜生產(chǎn)與普通壓延膜生產(chǎn)的不同就在于后續(xù)的雙向拉伸工藝上,因此,對環(huán)境的要求、物料的配方、工藝的控制都有很大區(qū)別。
收縮過大
收縮過大包含兩重意思:薄膜在拉伸過程中回縮太大,達不到產(chǎn)品要求的寬度;薄膜在二次復合過程中受熱回縮太大,超過標準要求,達不到制品要求的寬度。
問題1可用塑料的可延展性來解釋。PVC是無定形聚合物,在一定溫度范圍內(nèi)受到大于屈服強度的拉力作用時,就產(chǎn)生塑性延伸變形,在變形過程中聚合物結(jié)構(gòu)單元(鏈段、大分子和微晶)因拉伸而開始取向。隨著取向程度的提高,大分子間的作用力增大,引起聚合物黏度升高而出現(xiàn)硬化的傾向,變形亦趨于穩(wěn)定而不再發(fā)展,這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)力硬化”。適當提高溫度,塑料的可延展性進一步提高,拉伸比可以增大,甚至一些延展性較差的聚合物也能進行拉伸。通常把室溫至Tg(最低加工溫度)附近的變形稱為“冷拉伸”,在拉伸過程中聚合物發(fā)生應(yīng)力硬化后,將限制聚合物分子的流動,從而阻止拉伸比的進一步提高。發(fā)生“冷拉伸”的薄膜在拉伸力解除后即恢復原狀,從而產(chǎn)生較大的回縮。
事實上,在設(shè)計拉伸薄膜車間時就要考慮車間的保暖、空氣對流問題,因為薄膜在拉伸過程中散失熱量是非常快的,薄膜越薄、拉伸越寬,則散熱越快。筆者測量到,薄膜從拉伸入口到拉伸出口短短的3m間表面溫度就從175℃降到135℃,因此生產(chǎn)車間的溫度一般不得低于20℃。車間在設(shè)計時只在上方留排氣窗戶,下方是不留窗戶的。另外,為了不發(fā)生冷拉伸現(xiàn)象,可在橫向拉伸部位制作保溫室,以保證拉伸薄膜的環(huán)境溫度。適當減小各機器的速比,也可以降低對薄膜的拉伸。對于問題2,通常拉伸溫度越低(在Tg以上),拉伸倍數(shù)越大,拉伸速度和冷卻速度越快,則取向程度越高,將經(jīng)過拉伸取向冷卻后的聚合物再加熱到Tg以上的溫度時,會明顯地發(fā)生回縮,收縮薄膜就是根據(jù)這一原理制成的。為了不使制品產(chǎn)生熱收縮性,可在保持拉伸的情況下使制品在最高的溫度下處理一定時間,然后冷卻至室溫,這樣得到的制品即具有良好的穩(wěn)定性。這可以在拉伸機后半部下方增設(shè)加熱裝置,以保持拉伸溫度;另外還可以給2號溫煉輪通溫水,以使拉伸薄膜緩慢冷卻,這樣就可以有效地降低拉伸薄膜的熱收縮性。
薄膜薄厚不均
拉伸薄膜的薄厚不均主要由兩種情況造成:從壓延機出來的膜本身薄厚不均,最終造成拉伸制品的薄厚不同;在拉伸過程中,由于有空氣對流,產(chǎn)生薄膜橫向溫度不同,造成拉伸后的薄膜薄厚不同,最終導致成品料卷沿橫向粗細不同。可以通過調(diào)整四輥壓延機來解決,具體可以調(diào)整中輥的軸交叉裝置、下輪的反彎曲裝置;另外還要控制好各輥間的存料,以免有冷料進入影響薄膜拉伸的均勻性。前輪、上輪存料直徑不大于250mm,上輪、中輪存料15~30mm,中輪、下輪存料10~15mm。情況º是由于沿橫向各處空氣對流不同,造成薄膜各點的溫度不同,這樣拉伸后的薄膜橫向厚薄不一致。
根據(jù)實際經(jīng)驗,一般薄膜兩端容易變厚,這是因為兩側(cè)空氣對流比中間要快,因而兩側(cè)溫度較低。因此也可用薄膜遮擋拉寬機兩側(cè)。如以上辦法還不能解決問題,可安裝噴氣管來彌補。在距離薄膜150mm的地方沿橫向安置,要求噴嘴為鴨嘴式,有微型閥調(diào)節(jié)排氣量,這樣噴出來的氣流比較柔和。薄膜薄的地方可適當開大排氣閥,其余地方則將排氣閥關(guān)閉。
穿孔問題
穿孔的產(chǎn)生主要有以下3種情況:物料太臟,過濾網(wǎng)細度不夠;四輥壓延機有冷料混入;填充物料和增塑劑的影響。
情況1可通過加大過濾網(wǎng)細度及更換過濾網(wǎng)頻率來解決;如仍有穿孔產(chǎn)生,則考慮更換物料。情況2可通過控制各輥筒間的存料來解決;另外應(yīng)盡可能把物料塑化,以免有未塑化的生料混入,還要控制好各機器的速比,盡可能減少由此產(chǎn)生的孔洞問題。
拉伸薄膜的穿孔比普通壓延膜要明顯得多,這是因為普通壓延膜受到的拉伸力是單向的,比單向拉伸薄膜小,且通過壓光裝置可在一定程度上得到彌補。而雙向拉伸薄膜受到的拉伸力是雙向的,比雙向拉伸大得多,2m寬的薄膜如果拉寬到5m,則拉伸比為215.1mm的孔洞經(jīng)過拉伸后就變成215mm。事實上孔洞要比215mm大,這是因為孔洞周圍應(yīng)力集中,容易受到破壞。所以,解決好拉伸薄膜的穿孔問題非常重要。
情況3填充材料主要使用輕質(zhì)碳酸鈣,適量的碳酸鈣可增加薄膜的強度,但當碳酸鈣用量達到50~60份 (相對100份PVC)時,薄膜撕裂強度明顯降低,這時拉伸薄膜的穿孔明顯增多。因此,控制好碳酸鈣的用量也是減少拉伸薄膜孔洞的一個重要因素。增塑劑用量增加時由于薄膜變軟、斷裂伸長率增加而使孔洞減少,反之,則孔洞增加。
析出問題
在生產(chǎn)拉伸薄膜過程中,有時會產(chǎn)生析出現(xiàn)象,也就是在薄膜表面或壓光輥(或牽引輥)上產(chǎn)生一層白霜,嚴重時會影響薄膜的使用,甚至使薄膜報廢 (如燈箱膜會由于表面析出而影響燈箱布的吸墨性)。從生產(chǎn)情況來看,析出的材料主要有潤滑劑、粉體穩(wěn)定劑和碳酸鈣。在生產(chǎn)PVC壓延薄膜過程中,為使制品表面光潔、美觀,同時也為改進塑料熔體的流動性能,減少和避免對設(shè)備的黏附及摩擦作用,而在塑料中加入一定量的潤滑劑。但潤滑劑使用不當,超過其相容限度時,容易在制品表面析出,即平常所說的起霜,影響制品的外觀,同時也影響噴繪廣告布的吸墨性;潤滑劑的用量太少又起不到潤滑作用,潤滑劑的用量一般小于1%。常用的潤滑劑有硬脂酸、聚乙烯蠟等。
PVC的加工溫度與其分解溫度很相近,當在160~200℃下加工時,會發(fā)生劇烈的熱降解,制品變色,性能變壞。因此在PVC的加工過程中,必須加入熱穩(wěn)定劑。很多熱穩(wěn)定劑不僅有穩(wěn)定作用,而且有一定的潤滑作用,如(粉體)硬脂酸鋇、硬脂酸鎘。如果這些材料的相容性差會發(fā)生冒霜、遷移等現(xiàn)象。為了提高制品的力學性能,降低成本及樹脂的單耗而適量的加入填充材料。加入適量的添加劑會降低塑料的線性膨脹系數(shù)和制品成型收縮率,并能提高塑料的耐熱性、阻燃性和強度。添加劑的用量要適當,過多會從薄膜表面析出。增加添加劑的細度,可使添加劑的用量增加,如超細碳酸鈣比普通碳酸鈣用量多。也可以用偶聯(lián)劑處理碳酸鈣而增加碳酸鈣與PVC材料結(jié)合的緊密度。