BOPET光學薄膜收卷凹陷的原因分析及解決方法

陳曉峰，朱琪，徐少強，曹凱

（張家港康得新光電材料有限公司，江蘇張家港 215634）

雙向拉伸聚酯薄膜（簡稱BOPET）由于具有優異的絕緣性、尺寸穩定性、機械性能、耐熱性、氣體阻隔性等特性，不僅被廣泛應用于包裝、印刷、窗膜、太陽能背板等產品，還被用來制造增透膜、棱鏡膜、擴散膜、硬化膜等光學類薄膜。光學級BOPET薄膜是聚酯切片經過干燥、熔融擠出、鑄片、縱向拉伸、在線涂布、橫向拉伸、收卷、分切等工序加工而成。在收卷工序，薄膜寬度一般為3.5～8 m，隨著收卷的進行，母卷容易出現局部位置凹陷、縱向條紋等缺陷，造成分切后單張膜面出現不平整的現象，尤其對于厚度為23～125 μm 的薄型膜更為明顯。

1 原因分析

我公司的BOPET光學膜基材在微觀結構上共分為5層，分別為化學涂層、輔擠層、主擠層、輔擠層、化學涂層。由于化學涂層的開口劑為納米級，輔擠層開口劑粒徑在1～3 μm，造成薄膜層與層之間間隙極小，收卷時排氣性能較普通聚酯薄膜差。在收卷厚度為23～125 μm的薄膜，經常發生母卷局部凹陷、縱向條紋，造成單張膜面不平整的質量缺陷。本文針對這一現象進行分析，找出解決辦法。

1.1 局部厚度不均

薄膜生產時一般要求厚度偏差在2%以內，但對于光學級薄膜，由于對透光率等光學性能的特殊要求，開口劑粒徑小且添加比例少，膜層之間間隙小，由于膜面微觀不平，外界的空氣被帶入到膜層與膜層之間，使收卷松軟，盡管收卷機通過特定的張力、壓力控制程序，盡可能多地排除收卷時卷入的空氣，但在局部厚度偏薄處，空氣堆積較其他位置多，在薄膜自重及內部應力的影響下，收卷時或者在下卷后，母卷厚度偏薄處出現凹陷或者縱向條紋。

1.2 薄膜邊部偏厚

由于薄膜生產工藝橫向拉伸是利用鏈夾夾住邊部進行拉伸，邊部厚度一般較中間厚，且在厚度頻繁切換時邊部厚度較難控制（比如厚度從250 μm 切換至50 μm生產）。雖然在收卷前進行了切邊處理，但是為了控制回收料質量，切邊時一般不能把邊緣帶化學涂層的部分切除，切邊寬度控制較為嚴格，這就造成收卷時邊部有厚度偏厚的地方。而23～125 μm 薄膜，收卷長度一般在6 000～12 000 m，隨著收卷卷徑的增加，邊緣偏厚處薄膜逐漸累加，母卷兩端0～10 cm 處經常出現凸起較高的現象，這就造成收卷時接觸輥與膜卷之間存在間隙的可能，收卷時母卷卷入空氣較多。在母卷下卷后，隨著張力釋放，在膜卷自重及內部應力作用下，膜層之間的空氣逐漸往中間移動，造成母卷正中間位置出現凹陷現象。

1.3 收卷時張力、壓力參數不合適

對于23～125 μm 薄膜收卷時，我們采用接觸式收卷方式，康普收卷機有著精密的張力、壓力控制系統，在整個收卷過程中，隨著卷徑的變化，張力、壓力可以線性或者非線性變化，張力是卷芯旋轉時電機提供給母卷的卷繞力，壓力是在旋轉過程中，與膜卷接觸的接觸輥提供的壓力（接觸輥有氣缸相連），張力和壓力都具有排氣效果，但張力過大，膜卷蹦得太緊，母卷容易勒出縱向條紋；張力過小，收卷時卷入空氣較多，一方面母卷容易出現橫向條紋，另一方面薄膜容易產生軸向滑移。壓力太小，母卷卷入空氣過多，膜層較松軟，嚴重時出現跑邊現象，且在下卷后母卷容易出現變形，造成橫向條紋；壓力太大，母卷容易出現凸起等異常。在使用接觸式收卷時，張力和壓力參數必須在合適的范圍，才能達到最佳收卷效果。

在實際生產中，往往是以上原因的綜合影響，在厚度不均、模唇線影響或者邊部過厚時，可以通過調整張力、壓力參數來保證良好的收卷效果。

2 解決方法

2.1 控制整體厚度

在轉產開始階段，一般需要根據厚度曲線，手動調整螺栓開度，以控制厚度在范圍之內。隨著生產的持續，測厚系統通過反饋程序不斷控制螺栓功率，以使厚度保持穩定。但生產時厚度曲線局部位置可能出現長時間波峰或者波谷的情況，這時候，需要采取人工干預調整螺栓開度，使厚度曲線不能有大的跨越。如下圖所示圓圈標記處，就需要進行調整，一般兩個波峰與波谷控制在2%以內。

2.2 控制邊部厚度

我公司在生產時，一方面由于厚膜和薄膜相互切換，往往邊部厚度控制得較厚，這一方面是為了使母卷兩個端面形成凸起，防止收卷時膜卷串邊問題；另一方面，為了控制切邊處不能切到化學涂層，切邊寬度調整有限。為了解決這一問題，我們在轉換規格時，人工大幅度調薄邊部厚度，保證正常收卷時邊部不至于凸起太多。同時，根據實際生產時測得的切邊最佳寬度，對涂布D-bar 有效涂布寬度進行調整，制定不同厚度專用D-bar，這樣有效杜絕了因不同厚度的膜、涂層寬度不一致導致的收卷切邊寬度的影響。

2.3 收卷張力、壓力調整

根據生產實際情況，在生產厚度為50 μm的光學薄膜，我們制定了以下收卷參數表（表1），并跟蹤收卷效果。

表1 收卷參數表

根據生產時的跟蹤，在降低張力時，可以有效解決收卷凹陷問題，但張力降低后，為了增加膜層的排氣性，需要同步增加壓力，以防止卷入空氣過多，造成膜面橫向條紋的出現。

3 結束語

收卷膜卷凹陷或者單張膜面出現橫向、縱向條紋，歸根結底還是收卷時膜卷卷入的空氣在母卷橫向分布不均造成的。由于生產狀態不可能一成不變，在實際生產時，需要結合以上原因，對厚度、張力、壓力進行針對性調整，以保證最佳收卷效果，滿足光學膜對膜面平整性的要求。