眼鏡片用TAC膜生產過程中印花弊病的解決方法研究

張占勝，張瑞彪，張新鵬

（中國樂凱集團有限公司 河北 保定 071054）

0 引言

醋酸纖維素是廣泛應用的膜材料[1]，具有選擇性高、透水量大、耐氯性好、制膜工藝簡單等優點。五十多年前三醋酸纖維素（Triacetate Cellulose，TAC）薄膜作為 “安全片基”開始應用于照相工業，并很快地完全取代了易燃的硝酸纖維素片基。如今照相膠卷和電影膠片都已度過其產品生命周期的頂峰期，作為銀鹽感光材料支持體“片基”的需求量隨之銳減[2-3]。然而隨著液晶顯示器（LCD）產業的興起，為TAC薄膜提供了新的發展機遇。TAC薄膜因其優異的光學特性和較強的機械強度[4-5]，已成為正處朝陽期的LCD中上游產品——偏光片生產中不可或缺的關鍵原材料。近年來，偏光片除了在LCD上的廣泛應用外，在太陽鏡行業也得到日益廣泛的應用，對TAC膜的需求量已遠遠超過照相工業鼎盛時期的用量，同時對其性能、質量及成本方面也提出了更高的要求，因此對TAC膜的研究引起了極大的關注[6]。

現有厚度較高的270 um-TAC膜的制備工藝是把TAC棉膠液通過模頭流延到連續運轉的無端支持體（鋼帶）上，通過干燥成型，之后經過剝離進入干燥箱進一步干燥。由于TAC膜比較厚，需要用到二個模頭，在流延干燥成型過程中，受二層濕片疊加及工藝風量、風速的影響，成型過程中易產生印花、剝離印痕等質量弊病，嚴重影響到厚膜的生產。本文對影響厚膜生產的印花進行了針對性分析，介紹了解決方法，并通過生產試驗進行了論證，對實際生產有很強的指導意義。

1 試驗部分

在這里，我們首先來了解一下眼鏡片用TAC膜的成型過程：

TAC原料溶解、過濾制備成合格的TAC棉膠液，然后經過輸送泵提供給流延模頭，在輸送泵壓力的作用下形成落簾落到運轉的鋼帶上，在鋼帶上形成一定厚度的TAC濕膜，濕膜附在鋼帶上在流延機干燥道內運行，流延干燥道內采用熱風干燥方式，濕膜經上干燥道熱風、后鼓、下干燥道熱風到達前鼓側下方，干燥成型，然后通過剝離進入干燥箱進一步干燥。如圖1所示，圖1為TAC膜的成型過程，流延模頭有二個，一個位于前鼓上方，另一個位于沿鋼帶運行方向一定的位置；鋼帶有前、后鼓支撐，前鼓為主動鼓，傳動電機經過鼠籠式變速齒輪箱變速后把動力傳給前鼓，鋼帶在與前鼓摩擦力的作用下，隨著前鼓在密閉的干燥道內循環運轉。

圖1 TAC膜的成型過程Fig 1 Forming process of TAC film

濕膜經剝離軸剝離后含濕量在20%～30%，為達到成品所需的濕度，要進入干燥箱繼續干燥，經過干燥箱干燥后的TAC膜含濕量最終達到產品質量標準。

1.1 引起印花的原因分析

圖2 TAC膜面印花Fig 2 TAC film printing

如上圖，是比較常見的幾種印花方式，印花是指由于濕膜在成型過程中局部（中間或單側）存在干燥不一致的地方，剝離時造成濕膜部分與鋼帶分層的現象。

原因1：工藝條件不合適，常見的是工藝條件弱，進二嘴前第一層局部沒干透，被第二層覆蓋，使第一層的溶劑不能徹底揮發，剝離時造成局部濕膜分層，破壞表面，形成印花狀缺陷。

原因2：二端噴液引起的，如圖2所示。由于從流延嘴出來的液膜，二端邊緣存在易干涸現象，所以采用二氯甲烷作為噴液進行沖洗，防止邊緣結皮；但是由于回收處理過的二氯甲烷內有較多雜質，經常引起針頭堵的現象，在正常生產過程中調整針頭位置或更換針頭時，噴液順著流延嘴縫易流入棉膠液中，破壞濕膜后形成弧狀印花。

原因3：一二嘴厚度匹配不好。生產厚片基是用二個嘴流延，如果第一層過薄，被第二層的液膜覆蓋后，存在腐蝕現象，造成第一層的局部表面破壞、浸濁，形成印花。

原因4：其他方面。如果濕膜二側過厚，或一二嘴噴液邊重疊在一起，流延成型時二側與中間干燥不一致，在與鋼帶剝離時，二側易造成分層，其中濕的部分會粘連在鋼帶上，形成印花。

1.2 改善方法及試驗

針對以上原因分析，我們分別從成型工藝條件、噴液及其裝置改造、厚度系數配比、二側邊厚及嘴的安裝位置四個方面進行設計并試驗。

TAC棉膠液的制備

試驗配方：TAC 100重量份

增塑劑 10重量份

二氯甲烷 500重量份

甲醇 43重量份

在一定溶劑的反應釜中，把100重量份的TAC和10重量份的增塑劑加到500重量份二氯甲烷和43重量份的混合溶劑中，先30 ℃溶脹2 h，然后40 ℃攪拌溶解10 h，調粘度至35 s待用（鋼球法）。

試驗1：用以上溶解好的TAC棉膠液經過板框過濾機過濾，通過管道用輸料泵輸送給流延模頭。生產厚度為270 um的TAC膜，在流延成型部分，設定基礎車速1.8 m/min，風溫105 ℃，總風量30 Hz不變，重點改變一送與三送的送風量，調節區間風量分配見圖3，生產過程中成品質量情況，結果記錄見表1。

表1 區間風量對印花的影響Table 1 Influence of air volume on Printing

圖3 各排風閥門開度示意圖Fig 3 Schematic diagram of the opening of each exhaust valve

試驗2：在試驗1的反復試驗基礎上，得出厚片基能正常生產時的工藝條件。排除掉工藝條件的影響，設計試驗2來解決噴液引起的印花，如圖4所示，圖3為原流延噴液用的裝置。

圖4 流延模頭邊緣噴液用裝置Fig 4 Device for spraying liquid on the edge of casting die

由于原裝置用的噴液，來自回收用碳酸鉀脫水后的二氯甲烷，溶劑中含有較多碳酸鉀結晶，在裝置的末端針頭處沉積下來，慢慢影響噴液流速，直至堵塞。而改用溶劑泵房的新溶劑后，徹底解決了噴液針頭堵的問題，從而消除了噴液對印花形成的影響。

試驗3：一二嘴厚度匹配，對印花的形成有著至關重要的影響，還會由于嘴腔體內壓力低生成軟劃道。以下設計了幾組厚度匹配的數據，驗證了印花的形成與厚度的關系。

結果記錄見表2。

表2 流延一二嘴厚度匹配對印花形成的影響Table 2 The influence of thickness of the first and second Die on the formation of printing

通過進一步試驗總結，一嘴厚度在115～125 um之間，二嘴在145～155 um之間，一二嘴厚度系數比為1：1.16～1：1.35時，液膜可保持在穩定剝離狀態。

試驗4：在日常厚片基的生產中，我們發現，受工藝風的影響，液膜成型過程中在橫向方向上存在干燥不一致的局限性，這樣在厚度控制方面，盡量使兩側厚度接近下限來作彌補；另外，一二嘴噴液邊重疊對印花的形成也存在影響，生產時盡量使噴液邊攤開，錯開5 mm以內，對預防印花有一定作用。

2 結果與結論

通過以上的幾組試驗設計，以及在生產時的經驗總結，我們得出了生產厚片基時的幾個關鍵控制點：

（1）工藝參數：車速2.0 m/min；總風量32 Hz；總風溫105 ℃，一送閥門開度30°，三送60°；

（2）一二嘴厚度配比，遵循1：1.16～1：1.35的原則；

（3）正常生產時，將噴液邊及片邊厚度作為關鍵巡檢點。

我們按以上試驗總結出的經驗，指導厚片基的生產結果效果顯著，因此以上的關鍵控制點，可以作為我們生產厚片基的依據。