BOPET光学薄膜收卷凹陷的原因分析及解决方法

2021-08-23陈晓峰朱琪徐少强曹凯

安徽化工 2021年4期

陈晓峰，朱琪，徐少强，曹凯

（张家港康得新光电材料有限公司，江苏张家港 215634）

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3.5～8 m，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23～125 μm 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1～3 μm，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23～125 μm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250 μm 切换至50 μm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23～125 μm 薄膜，收卷长度一般在6 000～12 000 m，随着收卷卷径的增加，边缘偏厚处薄膜逐渐累加，母卷两端0～10 cm 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23～125 μm 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。如下图所示圆圈标记处，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。