薄膜收卷松紧的评价方法

薄膜在后续的加工过程中，对平整度的要求有着非常高的要求，平整度不好，对薄膜的后续加工影响极大，如制袋膜在制袋过程中膜面会打皱影响外观、造成封口不严甚至封不住、码放不起来、角部上翘等等，胶带膜会涂胶不均匀，导致胶在下线时干不了，分条时脱胶等，印刷膜套色不准等。造成薄膜不平整的因素很多，但最常见的还是厚度均匀性差（厚度极限偏差过大），特别薄膜横向厚度不均匀的影响最大。

薄膜在后续加工过程中所表现出来的不平整现象，从本质来讲就是薄膜在前期收卷到后期使用过程中发生了形变，而且这种形变在后期加工过程中，在应力解除后不能完全恢复，从而在膜面形成波浪形突起。当厚度偏差较大且停留在薄膜宽度上某一点时，随着收卷直径的增大，偏差会在这一点不断积累，最终的结果是越靠膜卷的外面，形变越大，膜展开后就越不平整。

薄膜横向厚度偏差过大对成品平整度造成的影响，可以通过图1和图2来说明。

图1 厚度偏差在膜卷的中间积累

图2 薄膜厚度偏差在膜卷的边部累积 

膜卷外观	膜面展开看到的现象	产生的负面影响
中间箍形，敲击时该位置很硬	膜面波纹（波浪）	膜的中间部位 1、打皱 2、涂胶不均匀（胶带膜） 3、油墨不干
边部翘边，敲击时该位置很硬	荷叶边（荡边或塌边）	膜的边部 1、打皱 2、涂胶不均匀（胶带膜） 3、油墨不干

薄膜厚度的不均匀是一种普遍的客观存在，差别只是厚度偏差大小的问题，若能将偏差控制到足够小的范围内，也不会产生负面影响，这对生产的稳定性和操作人员的技能都有极高的要求。然而，在实际生产中常常很难做到这一点，薄膜在后续加工过程中所表现再来的不平整现象，根本原因是，在后期过程中发生了形变，形变的始作蛹者是薄膜本身的厚度偏差，收卷松紧程度是“帮凶”，因此，母卷在分切为成品时的收卷的松紧程度，可以说与薄膜本身的厚度偏差大小有着同等重要的地位。此关系可通过图3来说明。

图3 薄膜的平整度与厚度及收卷松紧的关系

为了进一步来阐明这一观点，可以做以下的假设。

假设膜的公称厚度为25um，中间一点厚度偏差2.0%（厚0.5um），其他地方厚度都是25um（图4），收卷时无空气卷入。高点P2处的膜和其它地方相比，此处的薄膜会发生多大的形变？

图4 无空气时的膜卷

周长差值（MD伸长量）=P2点周长-P1点周长

计算结果见表1

表1 成品收卷过程中无空气卷入时厚度偏差较大的位置薄膜发生形变程度计算表

通过计算可知，薄膜在宽度方向厚度偏差较大点处，随着收卷半径的增大，厚度偏差的积累戟来越大，该点薄膜的形变程度也越来越大，其结果已超出了一般人的想像，“不算不知道，一算吓一跳”。

再来推断一下薄膜在收卷过程中卷入适当空气时，这个情况会有什么变化？

仍以上面的薄膜为例，其它数值不变，假设收卷时成品中空气的含量提高到2.0%，即相当于在薄膜的表面吸附一层0.5um的空气，但由于高点在收卷时承受巨大的压力，该点的空气含量将大大低于其它地方，假设为0.2%（0.05um），见图5。

图5 膜卷中空气含量为2.0%

计算结果见表2

 表2 成品在收卷过程中卷入2.0%的空气时厚度偏差较大点处薄膜的形变程度计算

由计算结果可以看出，在成品收卷过程中，通过降低收卷张压力，成品膜卷可以收松一些，使膜卷内层与层之间混入一定比例的空气，可以大大降低薄膜的形变程度。

由于厚度偏差的存在，薄膜在厚度偏差累积的地方不仅存在纵向被拉伸，横向也有一定的拉伸，这个拉伸比率同样也是可以被计算出来的，只是计算会更为复杂一些，在此就不累述。

由此要见，行业中主张将成品尽可能收松一些，是有充分的科学依据的，是可以很大程度上弥补厚度偏差过大的负面影响。然而，成品也不能无限度地收松，否则就会发生脱筒而无法使用，因此成品收卷松紧的程度控制就非常重要。

首先要说明的是，收卷松紧与脱筒是两个概念，二者之间有一定的联系，但又有不同。膜收卷的松紧是取决于里面的空气含量，而脱筒主要与薄膜层与层之间、薄膜与卷芯之间的摩擦力大小有关。比如，两个膜卷的空气含量相同，则说明松紧程度是相同的，但并不能确定他们是不是脱筒，若一个摩擦系数较大，另一个摩擦系数较小，则结果很可能是前者不会脱筒。而后者则会脱筒。后者可发通过减小空气含量来提高摩擦力，来避免脱筒。

成品收卷松紧度的把握同样也是一个技术难题，行业中各生产厂家都有自己的判定方法，通常要参考这样几个因素：公称厚度、厚度极限偏差大小、滑爽程度（摩擦系数），见表3.

表3决定成品收卷松紧的相关因素

主要影响因素	公称厚度	厚度极限偏差	摩擦系数
变化情况	↑	↑	↓
相应的松紧程度	趋于松	趋于松	趋于紧

表3所列出的只是控制成品收卷松紧的一个基本原则，具体的松紧程度，则需要一个可行的评价方法，常用的方法无外乎这么几种方法：

1、用木棒敲击听其声音

2、用硬度计检测表面硬度

3、测量收着卷密度（或空气含量）

4、以上方法的组合

笔者还是倾向于采用方法3，理由是它更能体现整卷膜的收卷情况，可靠性高。具体空气含量达到多少才合适，要根据自己产品性能、生产设备和客户的使用情况，来制定出符合自身要求的数值范围，不可一概而论。

如何测量成品膜卷的空气含量呢？参见图6。

图6-1 理论上不含空气成品

 

图6-2 实际成品（含适量空气）

图6-3 实际成品膜卷展开后

真正不含任何空气的成品是不存在的，现实中的成品收卷再紧都会含一些空气的。在计算成品实际空气含量时，可以通过以下公式。

G—成品重量，

W—膜宽，

L—膜的长度为，

T—膜的理论厚度，

t—空气层的厚度

D1— 理论上无空气时膜卷直径，可通过计算得到。

D2—成品膜卷的实际直径，可通过测量得到

d— 纸芯的直径

908为材料比重（或密度）

通过以下公式可以计算出T（理论厚度）、D1（理论直径）、t（实际空气层厚度）

另外，成品中空气含量还可以用成品收卷密度来表示，两者可以互换。

收卷密度（%）=（D12-d2）/（D22-d2）*100%

评价成品收卷松紧程度，无论是用空气含量还是用收卷密度，同样只适合于分别评价某一特定产品的收卷状况，且该产品具有稳定的配方、稳定的分切参数及稳定的使用方法，在此前提下，可以摸索出一个经验值做为批量控制的依据。

以上也仅仅只解决了如何较准确地评价薄膜收卷松紧程度的问题，而并没有解决这样的松紧程度是否合适。通常为了避免厚度不良给薄膜的使用造成负面影响，都会倾向于将膜收得更松，但太松又会影响膜的正常加工，因此能够判断膜在搬运或后续加工中是不是会脱筒非常重要，而实际生产中很难做到，往往发现时已经脱筒了。正因如此笔者提出一种如何相对较为实用的脱筒的判断方法，如图7所示。

膜是否会取决于膜层与层之间、膜与卷芯之间的摩擦力，这个摩擦力可用膜的单位长度膜宽上所承受的重量来表示：

脱筒最大摩擦力 = 脱筒时的最大重量（kg）/膜卷宽度（米）

在膜上不断增加配重，直到膜开始脱筒，此时膜的重量与配重砝码的重量之和，则为此膜不脱筒所承受的最大重量，同样也可以换算为不脱筒的最大摩擦力。

图7膜卷脱筒检测装置

实际操作时，也不一定要增加重量到脱筒，如当我们已经确认当前的松紧是合适的，但想知道是否会脱筒，可以在膜自身重量的基础上增加10-20%的重量，如果不脱筒，基本上可以确定该膜在后续加工或搬运时不太容易脱筒。

以上方法可以总结为下图表示的过程（图8），所有环节构成一个薄膜收卷松紧的控制的完整过程，如此基本上可做到薄膜收卷较为理想的控制。

图8薄膜收卷松紧度控制流程图

作者：祁少利  13474537508