用壓延機生產薄膜的方法稱壓延成型法。壓延機的輥數可為3、4、5等幾種,輥的排列方法如圖2-2。
加入第一輥隙中的物料,并不是自然的就會沿所繪路線運行。只有使下輥具有更高的轉速才能使物料沿所繪路線前進。
圖2一2中繪出了塑化料通過壓延機變成塑料薄膜的運行途徑:塑化料被送入第一輥隙(即輥l和輥2的間隙),進行滾壓,然后進入輥2和輥3的第二輥隙,以此類推。聚氯乙烯塑料在通過輥隙的過程中,不斷地被壓輥壓成所需的厚度及寬度。最后輥隙的大小是控制成膜厚度的決定性因素。
薄膜的表面由于通過熱而光滑的壓輥而被壓平和壓光。從壓延機的最后壓輥上將已制成的熱薄膜引到一導輥上去,讓薄膜通過一系列冷卻輥筒冷卻,最后進行切邊、檢驗厚度和卷取,圖2一3所示為壓延薄膜生產流程示意圖。
為了提高壓延機的速度和質量,各壓延機生產廠設計并生產了不同用途的各種壓延機。由于增加了許多附加和輔助設備,故薄膜壓延機已成為相當復雜、價高的精密設備。現簡述其進展情況。
壓輥互相平行而重疊排列的I型四輥壓延機的工作速度較高,可用以生產較優質的薄膜,但因壓輥互相重疊,加料不方便,因為只有能將料塞入輥隙時才能被壓輥夾住。因此,人們設計了L和倒L型壓延機。這種壓延機的四個壓輥中的最下輥或最上輥總是位于前方。倒L型四輥壓延機,宜用子制造軟聚氯乙烯薄膜,便于加料,并可觀察其全部運行過程的情況。
生產硬質薄膜時,則應用L型壓延機,即由下而上地產生壓延作用,這便于加入常呈碎屑狀的聚氯乙烯料。
L型五棍壓延機已用于生產硬質薄膜。這種壓延機壓力分布均勻。并可防止輥簡彎曲變形。
S 和Z型結構的壓延機(圖2一2b和c),雖然不便于在操作和運行中進行觀察,但機身高度較低,所占空間較小;另外,其通過四輥的路程較短,故在熱輥上受熱的時間就下會很長。
考慮到薄膜的質量。有些國家已不再用少于四輥的壓延機來生產薄膜,雖然三輥壓延機生產的薄膜價格低。
壓延機的壓輥用冷硬鑄鐵或鋼材制成,表面硬度很高并經拋光或鍍鉻,輥表面的質量直接影響薄膜的表面。壓延機的最后一只壓輥有時需要噴砂。以制造消光薄膜。
從軸頸鉆孔通蒸汽、熱水、油或電熱體將壓輥加熱至160~220°C,常常還需要安裝各種形式的輔助電加熱裝置。如因輥筒兩端的熱常傳給機架而出現溫度較低的情況,需進行輔助加熱。控制壓輥表面溫差在幾度范圍(最好在士1℃)之內。是制得高質量薄膜的先決條件之一。
若壓輥的轉速很高,則因摩擦而在聚氯乙烯料中產生時熱已足夠壓延的需要,故壓輥就不需要再加熱;甚至還需要進行冷卻。轉速很快的壓延機,如100米/分以上。就需要用循環熱水進行壓輥內部冷卻。目前硬聚氯乙烯薄膜的壓延速度巳達100米/分,軟聚氯乙烯薄膜的壓延速度可達150米/分,臺時產量都在一噸以上。
粘稠的聚氯乙烯塑料通過各輥隙時,會對輥和輥軸承產生很高的壓力。此壓力每厘米輥面長可達一噸以上。
生產聚氯乙烯薄膜的壓延機壓輥直徑規格大致為700毫米,輥長度為1800毫米,可生產寬度為1500毫米的薄膜。制軟聚氯乙烯的輥長度,目前可達2500毫米以上。輥直徑可達860毫米以上。
輥長度對輥直徑之比,應根據聚氯乙烯料在加工時的塑牲來確定。制造硬薄膜的料粘性較高,壓輥長徑比為2~2:5:1,制造軟薄膜時、長徑比可增為2.5~3,0:1。生產中輥彎曲會導致薄膜出現中間厚兩邊薄的現象。這種現象在生產很薄的薄膜時特別容易出現,尤其當最后壓輥發生彎曲時。這可用有中高度的壓輥(即壓輥中部直徑較兩端稍大)來補償輥彎曲,采用此種壓輥時亦應十分慎重。只有在一定的薄膜厚度和配方的情況下,才能補償輥彎曲所產生的變化。更換壓輥很費時間,并很麻煩。
使用軸交叉裝置可減小變彎的壓輥的負荷,還可以使用抗輥彎曲裝置(亦稱預彎曲裝置)在不停止壓延機工作的情祝下,補償壓輥畸變和減小厚度差。
每當薄膜配方變動時。都應重新調整壓延機的溫度、速比、輥彎曲度和工作速度。聚氯乙烯種類的不同、穩定劑的不同、潤滑劑含量的不同、增塑劑種類和含量的不同以及顏料填料的不同,都會影響塑化料的塑性、流動性、穩定性和最宜加工溫度范圍。
為了在壓延機上能順利而連續地生產薄膜,需在進料輥處有一最低限度的存料量,以保證壓延機高速運轉中不致斷料。
薄膜的生產速度和壓延機的工作速度,在很大程度上耽決于薄膜配方和所需薄膜厚度。生產硬質薄膜時,一般速度為每分鐘10~25米,生產軟質薄膜時,速度為每分鐘8~70米。較薄的薄膜在壓延機上所需的停留時間較短。即可用較生產厚薄膜更快的車速進行生產。
制得的薄膜厚度,必須在卷取前不斷控制,除機械測厚儀外,現在主要采用ß-射線測厚儀來測定薄膜的厚度,這種測厚儀可帶反饋裝置以自動校正壓輥的間距,從而保證制得的薄膜具有所需的厚度。
在薄膜壓延機上可生產厚度為0.6毫米的聚氯乙烯薄膜。厚度為1毫米或以上的含填料很多的軟聚氯乙烯薄膜,最好用二或三輥壓延機生產。
生產的薄膜的最薄極限,隨輥彎曲補償的程度以及壓延機輔助設備清況而定。聚氯乙烯硬、軟薄膜的最薄厚度,一般為0.06~0.08毫米之間,現已能達到0.03毫.米或更薄。
由于某些需要,壓延成型薄膜還需進行一些加工處理,現列舉于下:
① 質聚氯乙烯薄膜的熱處理:用壓延法制得的不含增塑劑的乳液法聚氯乙烯薄膜,在室溫下伸長率低,僅20%左右,脆性較高,這種薄膜可從壓延機出來后進行一次熱處理。
將從壓延機出來的薄膜,在無張力下通過一熱至290℃的熔融滾筒,薄膜在其上短時期受熱達220~250℃ ,然后進行冷卻。在塑性范圍內這樣再次經“熔化”處理后,就可獲得性能大為改善的薄膜。薄膜的伸長率可提高至50~100%,脆性和收縮率均可減小,透明度可提高,表面狀況和耐寒性也會得以改善,幾乎所有的乳液法聚氯乙烯硬質薄膜,都用這種方法生產。
②拉伸處理:聚氯乙烯硬質薄膜,由于伸長率較高,需要在高溫進行拉伸處理。熱至90~140℃熱彈性范圍的薄膜,通過一組串聯的輥,后輥轉速比前輥快,這樣可使薄膜縱向連續伸長,拉伸后的長度可為原長度的數倍(圖2-4),薄膜的厚度和寬度會減小,薄膜經冷卻滾筒冷卻后即可卷取。
經拉伸處理過的硬質薄膜的拉伸強度可達到1200
公斤/厘米2左右,有時可超過2000公斤/厘米2,未經拉伸處理的薄膜的拉伸強度僅500公斤/厘米2左右。壓延薄膜除可進行縱向拉伸外,也可進行橫向拉伸。
經拉伸處理的薄膜用途極廣,如用作錄音帶、膠粘帶、繃帶等。
在熱彈性范圍內拉伸時所產生的應力,可在重新升溫時 (升至85~90℃后)自動消除。從而使拉伸薄膜出現收縮現象,這種收縮會對焊接和熱成型帶來不良影響,但正是這一點,使其可用作緊縮包裝。