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UPE 膜_UPE 膜主流工艺

时间:2025-09-24 浏览:54

挤出成型:主流工艺,适配中薄规格膜批量生产

挤出成型通过 “双螺杆挤出机” 的强剪切力使高粘度 UPE 树脂熔融塑化,再经模头挤出、压延定型,适合生产厚度 0.1-1mm 的中薄规格 UPE 膜(如工业输送带覆盖膜、食品包装膜),是目前工业化量产的核心工艺。

工艺流程

原料准备与喂料

选用颗粒状 UPE 树脂(粒径 2-5mm),搭配少量加工助剂(抗 氧剂、润滑剂,添加量同压制 - 烧结工艺),通过 “失重式喂料机” 精 准控制喂料量(喂料速率需与挤出速度匹配,避免断料或积料),将物料稳定送入双螺杆挤出机的料斗。

熔融塑化(双螺杆挤出)

双螺杆挤出机的螺筒需分区控温(从料斗到模头温度逐步升高),典型温度设定:

喂料段(1-2 区):150-180℃(预热物料,避免冷料损伤螺杆);

压缩段(3-4 区):180-210℃(逐步升温,使 UPE 软 化);

均化段(5-6 区):210-250℃(高温下通过螺杆的强剪切力,将高粘度 UPE 彻 底熔融塑化,形成均匀熔体);

螺杆转速控制在 30-50r/min(转速过高易导致熔体过热降解,转速过低则塑化不均),通过熔体压力传感器监测模头压力(通常控制在 10-20MPa),确保熔体稳定挤出。

模头挤出与压延定型

熔融熔体通过 “T 型平膜模头”(模头间隙需根据目标膜厚调整,通常为膜厚的 1.5-2 倍,预留拉伸收缩量)挤出,形成 “连续厚膜坯体”(坯体厚度通常 2-5mm);

坯体立即进入 “三辊压光机”(辊筒温度 180-200℃,温度需略低于熔体温度,避免粘辊),通过上、中、下三个辊筒的挤压(压力 5-10MPa),将坯体压延至目标厚度(0.1-1mm),同时提升膜的表面平整度和致密性;

压延后的膜进入 “冷 却辊组”(冷 却辊温度 50-80℃,采用水冷循环),快速冷 却至 UPE 的结晶温度以下(<120℃),固定膜的形态,防止收缩。

牵引与收卷

用牵引机(牵引速度 5-10m/min,需与挤出速度、压延速度同步,避免膜拉伸过度或起皱)将冷 却后的膜平稳牵引;

通过收卷机收卷(收卷张力控制在 50-100N,张力过大会导致膜卷内应力过大,张力过小则收卷松散),收卷直径通常为 300-500mm,方便后续存储和加工。

工艺特点

优势:可连续生产,效率高(单日产量可达数千平方米),薄膜厚度均匀性好(偏差 ±3%-±5%),适合中薄规格膜的批量生产;

劣势:设备投资高(双螺杆挤出机 + 三辊压光机需数百万元),膜的横向 / 纵向性能存在轻微差异(拉伸方向性能略高),无法生产超薄膜(<0.1mm 易破膜)。

车削成型:特殊工艺,适配超薄 / 高性能膜

车削成型通过 “数控车床车削” 将 UPE 坯体剥离成超薄膜,核心利用 UPE 的优异韧性(不易断裂),适合生产厚度 0.01-0.1mm 的超薄膜(如电子绝缘膜、锂电池隔膜基材),尤其适用于对纯度、厚度精度要求极 高的场景。

工艺流程

UPE 坯体制备

先通过 “压制 - 烧结工艺” 制成高密度 UPE 坯体(通常为棒状或板状,直径 50-200mm,长度 1-3m):

选用高 纯度 UPE 粉末(纯度≥99.9%,无任何助剂,避免影响薄膜纯度),冷压压力提升至 25-35MPa,烧结温度控制在 220-230℃,保温时间延长至 4-6 小时,确保坯体致密无孔隙(密度需≥0.93g/cm³);

将坯体进行 “精车外圆”,通过数控车床将坯体表面车削至光滑(粗糙度 Ra≤0.2μm),保证后续车削膜的厚度均匀。

数控车削制膜

将精车后的 UPE 坯体固定在数控车床的卡盘上,选用硬质合金刀 具(如 WC-Co 刀 具,刀尖半径 0.01-0.05mm,刀尖需锋利无缺口);

设定车削参数:主轴转速 1000-3000r/min(转速越高,膜的表面光洁度越好),刀 具进给速度 0.01-0.1mm/r(进给速度直接决定膜的厚度 —— 进给速度 = 膜的厚度,如进给 0.02mm/r,车削出的膜厚约 0.02mm);

车削过程中,UPE 坯体高速旋转,刀 具沿轴向缓慢进给,将坯体表面 “剥离” 成连续的超薄 UPE 膜(膜呈 “带状”,需用收膜装置同步收卷,避免褶皱)。

热定型与分切

车削后的超薄膜存在一定内应力(车削时的剪切力导致分子链取向),需进行 “热定型”:将膜放入烘箱,在 100-120℃下保温 30-60 分钟,缓慢释放应力,提升尺寸稳定性(热收缩率可从 5%-8% 降至 2% 以下);

根据应用需求,通过精 密分切机将宽幅膜分切成窄幅膜(分切精度 ±0.1mm)。

工艺特点

优势:可生产极薄的 UPE 膜( 小厚度 5μm),薄膜纯度高(无加工助剂残留),厚度精度高(偏差 ±2%-±3%),表面光洁度好;

劣势:生产效率低(单根坯体仅能生产数百米膜),成本高(设备精度要求高,刀 具损耗快),仅适合小批量、高 端场景,无法生产厚膜。

其他特殊工艺(小众应用)

除上述三大主流工艺外,针对特定需求,还存在两种小众加工方式:

拉伸成型(制备微孔 UPE 膜)

先通过挤出工艺制成 UPE 厚膜(厚度 0.2-0.5mm),再经 “双向拉伸”(纵向拉伸倍数 3-5 倍,横向拉伸倍数 3-4 倍,拉伸温度 110-130℃),使膜内形成大量微米级微孔(孔径 0.1-1μm);

主要用于水处理过滤膜、锂电池隔膜等场景,利用微孔结构实现 “过滤” 或 “离子透过” 功能。

溶液流延成型(制备高 纯度薄膜)

将 UPE 粉末溶解于特殊溶剂(如十氢萘、石蜡油,溶解温度 120-150℃),制成浓度 10%-20% 的 UPE 溶液;

将溶液均匀流延在不锈钢带上,通过加热(80-120℃)蒸发溶剂,再经高温烧结(200-220℃)去除残留溶剂,形成薄膜;

优势是薄膜纯度极 高,适合医 疗、电子等对杂质敏 感的场景,但溶剂回收难度大、成本高,应用极少。


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