BOPP薄膜中皱纹、条纹的产生原因及解决办法

BOPP薄膜中皱纹、条纹的产生原因及解决办法
BOPP薄膜中皱纹、条纹的产生原因及解决办法
双向拉伸后的BOPP薄膜经过切边、测厚、电晕处理(或不用)，然后进入收卷。

为了适应宽幅高速生产和自动换卷的要求，BOPP收卷设备采用双工位收卷机，收卷方式采用中心主动收卷，并设有张力、压力自动控制系统。

收卷质量好坏直接影响薄膜的成品率、二等品率以及最终的利润。

在大多BOPP生产线上；皱纹、条纹缺陷是经常遇见并很难解决的，为此本文着重分析皱纹、条纹缺陷的产生原因以及介绍控制办法。

收卷张力对皱纹、条纹的影响及解决办法
收卷张力实质是收卷速度增量引起的薄膜弹性伸长，只有保持适当的张力，薄膜才能平展地进行卷曲。

张力控制不当是皱纹、条纹产生的―个主要原因，反之控制好张力也是解决皱纹、条纹缺陷的主要办法。

在张力控制参数中，涉及到大小、斜度等因素，不但要控制好每一个因素，而且还要注意相互之间的协同效果。

1.1 张力大小的影响及解决办法
张力大小的设定直接影响膜卷收卷质量的好坏，张力设定越大其横向的分配越不均匀，薄膜平整度越差，膜卷某部卷入的空气越不易排出，产生皱纹、条纹缺陷机会越大；张力设定值太小，膜卷在收卷时辊芯易压皱，膜卷硬度偏松，大分切时膜卷辊芯易脱芯，难以收卷。

而BOPP薄膜卷曲后仍有继续结晶而收缩趋势，随膜卷直径增加每圈长度增加纵向收缩量增大，如果生产中以恒定的张力收卷将会造成膜卷外紧内松，膜卷辊芯处大量膜产生皱纹、条纹缺陷(尤其O-4000m 最重)。

表1、表2是实际生产中22μm收缩膜张力(辊芯0―4000m张力)大小－－皱纹、条纹产生米数(同温下)。

表1 张力大小对薄膜厚度皱纹和条纹的影响
张力设定值（N/m) 70-80 100-110 120-130 140-150 160-170 1号薄膜皱纹和条纹长度，m 1500 1200 800 200 1200
2号薄膜皱纹和条纹长度，m 1500 700 200 1000 1500 表1(薄
膜型号不同)说明生产同种型号膜时应采用某一特定范围内的张力；生产不同型号薄膜时应采用不同范围内的张力；表2说明在生产中不能使用恒定的张力，随着膜卷直径增大张力值要逐渐递减，以便保证膜卷有收缩空间，硬度达到内紧外松。

表2 修正后张力大小对薄膜皱纹和条纹的影响
膜卷米数，m 0-4000 4000-8000 8000-12000 12000-16000
张力设定，N/m 120-130 120-130 120-130 120-130 皱纹和条纹长度，m 2500 1500 1000 500 修正后张力设定值，N/m 120-130 110-100 100-110 100-110
修正后皱纹和条纹长度，m 200 180 150 100
1.2 张办斜度的影响及解决办法
同样条件下张力曲线斜度越小，张力衰减越慢，由张力大造成的皱纹、条纹越明显，同时斜度也不能太大否则易引起膜卷辊芯串边，从而辊芯膜被压皱，另外膜卷硬度偏松而不利于大分切，其张力曲线见下图。

1.3 配方的影响及解决办法
由于配方不同，薄膜表面摩擦系数各异，摩擦系数越大，静电相对严重，导致薄膜平整度变差，因而产生皱纹、条纹缺陷机会增多，通常情况下改变配方时应适当调整张力大小。

大致调节如下：双滑面膜张力值设定大一点；单滑面膜滑脂摩擦系数越大张力设定值越小。

另外表层热封料不同、所加添加剂不同也要相应调节张力设定值。

收卷压力对皱纹、条纹的影响及解决办法
收卷压力实质是排除在收卷过程中卷入的多气，使得薄膜层与层保持适当的空间，以便薄膜时效处理时有收缩余量。

压力控制不当也是皱纹、条纹产生的一个主要原因，反之控制好压力也是解决皱纹、条纹缺陷的主要办法。

在压力控制参数中，涉及到大小、斜度等因素，不但要控制好每一个因素，而且还要注意相互之间的协同效果。

2.1 压力大小的影响及解决办法
一般情况下薄膜在收卷过程中容易卷入空气，如果卷入的空气太多，大膜卷在时效处理期间由于薄膜后续结晶发生收缩，使得卷入的
多余的空气无法排出，膜卷将呈现较多皱纹和条纹缺陷。

因而设定压力的大小是很重要的。

压力设定太大，虽有助于收卷时排除空气，皱纹、条纹缺陷产生可能性变小；但压力太大薄膜可能会粘在一起不利于大分切；压力设定太小时，膜卷卷入空气量大易发生膜卷松脱和纵向条纹。

因而，生产每种膜时要采用特定的压力，其压力大小可根据膜卷硬度进行适度调节。

其具体情况见表3。

表3 压力大小对薄膜皱纹和条纹的影响
膜卷直径，mm 200 400 600 800
压力1设定值，N/m 80 78 76 74
皱纹和条纹长度，m 200 160 100 50
压力2设定值，N/m 50 48 46 44
皱纹和条纹长度，m 1000 600 600 400
压力2设定值，N/m 60 58 56 54
皱纹和条纹长度，m 250 200 150 100
2.2 压力斜度的影响及解决办法
同样条件下压力曲线斜度越小，压力衰减越慢，膜卷受到压力越大，薄膜层与层之间的空间越小，薄膜越易粘在一起从而不利于分切：压力曲线斜度越大，膜卷受到压力越小，膜卷内部空气越不易排出，薄膜越易产生皱纹、条纹缺陷。

为此，在生产中生产不同的薄膜，需要采用不同的、合适的压力曲线。

生产温度对皱纹、条纹的影响及解决办法
气候变化严重影响膜卷的松紧度，膜卷松紧度直接关系到皱纹、条纹缺陷产生的几率。

通常气温降低时应加大张力和压力，使得膜卷硬度偏硬；气温上升时降低张力和压力，使得膜卷硬度偏松。

其影响情况见表4（辊芯0－－4000m）。

表4 气温对薄膜皱纹和条纹的影响
温度，°C20－22 24－26 28－30 36－38 原张力设定值，N/m 120－130 120－130 120－130 120－130
原压力设定值，N/m 60 60 60 60
原皱纹和条纹长度，m 2500 2000 1500 2800
修正后张力设定值，N/m 150－160 130－140 120－128 80－90
修订后压力设定值，N/m 66 64 60 56
修订后皱纹和条纹长度，m 380 320 250 400
累积厚度对皱纹、条纹的影响及解决办法
通常刚开机或转产时薄膜厚度较差，局部易出现凹凸不平，平整度差，使得大膜卷在时效期间空气排不尽从而产生较多的皱纹、条纹缺陷，为此在生产中要不时优化薄膜厚度。

生产速率对皱纹、条纹的影响及解决办法
通常情况在相同的收卷张力、压力条件下生产速率越慢膜卷硬度越硬，皱纹、条纹产生长度越长。

具体情况见表5。

表5 生产速率对皱纹和条纹的影响
生产速率，kg/h 540 690 780 830
皱纹和条纹长度，m 2000 1000 500 100
上表说明不同生产速率应采用不同的收卷张力、压力；生产速率越小应采用较低的收卷张力和压力。

其它的影响因素
薄膜厚度，牵引衰减系数的设定，各牵引辊速的匹配情况，牵引辊表面光洁度，扩展轮的平行度、展平效果，收卷辊是否变形等。

其它的影响因素
通过上述讨论可知：皱纹、条纹缺陷受张力、压力、配方、累积厚度，生产速率等因素的影响，各因素又是相互制约的，在生产中要根据实际情况进行条件。

纸管对BOPET薄膜分切底皱的影响因素试验研究
纸管作为薄膜产品的分切复卷载体，不仅直接影响薄膜的外观质量和使用效果，而且也是包装成本的主要构成部分。

因此，控制分切质量和包装成本，应着重从纸管抓起。

自2003年9月起，我公司根据用户反映BOPET薄膜底皱较多的问题，结合如何降低包装成本的课题，成立了“纸管试用及分切质量攻关小组”，经过一年多的共同努力，在质量技术和经济效益方面都取得了明显的效果。

一、课题提出
BOPET薄膜经过分切复卷，靠近纸管底部出现皱折条纹（简称底皱）是常见的现象，但是，如果底皱过长，会影响下游用户的使用，浪费材料甚至产生不合格品，因此，底皱成为衡量薄膜质量的重要指标之一。

薄膜的分切质量受到多种因素的影响，底皱亦然。

例如，大膜卷的质量（如厚度偏差）、分切的工艺参数（张力、压力、速度等等）、设备状况、操作水平等不良，都会造成底皱，而且可能多种因素并存；毫无疑问，纸管作为薄膜分切复卷的载体，纸管本身的质量状况会直接影响成品的质量。

本试验课题主要围绕纸管对BOPET薄膜分切底皱的影响而展开，找出纸管影响底皱的关键因素，并加以控制。

二、因素分析
在本公司已有2台分切机上，已知晓的底皱现象为：膜幅越宽，底皱越多；同等宽度下，内径大的纸管，底皱相对较少。

分切机采用无轴式收卷，纸管以收卷臂的气胀卡头为中心做旋转运动，而且随着复卷直径的增大，转动惯量逐渐增大，在跟踪压辊的作用下，压实并排出膜间的空气，保证收卷质量。

现场发现，收卷开始纸管的跳动越大，底皱就越长，由此看来，要减少底皱关键是如何克服纸管的跳动，有效控制直线度、圆度、抗压强度（刚性）、端部内壁耐磨性等技术性能指标。

以前主要采用表面抛光的高档纸管（A 厂供应），有的膜卷重量大则选择高强度纸管，高档、高强纸管的成本较高，可否选择不同档次的纸管（B厂），既保证质量又降低成本，也是本课题的相关内容。

经过小组成员集体讨论，拟订了如下试验课题：
1．调查记录当前A厂纸管的底皱水平，统计分析数据，初步找出底皱与纸管（薄膜）宽度、直径、直线度等因素的对应关系。

2．在适当修正纸管技术标准的基础上，拟定试用B厂纸管的方案，并与A厂的纸管进行对比，如果可行，则按程序批量采用，降低纸管成本；
3．配合本试验，进一步完善工艺、操作和设备等其它的质量管理
工作。

三、试验方案
根据已经收集的质量信息，经攻关小组会议讨论，形成了如下具体的试验方案和步骤：1．根据纸管类型、纸管宽度、分切工位、分切工艺、分切长度、纸管内径等6种因素，特别针对纸管类型因素，分为4种水平（见表1），即采取6因素多水平L16（2*45）的拉丁方正交实验方案设计（见表2）。

表1、实验因素与水平
2．按照试验方案对A、B两种纸管进行对比试验。

3．对试用后的膜卷分切质量结果进行比较
1) 比较项目：底皱、等级品率、分切效率、成品膜卷的缺点数与不良率。

2) 对分切膜卷的缺点数与不良数作柏拉图，找出使用B纸管后，影响分切质量的各因素是否有变化。

3) 对分切膜卷的底皱、质量等级品率作图表，与A纸管作比较。

4) 分析使用B厂纸管后，分切工艺方面所作的调整，是否影响到分切效率。

4．试验记录
1) 在纸管试验前，质量检验员进行纸管重要指标项目的检验（重点是直线度、圆度、抗压强度、内径等），有关实测数据记录在《纸管试验查检表》中，提供工艺技术人员对应检查判断。

2) 在纸管试验过程中，生产部的分切操作者将纸管试验情况予以记录，将工艺参数和底皱消失时的长度等有关实验数据填入《底皱记录表》中。

5．试验数据处理与结果评价
技术部对《纸管试验查检表》、《底皱记录表》所记录的实验数据进行处理，并做出试验评价与结论。

表2、正交实验方案（13种）
四、试验结论
经过一年来数十次反复试验，按计划定期总结阶段性试验的结果，
针对底皱的变化修改完善试验方案，包括修正纸管的技术标准和配备新的检验手段，上机对比试验1200多根纸管，收集到大量试验数据，经过汇总数据处理后，底皱的平均数据如表3所示：
表3、底皱试验结果统计表
同时，为了比较A、B两种不同表面特征的纸管对薄膜最终表观质量的影响，也分类统计了薄膜成品的质量等级，结果表明差别不大，参见表4所示。

表4、不同厂商纸管的试验质量等级统计
经过分析上述试验得到的数据，可以得出以下结论：
1．纸管的表面粗糙度对底皱的影响不大。

普通表面的纸管相对于表面抛光的高档纸管，薄膜的底皱没有根本的不同，外观质量等级差别也很小。

同时，试验中也没有降低分切的速度和生产效率。

2．纸管的直线度是最关键的影响因素。

膜（纸管）越宽，纸管的直线度越差，底皱几乎成比例增加。

对于宽而重的膜卷，在保证直线度的前提下，适当增加纸管的壁厚、选用更好的卷纸等，借以提高纸管的抗压强度（即增加刚性），可以减少底皱；如果采用口径大的纸管，刚性越好，底皱越少。

3．保证纸管的圆度（圆柱度），可以减少纸管复卷的跳动，底皱就会相应减少。

同时，纸管内径与卡头的合适配合，防止与纸管内壁接触部位的磨损，也有助于减少底皱和条纹。

4．在试验过程我们发现，底皱长度与设定的工艺参数密切相关。

要根据薄膜厚度、分切宽度及收卷直径的变化，合理选择工位及设定张力、压力、速度等工艺参数，并根据现场情况适当调整。

5．设备方面，要保持每个工位的压力、张力、速度等参数稳定控制，防止突变因素影响质量。

橡胶压辊的直线度、圆度和表面质量（裂纹、凸起）都会影响排气，采用新、旧压辊试验显示，二者相差可达30~40%，因此一定要及时更换失效的压辊，对大规格的膜卷要精选合格的压辊。

6．细致的操作有助于减少底皱，在事先检查确认选择纸管、粘贴薄膜的手法等方面进行规范操作，也是不可忽视的保障。

五、效果评价
在历时一年的试验中，随着纸管质量的控制，并不断优化工艺条件，薄膜的底皱大大减少，其中用户反映强烈的大宽度系列产品尤其明显，例如，3英寸纸管、宽度超过1000mm的薄膜底皱下降了80~150m不等，6英寸纸管、宽度在1600mm 以上的薄膜底皱减少了200~400m 不等，质量水平普遍提高，用户对底皱的投诉逐渐减少，同比下降了近60%。

有试验的事实为依据，采购部开拓工作思路，扩大供应商的选择范围，新开发了2家合格供应商，分散采购风险，大部分高档纸管被普通纸管所取代，在符合质量标准的前提下，通过比价采购而降低成本，一年内的采购直接成本降低超过了70万元，为公司创造了可观的经济效益。

另外，通过本次质量攻关小组的长期活动，一批技术管理人员和生产一线骨干积极参与，学习运用质量活动的工具和方法，质量意识、技术技能都得到锻炼提高，进一步完善了质量保证体系，真正达到了长期提高和保证质量的目的。

六、说明
本试验在公司的2台分切机上进行，针对厚度12μm的常规包装薄膜，而且选择质量状况比较稳定的大膜卷，以尽可能消除其它干扰因素。

但是，由于影响薄膜底皱的因素太多，试验结果易受某些偶然性因素的干扰，另外受生产计划安排的影响，有的对比试验的纸管样本数不够多，统计数据离散度高，标准偏差较大，因而本试验结论具有一定的局限性，有待于继续综合分析各方面的因素，进一步试验提高。