聚酯薄膜生产中纵拉包辊原因分析

摘要：介绍BOPET聚酯薄膜生产线纵向拉伸设备，以及上海紫东薄膜材料股份有限公司97年在引进日本MHI公司BOPET聚酯薄膜生产线试生产过程中纵拉设备包辊原因的查找过程。
关键词：BOPET薄膜 纵向拉伸 包辊
1． 概述
上海紫东薄膜材料股份有限公司（原名上海紫东化工塑料有限公司）于1997年引进日本MHI公司的年产10,000吨第一条生产聚酯薄膜生产设备，于1999年5月设备开始投入试生产，在试生产过程中，一旦发生横拉、牵引破膜，经常出现纵向拉伸设备辊筒包辊的情况，对生产、设备影响较大。通常人们总是认为在生产中，纵向拉伸设备辊筒包辊主要是由于设备运行过程中，薄膜在纵向拉伸设备出口断膜时操作者未能及时处理产生的，然而，通过我们的仔细分析、验证，造成横拉、牵引破膜后出现纵向拉伸设备辊筒包辊的原因在于速度控制系统的有些参数与工艺状况不匹配，下面就纵拉设备包辊的原因、查找过程分析如下，以便国内同行借鉴。
2． BOPET 聚酯薄膜生产线工艺简解

BOPET聚酯薄膜生产线主要是由原料输送装置、预结晶器、干燥器、挤出机、计量泵、过滤器、熔体管道、模头、铸片机、纵向拉伸机、横向拉伸机、牵引机、收卷机以及分切机等设备组成。
原料通过原料输送设备，经过预结晶器结晶后进入干燥器，干燥完毕进入挤出机充分融化后，在挤出机挤出力的作用下，通过计量泵，由计量泵进行计量，然后经过熔体管道到达模头，熔体从模头流出在铸片机上成型，经纵向拉伸机纵向拉伸、横向拉伸机横向拉伸、通过牵引机，由收卷机进行收卷。最后，根据用户需要，由分切机将其分切成用户需要的规格。
3． 纵向拉伸设备介绍
纵向拉伸是将完成铸片的厚片，通过多个高精度金属辊筒进行加热，并在一定的速度梯度下，将厚片纵向拉长、变薄，是聚合物分子进行纵向取向，和定型冷却的过程。纵向拉伸所用的设备称为纵向拉伸设备，简称纵拉设备。纵拉设备可分为单点、两点、多点拉伸三种类型，无论哪种类型，一般都是由预热区、拉伸区、定型冷却区组成。　图略
1） 预热区由3#~10#滚筒组成，在此区间内，来自铸片机的厚片逐步被加热到接近拉伸温度，考虑到聚酯片材在预热过程中会出现热膨胀，各预热辊筒间有微小的速度增量。纵拉设备与铸片机之间有张力控制，张力控制器位于铸片机的出口，使厚片在铸片机与纵拉设备间维持一定的张力。
2） 拉伸区由11#-12#、12#-13#、13#-14#三组辊筒组成三点连续拉伸，各点拉伸比例、温度可根据需要调整。第一拉伸点（11#-12#辊）有一组红外灯加热器进行辅助加热，生产线在横拉穿膜模式时红外灯打开工作，对薄膜实施加热，纵拉、横拉、牵引设备均装有破膜检测功能，19#辊为张力控制辊，目的使经过纵向拉伸的膜在纵拉、横拉设备间具有一定的张力。
3） 定型冷却区由15#-16#辊筒组成，具有改变薄膜结晶状况的作用。
4） 纵拉的工艺过程简述
在开始生产时，在较低速度下，将铸片机产生的厚片穿入纵拉机，纵拉穿片完成后，将生产线速度提高到横拉穿片速度，并开启纵拉的红外灯，横拉成膜后，进行提速，并将膜穿至牵引、收卷，稳定后将速度提高到生产速度下运行。当有横拉、牵引破膜时，纵拉设备速度自动降到横拉穿膜速度，等破膜问题解决后，再实施牵引、收卷穿膜、正常速度生产。
4. 问题的提出
试生产过程中，遇到横拉或牵引破膜时，在纵拉设备第一拉伸点11#-12#辊筒经常出现包辊，无法解决。
5. 确认过程

首先对下表内容进行了确认：　表略
由于横拉或牵引破膜时，纵拉设备降速过程很快，出现包辊薄膜包辊过程在设备运行的瞬间就已完成，经对出现包辊的设备运行历史图像进行放大研究，将薄膜破膜时纵拉11#、12#辊筒的速度变化与11#、12#辊筒驱动电机的负载变化实时曲线进行反复比较后发现，薄膜破膜后，在纵拉辊筒速度下降过程中，11#、12#辊筒驱动电机的负载不但没有下降，而且有明显的随时间上升过程，这说明在薄膜破膜后，纵拉辊筒在降速过程中，薄膜已开始包在纵拉11#、12#辊筒上。　图略
图3. 11#辊筒驱动电机的负载-速度曲线 图4. 12#辊筒驱动电机的负载-速度曲线
通过对上述情况进行分析认为，聚酯薄膜的拉伸过程是一个放热过程，在破膜时，在高速拉伸过程中集聚在11#、12#拉伸区域的热量无法立即带走，当11#、12#拉伸辊速度迅速下降时，过多的热量积聚在辊筒上，造成膜粘在辊上引起包辊。
通过设备供应商更改生产线速度控制参数，延长拉伸辊速度下降时间，使该类型的纵拉包辊问题得到解决。
6. 结论
正常生产时，薄膜在横拉、牵引设备上破膜后，由于纵拉设备速度下降过快，过多的热量无法立即带走，导致纵拉第一点拉伸辊包辊。