冼婷婷
佛山杜邦鸿基薄膜有限公司 广东 佛山 528000
提要：双向拉伸聚酯薄膜因其具有优良的综合性能应用领域越来越广泛，这同时也对其质量指标的要求及其控制相当严格。而影响双向拉伸聚酯薄膜质量及其性能的因素很多，包括厚度均匀性、机械性能、光学性能、表面性能、热性能及阻隔性能等等，这其中厚度均匀性是双向拉伸聚酯薄膜质量控制中关键的一项指标，而厚度均匀性包括纵向厚度均匀性和横向厚度均匀性，生产过程中也出现过纵向、横向厚度不均匀等问题，严重影响了薄膜质量。基于此，本文就聚酯薄膜厚度均匀性的质量控制及其性能检测问题进行了详细论述。
关键词：双向拉伸聚酯薄膜；厚度均匀性；质量控制；性能检测
前言
双向拉伸聚酯薄膜具有优良的综合性能，如机械性能好，拉伸强度高、耐折、弯曲次数 可达10万次；光学性能佳，透明度好，雾度低，透光率达90％：电绝缘性良，可用做E级绝缘材料；阻隔性比较理想，对氧气的阻隔性与BOPA相当，而优于BOPP；使用温度广，可在 -60℃-120℃长期使用，短时达150℃。对于双向拉伸聚酯薄膜来说，最为关注的是薄膜厚度的均匀性、机械性能、光学性能、热性能、表面性能、阻隔性能等质量方面的控制及其性能的检测。其中聚酯薄膜厚度的均匀性是一项非常重要的质量指标，它直接影响薄膜卷的外观质量以致内在性能，是生产上必须严加控制的质量指标之一。本文就双向拉伸聚酯薄膜的厚度均匀性质量控制及其性能检测等问题进行论述。
1聚酯薄膜厚度不均匀的原因
聚酯薄膜厚度的均匀性是一项非常重要的质量指标，它直接影响薄膜卷的外观质量以致内在性能，是生产上必须严加控制的质量指标之一。在自动化程度很高的薄膜双拉生产线上，薄膜厚度都是采用精度很高的在线非接触式测厚仪和反馈控制系统进行自动检测和控制的。双向拉伸薄膜的厚度均匀性包括纵向厚度均匀性和横向厚度均匀性。其中造成纵向厚度不均匀的原因为:（1）挤出机、计量泵转速不稳定;（2）冷却鼓转速不稳定、上下振动及偏心;（3）进料量、切片温度、结晶度波动,时有“抱螺杆”状况;（4）树脂熔体粘度变动;（5）纵向拉伸速度、温度及倍率不稳定。造成横向厚度不均匀的原因为:（1）树脂熔体粘度、温度沿断面分布不均匀;（2）模唇口局部温度波动;（3）测厚反馈滞后、不灵敏;（4）从铸厚片到纵向拉伸的工艺过程中,由于温度不均匀或同步性不好,导致物理结构(结晶度、取向度等)沿横向分布不一致,在横向拉伸时发展的厚度不均匀;（5）纵拉拉伸机所用红外灯管各段的功率不一致。
2聚酯薄膜厚度均匀性控制
2.1薄膜的纵向厚度控制
薄膜纵向厚度的均匀性与挤出机挤出熔体压力稳定性、冷鼓速度稳定性、纵向拉伸工艺 等因素有关。
在薄膜生产过程中，在线测厚仪连续不断地对纵向平均厚度和横向截面厚度通过多次扫 描的厚度平均值与目标值比较，然后通过调整挤出量或是调节冷鼓的速度来自动控制薄膜的 平均厚度。如选择改变挤出量的方式，则控制系统根据实际厚度偏差，输出控制信号来改变熔体泵 转速以达到控制纵向平均厚度的目的。如选择改变冷鼓速度的方式，则控制系统根据实际的厚度偏差，输出控制信号来改变冷鼓速度以达到控制纵向平均厚度的目的。
双向拉伸薄膜生产线基本上是通过上述方式，尤其是后者来进行纵向厚度均匀性控制的。但是，在这里需要指出的是，不管是通过改变熔体泵转速还是改变冷鼓转速来控制薄膜纵向 厚度均匀性，都要满足以下两点要求：
（1）PET熔体进入模头的压力必须稳定。
为做到这一点，就要保证设在计量泵前的压力传感器P2和设在模头前的压力传感器P5的熔体压力相对稳定，这样才能保证进入模头的PET熔体流压力平稳、无明显的波动。在双向拉伸塑料薄膜生产线的挤出系统中，都配有熔体压力检测和压力反馈控制系统，否则，很难获得优质的塑料薄膜。熔体压力检测点通常分布在挤出机的出口(P1)、计量泵之前(P2)、精过滤器之前(P3)、精过滤器之后(P4)及模头入口处(P5)，一般只需对计量泵前压力(P2)的检测，并通过压力调节系统改变挤出机的螺杆转速而控制计量泵前的压力，就能使挤出的PET厚片的厚度均匀性满足工艺的要求。
（2）PET熔体的温度应当均一、无温差。PET熔体在熔体管内流动过程中，因沿管壁流动的熔体与管中心的熔体会存在较大的温度差(十几度)，而温度的高低直接影响到PET熔体的黏度，于是也就影响到熔体的流动性。为此，在进入模头前的熔体管中常安装有若干混合元件的静态混合器，如有n个混合元件，流过静态混合器的熔体就有2”次分/合的过程，PET熔体通过静态混合器的多次分离一混合，于是便达到温度均匀的目的，熔体温度均一，出料 量也就会平稳、均匀。
2.2薄膜的横向厚度控制
(1)薄膜横向厚度的均匀性与模头开度(各热膨胀螺栓)的调节直接有关
一般模头配置有若干个热膨胀螺栓，对热膨胀螺栓的加热、冷却实施自动控制。每只热膨胀螺栓有一定的加热功率，所有加热螺栓处于APC的控制中。当相应螺栓位置的薄膜厚度偏大或偏小时，系统经过计算后，相应地增大或降低该螺栓的设定温度，温度控制器则按设定温度对此螺栓的加热功率进行控制，即对该螺栓的温度予以相应的调节，螺栓所在位置的开度则由于热胀冷缩的作用相应变小或变大，从而使厚度变薄或增厚，以达到不断优化和控制薄膜横向厚度的目的。这里的关键是：在拉伸过程中，从狭窄的模头中流出的相对较厚的铸片，经过横向拉宽了3-5倍，这就意味着任何一个模头螺栓对成品膜的影响都会被横拉扩大了，这就需要使用一种可靠的方法定出模头螺栓与横拉后薄膜的对应区域，才能实现横拉厚度自动控制。当使用的的测厚系统(例如使用NDC近红外射线测厚仪)连续对薄膜扫描测量而获得厚度的信号，测厚现场处理器则对厚度信号进行处理，并实现与APC系统的通信和扫描头的控制。厚度信号通过交换机和工业以太网进入IPC服务器，由服务器对厚度信号进行复杂的运算和处理，输出信号改变模头螺栓的温度设定来调节模头相应部位的开度，以达到控制横向厚度均匀性的目的。
(2)薄膜横向厚度均匀性与拉伸温度有关
拉伸温度包括纵向拉伸温度和横向拉伸温度。聚酯厚片进入纵拉机后，应保持各个纵拉 辊特别是用于辅助加热的远红外加热器横向温度的均匀性。同样，经过纵向拉伸的薄膜进入 横拉机后，预热段、拉伸段及热定型段等各段横向温度的均匀性一样重要，因为拉伸是在高 弹态下进行的，只有横向温度的均匀性才能保证聚酯薄膜横向的均匀拉伸，也才能保证薄膜 厚度的均匀性。此外，拉伸温度的高低对薄膜厚度均匀性也有较大的影响。横向拉伸温度偏 高的话，容易产生中间薄两边偏厚的情况，一般推荐采用低温、快速拉伸工艺比较有利。
3聚酯薄膜厚度的检测
按国标规定，聚酯薄膜的平均厚度偏差≤±3％，最大／最小厚度偏差≤±10％。聚酯薄膜生产过程的厚度控制与检测如前所述，是通过在线测厚仪进行的，而成品膜的厚度是按照国标《塑料薄膜和薄片厚度测定一机械测量法》检测。试验时常采用立式光学仪或其它高精度接触式测厚仪进行薄膜厚度离线测量，其测量精度为0.1微米。
4结语
双向拉伸聚酯薄膜其纵、横向厚度均匀性的控制，不仅严重影响最终产品的质量，而且影响生产的稳定性。本文主要影响聚酯薄膜厚度均匀的因素进行了研究，并找到有效控制聚酯薄膜厚度均匀性的一些可操作的方法。
参考文献：
[1]孙海涛.试论双向拉伸聚丙烯薄膜生产中厚度的控制[J].中国科技财富.2011（24）：136-138.