塑料帶狀材料的制作

【資料簡(jiǎn)介】

　　塑料膜片使用與紙張和紙板*不同的技術(shù)生產(chǎn)而成。在KlocknerPentaplast進(jìn)行的未增塑的或曰剛性的PVC的生產(chǎn)例子用插圖說(shuō)明了近來(lái)如何在高溫砑光機(jī)上設(shè)定膜片的性質(zhì)。
　　
　　膜片材料的生產(chǎn)是聚合物加工的一個(gè)已經(jīng)確立的領(lǐng)域，因?yàn)檫@類(lèi)膜片可用于無(wú)數(shù)不同的應(yīng)用之中。不管是作為半成品還是成品，它們的范圍極大的改良可能性是幫助其滿(mǎn)足行業(yè)中大多數(shù)不同分支的先決條件。已經(jīng)為塑料帶狀材料的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)出了多種不同的工藝技術(shù)，可為諸多的不同應(yīng)用產(chǎn)出適用的膜片。這些技術(shù)指的是用縫模擠壓成型或吹風(fēng)成型、涂敷、注塑和壓延。
　　
　　未增塑的PVC膜片的壓延（砑光）
　　
　　壓延是一種加工方法，此法在兩根或多根輥?zhàn)又g的間隙中以確定的加工溫度通過(guò)壓力使高粘度聚合物配制品形成無(wú)窮盡的帶狀材料。設(shè)定的間隙寬度將決定所生成的膜片厚度。所形成的間隙壓力由間隙的幾何形狀和被壓延材料的流變性質(zhì)得出。因此，應(yīng)把砑光機(jī)看作一臺(tái)*用于成型目的的加工機(jī)器。

　

　　zui初的與砑光機(jī)類(lèi)似的機(jī)器在1800年之前就已設(shè)計(jì)出來(lái)，用于紡織品表面的平滑加工。在1836年用于貼橡膠和在紡織品上涂橡膠的砑光機(jī)被授予了*個(gè)。對(duì)更高生產(chǎn)速度和更嚴(yán)格公差的要求進(jìn)一步促進(jìn)了砑光機(jī)的發(fā)展并且使其應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大，除橡膠外還可將其用于聚氯乙烯（增塑和未增塑的PVC）的加工。于1937年面世的*臺(tái)用于未增塑的PVC的砑光機(jī)設(shè)計(jì)需要加熱至220℃。1960年左右高活性穩(wěn)定劑問(wèn)世，從而可以為以前使用的低溫工藝（LT）補(bǔ)充一種經(jīng)過(guò)改良的配方和以砑光機(jī)內(nèi)的更高溫度為基礎(chǔ)的高溫工藝（HT）。
　　
　　在過(guò)去的幾十年中，技術(shù)配置和設(shè)備實(shí)際上保持不變。*真正變化的是壓延輥的加寬，以提高產(chǎn)量或便于膜片生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)化。用于未增塑的PVC膜片生產(chǎn)的已確立的技術(shù)以HT（高溫工藝）為基礎(chǔ)，四輥或五輥?lái)脊鈾C(jī)的寬度在1,800毫米到3,000毫米之間。高溫工藝的優(yōu)點(diǎn)在于具有更多的對(duì)膜片特性進(jìn)行改良的選擇，而且更寬的機(jī)器也將使產(chǎn)量更大。使用的材料主要是K值（聚合度）在58-63左右的S-PVC和M-PVC，這樣可以生產(chǎn)出具有高透明度、良好深拉特性及厚度相當(dāng)大的膜片。
　　
　　未增塑的PVC
　　
　　在生產(chǎn)量和消耗量方面，PVC以每年2,860萬(wàn)噸在zui常用標(biāo)準(zhǔn)聚合物列表中位居第三，排在聚乙烯（5,700萬(wàn)噸）和聚丙烯（3,500萬(wàn)噸）之后。在過(guò)去的大約60年中，從zui初的每年1萬(wàn)噸到現(xiàn)在的近3,000萬(wàn)噸的持續(xù)增長(zhǎng)的消耗量反映了PVC對(duì)工業(yè)發(fā)展的持續(xù)重要性。由于與所有助劑和介質(zhì)均兼容，PVC已經(jīng)建立并保持了一個(gè)非常寬廣的應(yīng)用范圍，從窗戶(hù)框和膜片到漿糊和涂料。
　　
　　在德國(guó)和歐洲的其它地方，未增塑的PVC的加工量是增塑的PVC的大約兩倍。未增塑的PVC膜片占PVC總消耗量的15%左右。包裝用膜片占總的膜片生產(chǎn)的約60%。更加重要的應(yīng)用是技術(shù)膜片和印刷膜片。20%的未增塑的PVC經(jīng)壓延制成，其zui重要的市場(chǎng)領(lǐng)域是包裝和技術(shù)應(yīng)用。
　　
　　氯乙烯是由HenriVictorRegnault于1835年首*行生產(chǎn)。*次工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)于1938年在德國(guó)的IGFarben開(kāi)始，并幾乎同時(shí)在美國(guó)的unionCarbide和DuPont開(kāi)始生產(chǎn)?，F(xiàn)在對(duì)其是用使氯和乙烯進(jìn)行一段或兩段反應(yīng)的方法進(jìn)行生產(chǎn)。氯含量為57%的PVC所需的礦物油比其它任何聚合物都少，而且是以下面三種方法之一進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)：
　　
　　*乳液聚合法（E-PVC）—用于漿糊和膜片應(yīng)用；
　　
　　*懸浮聚合法（S-PVC）—用于所有應(yīng)用的主要工藝；
　　
　　*本體聚合法（M-PVC）—主要用于剛性PVC的應(yīng)用。
　　
　　對(duì)一種特殊的PVC的選擇受到進(jìn)一步加工的要求和購(gòu)買(mǎi)價(jià)格的約束。S-PVC和M-PVC用途非常之多而且可以互換。M-PVC由于純度的關(guān)系，經(jīng)常被用于制作透明的產(chǎn)品。
　　
　　膜片的特性
　　
　　PVC不僅可依據(jù)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行區(qū)分，還可根據(jù)其材料的和加工的特性進(jìn)行區(qū)分（圖2和圖3）。上標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)是PVC-U（用于未增塑的或曰剛性的PVC）和PVC-P（用于增塑的PVC）。作為適于印刷的膜片的一種變體，剛性的PVC顯示出了精選的以下特性：
　　
　　*高機(jī)械強(qiáng)度、剛性和硬度，
　　
　　*未改良的形態(tài)在低溫時(shí)對(duì)撞擊敏感，
　　
　　*透明度有變化，
　　
　　*在低壓和低頻率范圍內(nèi)有良好的電氣特性，
　　
　　*對(duì)化學(xué)侵蝕有很好的抵抗力，
　　
　　*在去除火源后可自行熄滅。

　

　　這些特性?xún)H是由生產(chǎn)過(guò)程造就的一小部分。更大的作用則來(lái)自于在進(jìn)一步的加工中加入的添加劑，例如穩(wěn)定劑、滑爽劑、顏料、填充物和導(dǎo)電劑（圖4）。

　

　　膜片的厚度和厚度波動(dòng)
　　
　　膜片的厚度將通過(guò)壓延輥調(diào)整裝置進(jìn)行設(shè)定。包裝用膜片的厚度范圍通常在100至800微米之間。在生產(chǎn)過(guò)程中以輻射測(cè)量的方法測(cè)量厚度，但在實(shí)驗(yàn)室則是在兩個(gè)承受規(guī)定壓力的量規(guī)表面之間以機(jī)械的方式進(jìn)行檢查。厚度偏差可能出現(xiàn)在縱向、橫向及對(duì)角線方向。在橫向上的厚度波動(dòng)主要靠砑光機(jī)的補(bǔ)償系統(tǒng)給以克服。厚度的斷面輪廓可以通過(guò)使壓延輥中央拱起、彎曲或扭曲的措施得到改善，使用吹風(fēng)系統(tǒng)提供局部的厚度校正。
　　
　　在縱向上的偏差通常由壓延輥軸承竄動(dòng)過(guò)大、運(yùn)行不或zui后一個(gè)壓延輥后面的速度波動(dòng)所造成。壓延輥間隙中的負(fù)荷波動(dòng)同樣是可能的原因之一。
　　
　　另一個(gè)令人煩惱的來(lái)源是形成的所謂流痕與運(yùn)行方向傾斜。由升高約10微米造成的變化的光折射將影響膜片的光學(xué)質(zhì)量。流痕是由被輸送到壓延輥的被揉捏的聚合物熔體中的不均一性所造成，究其原因，依次可能是源自產(chǎn)量的波動(dòng)或溫度的差異。
　　
　　當(dāng)前用于不同應(yīng)用的厚度波動(dòng)的極限值，對(duì)剛性PVC膜片來(lái)說(shuō)是在3%和10%之間。我們自己的研究顯示，厚度的偏差很少與配方相關(guān)。
　　
　　與印刷加工相關(guān)的表面特性
　　
　　對(duì)剛性PVC將以所選的光澤的、無(wú)光澤的和壓花的表面進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)各膜片的表面將通過(guò)相應(yīng)的無(wú)光澤的或光澤的壓延輥表面或附加的單獨(dú)的模壓模塊、配方中的消光劑或zui后的壓延輥和導(dǎo)出裝置中的溫度進(jìn)行控制。
　　
　　對(duì)印刷用膜片來(lái)說(shuō)，表面的均一性尤其是一個(gè)決定性的因素，因?yàn)橐筮@個(gè)表面顯示出適于隨后進(jìn)行的印刷加工的特性。光澤的、無(wú)光澤的和壓花的膜片都適用于絲網(wǎng)印刷和UV膠印。對(duì)傳統(tǒng)膠印來(lái)說(shuō)，無(wú)光澤的膜片是zui常用的基材，而光澤膜片適用于凹印應(yīng)用。
　　
　　膜片的收縮
　　
　　收縮指的是當(dāng)膜片暴露于熱量之下時(shí)其長(zhǎng)度和寬度的變化。可影響收縮的因素包括：
　　
　　*對(duì)砑光機(jī)之后的溫度和速度進(jìn)行的控制，
　　
　　*影響玻璃相變溫度的添加劑，
　　
　　*影響拉伸的添加劑，
　　
　　*減少松弛的設(shè)計(jì)措施。
　　
　　造成這種收縮的原因是處于標(biāo)明硬度和彈性之間相對(duì)較窄的相變范圍的所謂的玻璃相變溫度之上的膜片的膨脹。這一膨脹導(dǎo)致了分子鏈的定向，而且分子鏈在隨后冷卻時(shí)將被“凍結(jié)”在其新的狀態(tài)中。晚些時(shí)候以高于玻璃相變溫度的一個(gè)溫度進(jìn)行的重新加熱將釋放凍結(jié)應(yīng)力，使分子返回其原始結(jié)構(gòu)。所出現(xiàn)的恢復(fù)力顛倒了原來(lái)的變形并且產(chǎn)生了收縮。
　　
　　透明度
　　
　　膜片的一個(gè)重要的光學(xué)性質(zhì)就是它的透明度（圖5），即膜片后面的輪廓（例如所包裝的貨物或字體）保持可見(jiàn)和可識(shí)別的程度。透明度受配方、zui后一根壓延輥和*根導(dǎo)出輥的表面及這兩根輥的溫度控制的影響。

　　在影響透明度的諸多膜片缺陷中包括上面提到的流痕，由其形成的厚度波動(dòng)將導(dǎo)致光學(xué)變形。
　　
　　膜片的均一性和平面度
　　
　　膜片的均一性可理解為某些對(duì)諸如拉伸、印刷或深拉等下游加工尤為重要的光學(xué)的和機(jī)械的膜片特性的規(guī)律性。
　　
　　溫度差別，不管是在輥?zhàn)訉挾壬线€是在輥?zhàn)訄A周上，都會(huì)以平面度缺陷的方式造成厚度偏差，其結(jié)果就是使單張的膜片不能放平，卷筒膜片在開(kāi)卷時(shí)會(huì)偏離其正確的運(yùn)行方向。這種溫度差別還可能是在膜片寬度方向上發(fā)生膨脹的原因，其方式與因不平行的輥?zhàn)釉O(shè)置或運(yùn)行的錯(cuò)誤造成的各種各樣的膨脹如出一轍。這些缺陷首先可在帶狀膜片的邊緣上顯示出來(lái)，如果情況特別嚴(yán)重，就意味著這些邊緣不再適合進(jìn)一步的加工。
　　
　　增塑劑流動(dòng)過(guò)程不順利或在*個(gè)壓延輥間隙中的流動(dòng)過(guò)程不順利造成的停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也會(huì)使作用在膜片上的熱負(fù)荷發(fā)生變化，進(jìn)而造成熱降解的變化。在對(duì)膜片進(jìn)行拉伸或彎曲時(shí)發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)度波動(dòng)就是這種情況在分子結(jié)構(gòu)中造成的不均一性的證明。在進(jìn)行橫向拉伸時(shí)，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致在膜片上出現(xiàn)撕裂或孔洞等情況。
　　
　　撞擊強(qiáng)度和剛性
　　
　　在以后的加工中或晚些時(shí)候的使用中，膜片經(jīng)常會(huì)暴露在機(jī)械撞擊應(yīng)力之下。它們承受這種應(yīng)力的能力被稱(chēng)為撞擊強(qiáng)度，將會(huì)根據(jù)一個(gè)等級(jí)表將其分為從脆弱到高撞擊強(qiáng)度的不同級(jí)別。
　　
　　可以用適當(dāng)?shù)母牧紕ɡ鏜BS、CPE、ABS或丙烯酸鹽）改變撞擊強(qiáng)度。它們的作用是加強(qiáng)、提高相關(guān)PVC的K值。將與均一性相關(guān)的增塑和壓延加工的設(shè)置優(yōu)化和溫度的控制對(duì)獲得特殊的撞擊強(qiáng)度也將同樣重要。
　　
　　一種膜片的剛性取決于它的彈性模數(shù)和它的厚度。例如，為了獲得相同的抗彎剛度，PP膜片的厚度必須是PVC膜片的1.3倍。
　　
　　溫度穩(wěn)定性（Vicat）
　　
　　如果要對(duì)膜片進(jìn)行進(jìn)一步的加工或?qū)⑵溆糜谑称泛退幤沸袠I(yè)，一個(gè)關(guān)鍵的特性就是溫度穩(wěn)定性，例如要能夠在微波爐中或滅菌處理中進(jìn)行加熱。圖6給出了各種聚合物的所謂Vicat軟化溫度。聚碳酸酯特別適用于要求使用這種分布圖的地方。
　　
　　阻透性
　　
　　一種膜片的阻透性越高（圖7），它對(duì)于某些介質(zhì)的可透性就越低。阻透性將用一定體積或數(shù)量的氣體（“氣體滲透”）或蒸氣（如“水滲透”）以所確定的氣體或蒸氣的壓力差在一天的時(shí)段中通過(guò)具有規(guī)定厚度的一平方米的膜片的滲透程度（圖8）進(jìn)行量化。