流延膜、片挤出工艺

一、工艺原理和流程

图1为流延膜片挤出工艺流程图，原料经挤出机塑化熔融后，熔体经一狭缝形挤出模具，流延铸片经急冷辊冷却，成型为薄膜或片材。流延法挤出成型 工艺可生产0.02～2.5mm厚的膜和片。

图1流延膜、片生产工艺流程示意图

1—挤出机；2—过滤器；3—模具；4—冷却辊；5—表面处理机；6—切边机；7—卷取机

主要工艺特性如下：

（1）熔体的性能对成型工艺的影响较大。图2为原料及膜厚与生产速度关系曲线。从图中可以看出，原料种类的不同，牵引速度也不相同，同时，原料的结晶性能、黏度不同其生产工艺条件也不尽相同。

图2生产速度与原料、膜厚的关系

• 冷却辊的温度与膜温对产品的力学性能、透明性能、尺寸稳定性等都会产生影响，例如对于结晶型 PP、 PA、PET 塑料，冷却辊的温度上升，透明性会下降，而力学性能得到改善；膜温升高，物理力学性能优，但透明性和热封性差，同时影响原料中的助剂挥发而凝聚在冷却辊表面，反而影响膜的冷却，导致光学性能下降。原则上根据原材料的特性来确定冷却辊的温度。表1为几种原材料的冷却辊的温度。辊温较低有利于提高光学性能，像PA6这样的结晶型聚合物，冷却辊有微小的变化，对球晶结构产生很大影响。

表1几种原料的冷却辊温度工艺参数

（3）膜的冷却速度过快，会出现薄膜在存放期间的收缩，这是因为冷却速度加快，比容增大，结晶潜力很大，尚未得到充分的结晶，其光学性能和尺寸稳定性必然在存储期会发生变化。通常生产速度约为吹膜法的2～3倍。

（4）与吹膜挤出工艺相比，流延薄膜具有较高的透明度、光泽度、结晶度、硬度和尺寸精度，厚薄度公差小。而吹塑薄膜具有优良纵向（MD）和横向（TD）拉伸强度，并可方便地通过改变吹胀比来改变薄膜宽度。

二、工艺与设备

流延膜挤出一般采用单螺杆挤出机，长径比在27～33之间，加料区必须适宜不同聚合物的输送，如色母粒、废料、回收边角料等。螺杆应具有剪切元件和混炼元件的结构。PVC 粉料通常采用双螺杆挤出机。当原料为PS、SB、ABS时料筒应设置排气装置。以上挤出机这些特点是保证工艺稳定性的基本条件。同时，精确控制挤出温度和稳定的转速也是重要的控制参数。流延膜挤出成型对熔体的温度分布的均匀性要求非常高，否则会发生熔体破裂缺陷。流延膜模具多采用平面狭缝型口模并应具备几个条件，一是均匀的温度分布；二是整个口模宽度上挤出量和压力降均匀一致；三是口模应设置调整间隙装置。

流延膜辅机的关键设备是冷却辊，流延薄膜熔体由平缝口模模隙挤出后，经过一段很短的气隙，即与冷却辊表面接触使之冷却到固化温度或冷却辊的温度。上面已谈到，在成型结晶形聚合物时，在结晶范围内的冷却速率对质量的重要性, 而这一冷却过程主要发生在冷却辊上，冷却辊的冷却效果和表面温度的均匀性，又与冷却辊的构造、冷却辊筒直径、薄膜与辊筒的包角、冷却介质的导热系数、热交换效率、流延膜片的温度和厚度等有关。当生产较厚膜片时，应多增加1～2根辅助冷却辊。冷却辊的直径一般为400～1000mm，辅助冷却辊的直径一般为 200～600mm，表面粗糙度Rt ≤0.1～0. 3μm，并镀铬抛光，最大牵引线速度100～400m/min，控制范围1：10～15，圆柱度±0. 01～0. 02mm，同心度±0. 01～0. 02mm，水温范围15～130℃，油温范围50～160℃。图3为冷却辊双层夹套螺旋式结构，冷却介质沿螺纹在夹层轴向流动，其流速较高，该装置结构可获得冷却辊表面温差小于±1℃。图4为冷却辊的冷却原理图。

图3冷却辊结构简图

图4冷却辊冷却系统原理图

1—入口；2—冷却辊；3—出口；4—泵；5—加热系统；

6—热交换系统；7—冷却水进口；8—冷却水出口；9—三通控制阀

冷却辊的排列形式有四种，见图5所示，几种形式均以增大包角为目的，冷却辊由传动装置控制，可作横向和垂直微调动作。为了使薄膜和冷却辊之间有良好的接触，常采用气刀、吸气室和电针压边辅助装置，见图6所示。气刀为一根在全长上开有狭缝间隙的特制管子，两端压入空气，其缝隙可在0. 20～0. 25mm之间调节，风机可调节风量，根据需要可通入冷或热空气。吸气室安装在流延膜与冷却辊的导入角之间，吸气室所形成的负压有助于薄膜与辊面的良好接触。为防止幅宽的收缩，还要安装能产生静电的电针式压边装置或气流压边装置。

图5冷却辊的排列形式

图6冷却辊的辅助装置示意图

1—吸室；2—模具；3—喷气压边；4—气刀；5—冷却辊；6—分离辊

薄膜在卷取之前，与吹塑薄膜设备一样，还设置了导向辊、展平辊、张力控制器、厚度扫描器、电晕处理装置、纠偏装置、径向切割装置、边料回收装置等。卷取机也有被动卷取机和主动卷取机。对于0.15～2.5mm厚的膜片还应再设置压光辊，以便将膜辊压在冷却辊上，达到冷却效果，并可获得表面光亮的膜片。

三、制品缺陷控制要素

影响制品质量缺陷的主要因素如下。

（1）加料系统：粒料/助剂/边角料的计量与混合；排气/干燥的真空度、温度、停留时间；加料段温度；螺杆转速。

（2）挤出系统：螺杆结构参数；计量、压缩段的温度；换网器类型；滤网目数、层数；过滤面积；机头压力；排气性能；挤出机监控系统。

（3）模具部分：模具结构类型；口模间隙；口模间隙的调整方式；模具加热方式及控制区段；口模与冷却辊之间的距离（又称气隙）；限流排调节。

（4）冷却系统：冷却辊结构及尺寸；冷却辊使用的介质性能；冷却介质流速；冷却介质的温控循环系统；冷却辊表面质量及抛光质量（上光或压花）；吸气室吸气量；静电场；空气流速；包辊角度；冷却辊转速；辊温及温差；冷却辊数量；辊的二维动作及控制。

（5）膜的导向：膜的导引路径；传动系统；速度精度；张力控制；展平辊结构；厚度检测；厚度控制/气隙调整/螺杆转速/牵引速度；电晕处理；表面处理强度控制；边料切割；切边机及刀刃设计；引风机及边料收集管路；边料破碎；回收料输送及掺料；纠偏原理及机构。

（6）卷取系统：卷取机种类；卷取张力；卷取特性；横向运动；卷取直径；卷取芯轴；换卷及卸卷；膜的横切；控制系统。