TPU薄[Báo]膜流延成型(Xíng)技術

關◇鍵◇詞：TPU，流延(Yán)機

高分子[Zǐ]材料工[Gōng]業共包含“▲原▲[Yuán]材料生[Shēng]産”（即樹脂、生膠，還包括半成品的(De)生産）和“制品[Pǐn]生産”兩個系統。制品的[De]生産（即加工工業）包含很多種類，如：TPU、PVC、PP、PC、ABS等。⋄其⋄中TPU是(Shì)一種新型的環保材(Cái)料，相(Xiàng)比▽較▽[Jiào]其他材料有(Yǒu)其(Qí)獨特的性能。被稱為“第三代橡膠(Jiāo)”其獨特的性[Xìng]能，決定了(Le)加工方法與[Yǔ]其他材[Cái]料略有不[Bú]同。本[Běn]文根據傳統[Tǒng]材料的加工方法[Fǎ]，結合自己的∇實∇[Shí]踐經驗。總結了适應[Yīng]TPU的加∇工∇方法。

1、加工成型⋄用⋄的原料及其配(Pèi)制

1.1 加工▿成▿型(Xíng)用的原料

原料的選用一▿般▿選用擠出級TPU樹脂，MFR在20—60g/10min。樹脂[Zhī]的牌号和類型根(Gēn)據薄膜的用途選定：如，需耐水解，做水(Shuǐ)上産品用的◆薄◆膜，應選用聚[Jù]醚型的TPU樹脂，國産(Chǎn)的山東萬華的WHT8085；進口的路博潤的58219等。

1.2 原料的配[Pèi]制

1.2.1 配料

将（TPU）樹脂為主要原料和(Hé)其他的輔助材料(Liào)按配方●的●要[Yào]求，按一定的質量比計量後，混[Hùn]合均勻稱為配(Pèi)料。

1.2.2 原(Yuán)料的混合

原料的混合是把以TPU樹脂為主要原料[Liào]和其他一些輔助材料（制品[Pǐn]成型用料配方中的材料），按配方要求計量▿後▿(Hòu)，在混合機中攪拌[Bàn]混合均勻；然後再按原料成型工藝要求，直接(Jiē)投入到(Dào)擠出機内擠出成型。

1.2.3 物料的◈輸◈[Shū]送

在TPU配混料的配▲制▲過程(Chéng)中，要解決∇樹∇●脂●的輸送[Sòng]◆與◆計量，目前多數采用氣動[Dòng]輸送[Sòng]系統。物料的氣動輸送[Sòng]一般以◇空◇氣為動力源，速率較高，且具備機械輸[Shū]送的多數優點，但受物料大小的限▿制▿。大塊、團塊、餅狀物料不能采用。

TPU樹脂的[De]氣動輸送系▽統▽[Tǒng]由負壓動力機組操作。它把TPU樹脂從[Cóng]大貯料倉中抽吸出(Chū)來，物料被抽提到過濾收集器，在這裡與氣流分開。從[Cóng]◇過◇(Guò)濾收集器出來的物料，由于重力而落入[Rù]儲料筒，通過◆氣◆流送入主機。

1.2.4 物料的幹燥

幹燥[Zào]是指利用加▾熱▾、熱風、真空等動力源，在∆物∆料的(De)配制或◆成◆型之前，◊除◊去原材料(Liào)（合成樹脂[Zhī]和[Hé]各(Gè)種添加劑）中水分及其揮發物的●工●∇藝∇過程。

1.2.5 TPU分散體(Tǐ)

TPU分散[Sàn]體所含組分有樹○脂○(Zhī)、分散劑、稀釋劑、膠凝劑、穩定劑、填充劑[Jì]、着色劑、表面[Miàn]活性劑∇以∇及為特殊目的而加入的▾其▾他助劑等，關于分散[Sàn]體的具體配[Pèi]方，在(Zài)以[Yǐ]後的論文中會有詳▿細▿的介紹。

2、▾塑▾料薄膜擠出機(Jī)

2.1 擠出(Chū)機成型生産應用

▿擠▿(Jǐ)出機是塑[Sù]料成型加工◆的◆(De)重要成型方法[Fǎ]之一，大部[Bù]分熱塑性塑料都能用此(Cǐ)法進行加工。與其他成型[Xíng]方法相比，擠出成型有下述特(Tè)點：生産過程是連續的，因而産品都是連續◈的◈，生産效[Xiào]率高；應用範圍[Wéi]廣；投資少，收∇效∇快。

2.2 擠⋄出⋄(Chū)機的分類

擠出機的分類方法如下：按螺[Luó]杆數目的多少可分為[Wéi]單螺杆擠(Jǐ)出機、雙螺杆擠出[Chū]機▽和▽多螺杆擠出機；按可否排(Pái)氣分為排氣擠出機和非排氣擠出機[Jī]；按螺杆的有無可分◈為◈[Wéi]螺杆擠出機和無螺杆◊擠◊出機；按螺杆在空間[Jiān]的○位○置可分為[Wéi]卧式擠出機和立式擠出機 。

2.3 塑料薄◇膜◇◇擠◇出機的結構(Gòu)

塑料薄膜生産線上最常▽采▽用的是▲非▲排氣卧式單(Dān)螺杆擠出機，其∇次∇(Cì)是排氣卧式單(Dān)螺杆擠出機和(Hé)雙螺杆擠出●機●。

在塑料流延薄膜生▽産▽[Chǎn]線上，擠出機稱為主(Zhǔ)機，由螺杆、機筒、◈料◈鬥、加熱冷卻◇系◇統、傳動系統、⋄機⋄架、電[Diàn]氣控制系統和▾過▾濾網等組成，◈它◈是(Shì)塑◇料◇[Liào]擠出流延成型薄膜生産線的[De]核心單元[Yuán]設備。

而其後續設備(Bèi)，如模頭、流延機、測厚儀、電暈處[Chù]理機、擺幅機構、收卷機等統稱◊為◊塑料流延薄膜生[Shēng]産線輔機。

3、流延TPU薄膜的加[Jiā]工工藝及其參[Cān]數

3.1 流延TPU薄膜的加工工藝

流延(Yán)薄膜(Mó)加工(Gōng)工藝是樹脂經擠出[Chū]機熔融塑化，從機頭通過狹縫型模口擠出，使熔料緊貼在冷卻輥筒上，然後[Hòu]再經過拉伸、分切、卷取。▽流▽延法成型方式易▾于▾大型化、高速化和自動化，生産出來的薄膜透[Tòu]明度比吹(Chuī)塑⋄薄⋄膜好，厚薄精(Jīng)度高，薄膜均勻性好，強●度●也高20%～30%，可[Kě]用于自動包裝，但所需◈設◈備◈投◈[Tóu]資較大 。

3.1.1 擠出流(Liú)延薄膜(Mó)工[Gōng]藝流程和生産線▲主▲(Zhǔ)要裝置

（1）擠出機擠出機的規格決定薄膜的産▲量▲，規格較大時也可用[Yòng]？200mm的擠出機。由(Yóu)于流延薄[Báo]膜的高∇速∇化生産，因此，擠出機的規格至◆少◆○選○擇(Zé)？65mm以上。螺杆▿結▿構多采用混煉結構，結[Jié]▽構▽應能滿足邊角料回收的要求。螺杆的長徑比為25～33，螺(Luó)杆壓縮比為4。

（2）機頭生産流[Liú]延薄膜的機頭為▽扁▽平機頭，模口▿形▿狀為狹縫式。○這○[Zhè]種機頭設計的關鍵是要使◊物◊[Wù]料在整個機頭寬度上的流速相等(Děng)，這樣才能獲得厚度均勻、▽表▽面平整[Zhěng]的薄膜。這種機頭對[Duì]于擠出薄膜或(Huò)片⋄材⋄同樣适◇用◇(Yòng)。

（3）流延生産線中的冷○卻○裝置主[Zhǔ]要由⋄冷⋄(Lěng)卻輥、剝離輥、制冷系統及◊氣◊刀、輔助裝[Zhuāng]置組成。

①冷卻⋄輥⋄(Gǔn)冷卻輥是流延薄膜(Mó)中的關鍵部件，其直徑約400～500mm，長度約比口模寬度稍[Shāo]大。冷卻[Què]輥表面應[Yīng]鍍硬鉻，抛●光●至鏡面光潔度。

②氣刀氣刀是吹壓縮空(Kōng)氣的[De]窄縫噴嘴[Zuǐ]，是配合[Hé]●冷●卻輥來對薄膜進行冷▿卻▿定型▽的▽(De)裝置，其(Qí)寬度與冷卻輥的長度相同。刀唇表面光潔，制造精度高。

③測厚裝置在(Zài)高速連續生産◇過◇程中，薄膜測厚必須實現非接觸式跟蹤自動檢測。

④張力的測控與振動在▿流▿延薄膜生産過程[Chéng]中，由于(Yú)傳送和卷取，傳動系[Xì]統應[Yīng]能提供◆恒◆(Héng)定的扭矩，使(Shǐ)用可控矽整流直流電機◈可◈[Kě]以實現這一要求。

⑤縱切∆裝∆置擠出薄膜由于産生“⋄瘦⋄[Shòu]頸”（薄膜寬度◈小◈于機頭寬度）現象，會使薄膜邊部偏厚，故需切[Qiē]除薄膜邊部，●才●能保證膜(Mó)卷端部整齊、表∇面∇平整。

⑥電暈處理裝(Zhuāng)置薄[Báo]膜經過電暈處◊理◊，可以提高薄膜表面張力，改[Gǎi]善[Shàn]薄膜的印刷性及[Jí]與其他材[Cái]料的黏合力，從而增加薄膜的印刷牢度和▽複▽合材料的剝離強度。處理◊後◊的薄(Báo)膜的表面張(Zhāng)力要(Yào)求▽達▽[Dá]到32～58mN/m ，通常在38～44mN/m之間。

⑦卷取裝置 薄膜采用主動收卷（有軸[Zhóu]中心卷取）形式，為了适應流延薄(Báo)膜寬度大和生産(Chǎn)線速度高[Gāo]的[De]特點(Diǎn)，收卷裝置一般都(Dōu)為自動或半▽自▽[Zì]動切割、換卷。以雙工位自(Zì)動換[Huàn]卷應用較多。

⑧其他輔助裝置 流延成型設備，除去前(Qián)面所述的(De)裝◇置◇以外[Wài]，還有展平▲輥▲、導輥、壓(Yā)輥等裝置 。

3.2 流延TPU薄膜[Mó]∇的∇(De)加工▲工▲藝參數

3.2.1 ◈選◈(Xuǎn)定樹脂，以進口的路[Lù]博潤的58219為例。

3.2.2 溫(Wēn)度機頭寬1.8m用Φ120mm的單螺杆擠[Jǐ]出機組成的生産◈線◈中，擠出溫度，見表1 。

第1、2段屬于加料段，樹脂[Zhī]在此階段隻發生(Shēng)攪[Jiǎo]拌、破碎和▿軟▿化，并▽不▽發生物态(Tài)的轉變，溫度不能太[Tài]高。該階段産生的(De)推動力是▿否▿連續、均(Jun1)勻、穩定，剪▽切▽應變率(Lǜ)的高[Gāo]低，破碎[Suì]與攪拌是否均[Jun1]勻都影響着擠(Jǐ)出的質量和産量。

第3、4、5段屬于壓縮段，也叫熔融段，在[Zài]此階段，初步攪拌、破[Pò]碎⋄和⋄(Hé)軟化樹脂，受螺杆的[De]推擠作用、較高(Gāo)溫度的熱[Rè]作用、與機筒和螺杆的(De)摩擦[Cā]作◈用◈、由于螺槽體積變小造成的[De]壓力▽作▽用，使樹脂▿熱▿交換作◊用◊(Yòng)加大，表裡達到熱平衡(Héng)，逐漸由固态轉變為黏流态（可塑态）。▽此▽時樹脂的分子結構發生了根[Gēn]本改(Gǎi)變，分[Fèn]子間張力極度松弛，除組成中特高分子量外，主(Zhǔ)體完成了塑化—即初步塑化，并且(Qiě)在壓力作用下，排除了(Le)固态物料中所含氣體，實現初步壓實。

第6、7段屬于均(Jun1)化段，也叫計◊量◊段(Duàn)，該段螺紋深度最淺、螺槽容◇積◇最小，螺杆與機筒間産生[Shēng]的壓力最大，同(Tóng)時物料受到過濾網[Wǎng]闆的反作用力，在徑向壓力和軸向壓力[Lì]的●高●[Gāo]壓作用下，使膠層壓實、緻密，該段的溫度也最高，使經過熔融段未能(Néng)塑化的(De)高分子在(Zài)此段完成∆塑∆化，從而(ér)消除[Chú]“顆粒”，使塑化充分(Fèn)均勻，所以▲該▲段稱為“均勻段”。因擠出[Chū]量的大小由該段[Duàn]的容積決定，所以又◊叫◊“計量段”。

熔體經螺杆▿熔▿(Róng)融、均化，此時熔體充分塑化，◆在◆高溫、高壓狀态下，進入機頭。為了使産◈品◈的厚度[Dù]◈均◈勻、穩(Wěn)定，減(Jiǎn)小熔體的流動性[Xìng]，需要(Yào)降低熔(Róng)體的溫度(Dù)，使⋄熔⋄體均勻的從模頭流出，∆産∆品[Pǐn]的橫向厚度均勻。

冷卻輥表面溫度的高[Gāo]低直接影響鑄片結晶度的大小。溫度較低時結晶度小，薄(Báo)膜透明度好，拉伸強度高；但溫[Wēn]度[Dù]太低會(Huì)增加制冷費用，▿此▿溫度一般控制在18—20℃。

3.2.3 速度[Dù] 螺杆轉速(Sù)為60r/min，牽引速(Sù)度可達80—90m/min。

3.2.4 氣刀控制氣刀(Dāo)與[Yǔ]冷∇卻∇(Què)輥之間的距離應盡(Jìn)量小，整個[Gè]機頭寬(Kuān)⋄度⋄内，氣刀(Dāo)與冷卻輥之間的距離應相同，氣▽刀▽風壓均(Jun1)勻。

3.2.5 收卷張力◆收◆卷(Juàn)張力一般為100N。

3.2.6 電暈處◈理◈[Lǐ]經過電暈處理的TPU薄膜，其表面張力可達40—120mN/m。

4、結論

由◆于◆[Yú]TPU獨特的性能，具有其[Qí]獨◈特◈的加工特性，不需要硫化這道工序。而硫化對▽橡▽⋄膠⋄來說，是非常重(Zhòng)要的一環，決定着橡膠的[De]使用[Yòng]性能；TPU屬于熱塑性▿彈▿性[Xìng]體，對溫(Wēn)度非常敏感，溫度低或高，都會影響産品性能(Néng)。傳統高分子材[Cái]料，如：PE、PP等，加[Jiā]工∇溫∇度相對寬一些；TPU的範圍60A～80D，決定[Dìng]了加工(Gōng)溫度170℃～250℃。而傳(Chuán)統高分子材料(Liào)加工溫度沒有這麼大的跨(Kuà)∆度∆。所以TPU流延成型技▲術▲有其獨特的一面。

升起机电有限公司有專業的片材生(Shēng)産線，公(Gōng)司主營的片材機制(Zhì)造[Zào]生産線有:PET/PRET片材生産(Chǎn)線，PP片材生産線，PP真空型材擠◇出◇(Chū)生産線，PP/PC真空闆材[Cái]生産線，PC/PP瓦楞◇闆◇生(Shēng)産∇線∇(Xiàn)，PVDF光伏(Fú)背闆生産線，PMMA亞克力片材(Cái)生産線，PE防水卷材生産線，高性能阻[Zǔ]隔類片材生産線，光學面(Miàn)闆生産線[Xiàn]，多層(Céng)共擠[Jǐ]片材生(Shēng)産線等。
公◆司◆[Sī]地址:江蘇省南京市江[Jiāng]甯區東善橋開拓路11号
聯系[Xì]方式:025 5183 9686/133 9078 0291
地址：南京市江甯區秣陵[Líng]街道開拓路11号升起机电有限公司
網址：www.zspx.cc    www.njsumino.com

聯▲系▲(Xì)人：李生13476699931