眼镜片用TAC膜生产过程中印花弊病的解决方法研究

张占胜，张瑞彪，张新鹏

（中国乐凯集团有限公司 河北 保定 071054）

0 引言

醋酸纤维素是广泛应用的膜材料[1]，具有选择性高、透水量大、耐氯性好、制膜工艺简单等优点。五十多年前三醋酸纤维素（Triacetate Cellulose，TAC）薄膜作为 “安全片基”开始应用于照相工业，并很快地完全取代了易燃的硝酸纤维素片基。如今照相胶卷和电影胶片都已度过其产品生命周期的顶峰期，作为银盐感光材料支持体“片基”的需求量随之锐减[2-3]。然而随着液晶显示器（LCD）产业的兴起，为TAC薄膜提供了新的发展机遇。TAC薄膜因其优异的光学特性和较强的机械强度[4-5]，已成为正处朝阳期的LCD中上游产品——偏光片生产中不可或缺的关键原材料。近年来，偏光片除了在LCD上的广泛应用外，在太阳镜行业也得到日益广泛的应用，对TAC膜的需求量已远远超过照相工业鼎盛时期的用量，同时对其性能、质量及成本方面也提出了更高的要求，因此对TAC膜的研究引起了极大的关注[6]。

现有厚度较高的270 um-TAC膜的制备工艺是把TAC棉胶液通过模头流延到连续运转的无端支持体（钢带）上，通过干燥成型，之后经过剥离进入干燥箱进一步干燥。由于TAC膜比较厚，需要用到二个模头，在流延干燥成型过程中，受二层湿片叠加及工艺风量、风速的影响，成型过程中易产生印花、剥离印痕等质量弊病，严重影响到厚膜的生产。本文对影响厚膜生产的印花进行了针对性分析，介绍了解决方法，并通过生产试验进行了论证，对实际生产有很强的指导意义。

1 试验部分

在这里，我们首先来了解一下眼镜片用TAC膜的成型过程：

TAC原料溶解、过滤制备成合格的TAC棉胶液，然后经过输送泵提供给流延模头，在输送泵压力的作用下形成落帘落到运转的钢带上，在钢带上形成一定厚度的TAC湿膜，湿膜附在钢带上在流延机干燥道内运行，流延干燥道内采用热风干燥方式，湿膜经上干燥道热风、后鼓、下干燥道热风到达前鼓侧下方，干燥成型，然后通过剥离进入干燥箱进一步干燥。如图1所示，图1为TAC膜的成型过程，流延模头有二个，一个位于前鼓上方，另一个位于沿钢带运行方向一定的位置；钢带有前、后鼓支撑，前鼓为主动鼓，传动电机经过鼠笼式变速齿轮箱变速后把动力传给前鼓，钢带在与前鼓摩擦力的作用下，随着前鼓在密闭的干燥道内循环运转。

图1 TAC膜的成型过程Fig 1 Forming process of TAC film

湿膜经剥离轴剥离后含湿量在20%～30%，为达到成品所需的湿度，要进入干燥箱继续干燥，经过干燥箱干燥后的TAC膜含湿量最终达到产品质量标准。

1.1 引起印花的原因分析

图2 TAC膜面印花Fig 2 TAC film printing

如上图，是比较常见的几种印花方式，印花是指由于湿膜在成型过程中局部（中间或单侧）存在干燥不一致的地方，剥离时造成湿膜部分与钢带分层的现象。

原因1：工艺条件不合适，常见的是工艺条件弱，进二嘴前第一层局部没干透，被第二层覆盖，使第一层的溶剂不能彻底挥发，剥离时造成局部湿膜分层，破坏表面，形成印花状缺陷。

原因2：二端喷液引起的，如图2所示。由于从流延嘴出来的液膜，二端边缘存在易干涸现象，所以采用二氯甲烷作为喷液进行冲洗，防止边缘结皮；但是由于回收处理过的二氯甲烷内有较多杂质，经常引起针头堵的现象，在正常生产过程中调整针头位置或更换针头时，喷液顺着流延嘴缝易流入棉胶液中，破坏湿膜后形成弧状印花。

原因3：一二嘴厚度匹配不好。生产厚片基是用二个嘴流延，如果第一层过薄，被第二层的液膜覆盖后，存在腐蚀现象，造成第一层的局部表面破坏、浸浊，形成印花。

原因4：其他方面。如果湿膜二侧过厚，或一二嘴喷液边重叠在一起，流延成型时二侧与中间干燥不一致，在与钢带剥离时，二侧易造成分层，其中湿的部分会粘连在钢带上，形成印花。

1.2 改善方法及试验

针对以上原因分析，我们分别从成型工艺条件、喷液及其装置改造、厚度系数配比、二侧边厚及嘴的安装位置四个方面进行设计并试验。

TAC棉胶液的制备

试验配方：TAC 100重量份

增塑剂 10重量份

二氯甲烷 500重量份

甲醇 43重量份

在一定溶剂的反应釜中，把100重量份的TAC和10重量份的增塑剂加到500重量份二氯甲烷和43重量份的混合溶剂中，先30 ℃溶胀2 h，然后40 ℃搅拌溶解10 h，调粘度至35 s待用（钢球法）。

试验1：用以上溶解好的TAC棉胶液经过板框过滤机过滤，通过管道用输料泵输送给流延模头。生产厚度为270 um的TAC膜，在流延成型部分，设定基础车速1.8 m/min，风温105 ℃，总风量30 Hz不变，重点改变一送与三送的送风量，调节区间风量分配见图3，生产过程中成品质量情况，结果记录见表1。

表1 区间风量对印花的影响Table 1 Influence of air volume on Printing

图3 各排风阀门开度示意图Fig 3 Schematic diagram of the opening of each exhaust valve

试验2：在试验1的反复试验基础上，得出厚片基能正常生产时的工艺条件。排除掉工艺条件的影响，设计试验2来解决喷液引起的印花，如图4所示，图3为原流延喷液用的装置。

图4 流延模头边缘喷液用装置Fig 4 Device for spraying liquid on the edge of casting die

由于原装置用的喷液，来自回收用碳酸钾脱水后的二氯甲烷，溶剂中含有较多碳酸钾结晶，在装置的末端针头处沉积下来，慢慢影响喷液流速，直至堵塞。而改用溶剂泵房的新溶剂后，彻底解决了喷液针头堵的问题，从而消除了喷液对印花形成的影响。

试验3：一二嘴厚度匹配，对印花的形成有着至关重要的影响，还会由于嘴腔体内压力低生成软划道。以下设计了几组厚度匹配的数据，验证了印花的形成与厚度的关系。

结果记录见表2。

表2 流延一二嘴厚度匹配对印花形成的影响Table 2 The influence of thickness of the first and second Die on the formation of printing

通过进一步试验总结，一嘴厚度在115～125 um之间，二嘴在145～155 um之间，一二嘴厚度系数比为1：1.16～1：1.35时，液膜可保持在稳定剥离状态。

试验4：在日常厚片基的生产中，我们发现，受工艺风的影响，液膜成型过程中在横向方向上存在干燥不一致的局限性，这样在厚度控制方面，尽量使两侧厚度接近下限来作弥补；另外，一二嘴喷液边重叠对印花的形成也存在影响，生产时尽量使喷液边摊开，错开5 mm以内，对预防印花有一定作用。

2 结果与结论

通过以上的几组试验设计，以及在生产时的经验总结，我们得出了生产厚片基时的几个关键控制点：

（1）工艺参数：车速2.0 m/min；总风量32 Hz；总风温105 ℃，一送阀门开度30°，三送60°；

（2）一二嘴厚度配比，遵循1：1.16～1：1.35的原则；

（3）正常生产时，将喷液边及片边厚度作为关键巡检点。

我们按以上试验总结出的经验，指导厚片基的生产结果效果显著，因此以上的关键控制点，可以作为我们生产厚片基的依据。