Phim định hướng hai trục: Một vật liệu mới được ưa chuộng với hiệu suất tuyệt vời(1)
Trong lĩnh vực rộng lớn của khoa học vật liệu, màng định hướng hai trục đã trở thành tâm điểm chú ý trong nhiều ngành công nghiệp do các tính chất độc đáo và phạm vi ứng dụng rộng rãi của chúng. Loại màng này, được sản xuất thông qua các quy trình cụ thể, thể hiện những lợi thế đáng kể về tính chất cơ học, tính chất rào cản, tính chất quang học, v.v., cung cấp sự hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển của ngành công nghiệp hiện đại.
Kéo giãn hai trục: Nguyên lý và lợi ích
Công nghệ kéo giãn hai trục nổi bật trong số các phương pháp tạo màng nhựa, với nguyên lý cơ bản như sau: Nguyên liệu polyme thô được nung nóng và làm nóng chảy bằng máy đùn, và đùn thành một tấm dày. Sau đó, trong phạm vi nhiệt độ thích hợp trên nhiệt độ chuyển thủy tinh và dưới điểm nóng chảy (tức là ở trạng thái đàn hồi cao), sử dụng máy kéo giãn dọc và máy kéo giãn ngang, các lực bên ngoài được áp dụng tuần tự theo hướng dọc và hướng ngang để kéo giãn theo một bội số nhất định. Quá trình này thúc đẩy sự định hướng và sắp xếp có trật tự của các chuỗi phân tử hoặc mặt phẳng tinh thể theo hướng song song với mặt phẳng màng. Ngay sau đó, xử lý nhiệt được thực hiện ở trạng thái căng để cố định cấu trúc đại phân tử định hướng. Cuối cùng, thông qua quá trình làm mát và xử lý tiếp theo, màng định hướng hai trục được chuẩn bị.
So với màng không kéo giãn, màng định hướng hai trục cho thấy tính chất cơ học được cải thiện đáng kể, với độ bền kéo đạt 3-5 lần so với màng không kéo giãn. Trong khi đó, tính chất rào cản của chúng được tăng cường, làm giảm độ thấm khí và hơi nước; tính chất quang học được tối ưu hóa, với độ trong suốt và độ bóng bề mặt được cải thiện đáng kể; khả năng chịu nhiệt và lạnh được cải thiện và độ ổn định kích thước tốt; độ đồng đều độ dày tốt hơn, với độ lệch độ dày nhỏ hơn và có thể đạt được khả năng tự động hóa cao và sản xuất tốc độ cao.
Quy trình sản xuất: Một luồng phức tạp và chính xác
Dây chuyền sản xuất màng định hướng hai trục giống như một con rồng công nghiệp chính xác, bao gồm nhiều thiết bị tạo thành dây chuyền sản xuất liên tục, chủ yếu bao gồm tháp sấy, máy đùn, máy đúc, máy kéo dọc, máy kéo ngang, máy quấn kéo, v.v.
Lấy sản xuất màng polyester làm ví dụ, bước đầu tiên là chuẩn bị và trộn nguyên liệu. Một lượng nhất định các hạt masterbatch chứa silicon và các hạt bright được sử dụng kết hợp. Sau khi được trộn bằng máy trộn định lượng, chúng sẽ đi vào quy trình tiếp theo. Các hạt silica trong các hạt masterbatch chứa silicon được phân phối trong màng, có thể làm tăng độ nhám vi mô của bề mặt màng, cho phép một lượng nhỏ không khí được giữ lại giữa các màng trong quá trình cuộn, ngăn ngừa hiệu quả sự bám dính.
Đối với các polyme hút ẩm như PET, PA và PC, các xử lý tiền kết tinh và sấy khô là bắt buộc trước khi kéo giãn hai trục. PET thường trải qua quá trình xử lý trong tháp đóng gói với một lớp kết tinh, được trang bị các thiết bị chuẩn bị không khí khô bao gồm máy nén khí, máy hút ẩm sàng phân tử và máy sưởi. Tiền kết tinh và sấy khô được thực hiện ở nhiệt độ 150–170°C trong khoảng 3,5–4 giờ, đảm bảo hàm lượng ẩm của các mảnh PET khô được kiểm soát ở mức 30–50 ppm. Bước này làm tăng điểm làm mềm của polyme, ngăn các hạt nhựa dính hoặc kết tụ trong quá trình sấy khô và đùn nóng chảy, đồng thời loại bỏ độ ẩm để tránh thủy phân hoặc hình thành bọt khí trong polyme gốc este trong quá trình đùn nóng chảy.
Các chip PET đã trải qua quá trình kết tinh và sấy khô đi vào máy đùn trục vít đơn, tại đây chúng được gia nhiệt, làm tan chảy và hóa dẻo dưới tác động của cấu trúc độc đáo của trục vít. Để đảm bảo chất lượng hóa dẻo và áp suất nóng chảy đùn ổn định, máy đùn được trang bị hai cổng xả được kết nối với hệ thống bơm chân không, có thể chiết xuất hiệu quả độ ẩm và oligome từ vật liệu, loại bỏ nhu cầu về hệ thống tiền kết tinh/sấy khô phức tạp và giảm chi phí đầu tư và vận hành. Đo lường nóng chảy được hoàn thiện bằng bơm bánh răng có độ chính xác cao, cung cấp áp suất ổn định cho khuôn, khắc phục sức cản của chất nóng chảy đi qua bộ lọc và đảm bảo độ dày màng đồng đều. Ống nóng chảy kết nối máy đùn, bơm định lượng, bộ lọc và khuôn để cho chất nóng chảy chảy trơn tru. Bên trong đầu ống nóng chảy được kết nối với khuôn, nhiều bộ trộn tĩnh được lắp đặt. Khi chất nóng chảy chảy qua, nó tự động tạo ra hiệu ứng trộn phân chia-kết hợp-phân chia-kết hợp, đạt được sự đồng nhất nhiệt độ của chất nóng chảy.
Chất PET tan chảy nhớt đàn hồi thoát ra khỏi khuôn được làm nguội nhanh dưới nhiệt độ chuyển thủy tinh trên một trục làm lạnh quay đều, tạo thành một tấm đúc thủy tinh có độ dày đồng đều. Nguyên lý bao gồm việc sử dụng máy phát điện áp cao để tạo ra điện áp DC vài nghìn vôn, khiến dây điện cực và trục làm lạnh hoạt động tương ứng như cực âm và cực dương (với trục làm lạnh được nối đất). Trong trường tĩnh điện áp cao, tấm đúc thu được các điện tích tĩnh ngược với cực của trục làm lạnh thông qua cảm ứng tĩnh điện. Do lực hút giữa các điện tích trái dấu, tấm này bám chặt vào bề mặt trục làm lạnh, đẩy không khí ra ngoài hiệu quả và cho phép truyền nhiệt hiệu quả.
Tấm dày do máy đúc tạo ra đi vào bộ phận kéo dài theo chiều dọc để kéo dài theo chiều dọc ở trạng thái đàn hồi cao. Máy kéo dài theo chiều dọc bao gồm các con lăn làm nóng trước, con lăn kéo dài, con lăn làm mát, con lăn căng, con lăn áp suất cao su, ống gia nhiệt hồng ngoại, bộ phận gia nhiệt và thiết bị truyền động. Có nhiều chế độ kéo dài theo chiều dọc khác nhau, thường bao gồm kéo dài một điểm, cũng như kéo dài nhiều điểm như kéo dài hai điểm hoặc ba điểm.
Sau khi kéo dài theo chiều dọc, màng phim sẽ đi vào máy kéo ngang, trải qua quá trình làm nóng sơ bộ, tạo khung căng, định hình nhiệt và làm nguội theo trình tự để hoàn tất quá trình kéo ngang.
Cuối cùng, màng phim kéo căng hai trục đi vào quá trình quấn và cắt kéo. Quá trình này bao gồm nhiều con lăn dẫn hướng kéo, con lăn làm mát, con lăn làm phẳng, con lăn căng, con lăn theo dõi, thiết bị cắt cạnh, máy đo độ dày và máy xử lý corona. Sau khi cắt cạnh, đo độ dày và xử lý corona, màng phim được quấn, cắt và trở thành sản phẩm hoàn thiện sau khi vượt qua kiểm tra.
