ฟิล์ม Biaxially Oriented: วัสดุยอดนิยมใหม่ที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม (1)
ในสาขาวิทยาศาสตร์วัสดุที่กว้างขวาง ฟิล์มที่มีการวางแนวแกนคู่ได้กลายเป็นจุดสนใจในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องมาจากคุณสมบัติเฉพาะตัวและขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง ฟิล์มประเภทนี้ซึ่งผลิตขึ้นด้วยกระบวนการเฉพาะแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านคุณสมบัติเชิงกล คุณสมบัติการกั้น คุณสมบัติทางแสง เป็นต้น ซึ่งให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมสมัยใหม่
การยืดกล้ามเนื้อสองแกน: หลักการและข้อดี
เทคโนโลยีการยืดแบบสองแกนนั้นโดดเด่นกว่าวิธีการสร้างฟิล์มพลาสติก โดยมีหลักการพื้นฐานดังต่อไปนี้: วัตถุดิบโพลีเมอร์จะถูกให้ความร้อนและหลอมละลายโดยเครื่องอัดรีด จากนั้นจึงอัดขึ้นรูปเป็นแผ่นหนา จากนั้น ภายในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมเหนืออุณหภูมิเปลี่ยนผ่านของแก้วและต่ำกว่าจุดหลอมเหลว (กล่าวคือ ในสถานะยืดหยุ่นสูง) โดยใช้เครื่องยืดตามยาวและเครื่องยืดตามขวาง แรงภายนอกจะถูกใช้ตามลำดับในทิศทางตามยาวและตามขวางสำหรับการยืดด้วยค่าทวีคูณที่แน่นอน กระบวนการนี้ส่งเสริมการวางแนวและการจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบของโซ่โมเลกุลหรือระนาบคริสตัลในทิศทางขนานกับระนาบฟิล์ม ทันทีหลังจากนั้น การบำบัดด้วยการให้ความร้อนจะดำเนินการในสถานะตึงเพื่อตรึงโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีการวางแนว ในที่สุด ผ่านการทำความเย็นและการประมวลผลที่ตามมา ฟิล์มที่มีการวางแนวสองแกนก็จะถูกเตรียมขึ้น
เมื่อเปรียบเทียบกับฟิล์มที่ไม่ยืด ฟิล์มที่เรียงตามแนวแกนสองแกนจะมีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด โดยมีความแข็งแรงในการดึงที่สูงกว่าฟิล์มที่ไม่ยืดถึง 3-5 เท่า ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติการกั้นของฟิล์มก็ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น โดยลดการซึมผ่านของก๊าซและไอน้ำ คุณสมบัติทางแสงได้รับการปรับให้เหมาะสม โดยมีความโปร่งใสและความเงาของพื้นผิวที่ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ทนต่อความร้อนและความเย็นได้ดีขึ้น และมีเสถียรภาพของมิติที่ดี ความสม่ำเสมอของความหนาดีขึ้น โดยมีความเบี่ยงเบนของความหนาที่น้อยลง และสามารถผลิตได้อัตโนมัติสูงและความเร็วสูง
กระบวนการผลิต: การไหลที่ซับซ้อนและแม่นยำ
สายการผลิตฟิล์มแบบวางแนวสองแกนนั้นเปรียบเสมือนมังกรอุตสาหกรรมที่แม่นยำ ซึ่งประกอบด้วยอุปกรณ์ต่างๆ มากมายที่ประกอบกันเป็นสายการผลิตต่อเนื่อง ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยหอคอยอบแห้ง เครื่องอัดรีด เครื่องหล่อ เครื่องยืดตามยาว เครื่องยืดตามขวาง เครื่องพันด้วยแรงดึง ฯลฯ
หากใช้ตัวอย่างการผลิตฟิล์มโพลีเอสเตอร์ ขั้นตอนแรกคือการเตรียมส่วนผสมและการผสม โดยจะใช้มาสเตอร์แบตช์ที่มีซิลิกอนและชิปที่สว่างในปริมาณหนึ่งร่วมกัน หลังจากผสมด้วยเครื่องผสมแบบวัดปริมาณแล้ว อนุภาคซิลิกาในมาสเตอร์แบตช์ที่มีซิลิกอนจะกระจายตัวอยู่ในฟิล์ม ซึ่งสามารถเพิ่มความหยาบในระดับจุลภาคของพื้นผิวฟิล์ม ทำให้สามารถกักเก็บอากาศไว้ระหว่างฟิล์มได้เล็กน้อยในระหว่างการม้วน ซึ่งช่วยป้องกันการยึดเกาะได้อย่างมีประสิทธิภาพ
สำหรับพอลิเมอร์ที่ดูดความชื้น เช่น PET, PA และ PC จำเป็นต้องมีการตกผลึกล่วงหน้าและการทำให้แห้งก่อนการยืดแบบแกนคู่ โดยทั่วไปแล้ว PET จะได้รับการประมวลผลในหอคอยบรรจุที่มีแท่นตกผลึกพร้อมอุปกรณ์เตรียมอากาศแห้ง ได้แก่ เครื่องอัดอากาศ เครื่องลดความชื้นด้วยตะแกรงโมเลกุล และเครื่องทำความร้อน การตกผลึกล่วงหน้าและการทำให้แห้งจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 150–170°C เป็นเวลาประมาณ 3.5–4 ชั่วโมง โดยให้แน่ใจว่าควบคุมปริมาณความชื้นของชิป PET แห้งไว้ที่ 30–50 ppm ขั้นตอนนี้ช่วยเพิ่มจุดอ่อนตัวของพอลิเมอร์ ป้องกันไม่ให้อนุภาคเรซินเกาะติดหรือเกาะตัวกันเป็นก้อนระหว่างการอบแห้งและการอัดรีดหลอมละลาย ขณะเดียวกันก็ขจัดความชื้นเพื่อหลีกเลี่ยงการไฮโดรไลซิสหรือการเกิดฟองในพอลิเมอร์ที่ใช้เอสเทอร์ระหว่างการอัดรีดหลอมละลาย
ชิป PET ที่ผ่านการตกผลึกและการทำให้แห้งจะเข้าสู่เครื่องอัดรีดแบบสกรูตัวเดียว ซึ่งชิปจะถูกให้ความร้อน หลอมละลาย และทำให้เป็นพลาสติกภายใต้การทำงานของโครงสร้างเฉพาะของสกรู เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของการทำให้เป็นพลาสติกและแรงดันหลอมที่อัดขึ้นรูปจะเสถียร เครื่องอัดรีดจึงติดตั้งพอร์ตระบายอากาศสองพอร์ตที่เชื่อมต่อกับระบบปั๊มสุญญากาศ ซึ่งสามารถสกัดความชื้นและโอลิโกเมอร์ออกจากวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงไม่จำเป็นต้องใช้ระบบการตกผลึก/การทำให้แห้งที่ซับซ้อน และลดต้นทุนการลงทุนและการดำเนินการ การวัดปริมาณหลอมเหลวเสร็จสมบูรณ์ด้วยปั๊มเฟืองความแม่นยำสูง ซึ่งให้แรงดันที่เสถียรกับแม่พิมพ์ เอาชนะความต้านทานของหลอมเหลวที่ผ่านตัวกรอง และรับประกันความหนาของฟิล์มที่สม่ำเสมอ ท่อหลอมเหลวเชื่อมต่อเครื่องอัดรีด ปั๊มวัดปริมาณ ตัวกรอง และแม่พิมพ์ เพื่อให้หลอมเหลวไหลได้อย่างราบรื่น ภายในปลายท่อหลอมเหลวที่เชื่อมต่อกับแม่พิมพ์ จะมีการติดตั้งเครื่องผสมแบบคงที่หลายชุด เมื่อของเหลวที่ละลายไหลผ่าน จะเกิดเอฟเฟกต์การผสมแบบ การแบ่ง-การรวมกัน-การแบ่ง-การรวมกัน โดยอัตโนมัติ ส่งผลให้ของเหลวที่ละลายสามารถปรับอุณหภูมิให้เป็นเนื้อเดียวกัน
แผ่น PET ที่มีความหนืดและความยืดหยุ่นสูงที่ออกจากแม่พิมพ์จะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วต่ำกว่าอุณหภูมิเปลี่ยนผ่านของแก้วบนลูกกลิ้งทำความเย็นที่หมุนสม่ำเสมอ ทำให้เกิดแผ่นหล่อแก้วที่มีความหนาสม่ำเสมอ หลักการเกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันสูงเพื่อผลิตแรงดันไฟฟ้า DC หลายพันโวลต์ ทำให้ลวดอิเล็กโทรดและลูกกลิ้งทำความเย็นทำหน้าที่เป็นขั้วลบและขั้วบวกตามลำดับ (โดยที่ลูกกลิ้งทำความเย็นต่อสายดิน) ในสนามไฟฟ้าสถิตแรงดันสูง แผ่นหล่อจะรับประจุไฟฟ้าสถิตที่ตรงข้ามกับขั้วของลูกกลิ้งทำความเย็นผ่านการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างประจุตรงข้าม แผ่นจึงยึดติดกับพื้นผิวลูกกลิ้งทำความเย็นอย่างแน่นหนา ไล่อากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพและถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
แผ่นหนาที่ผลิตโดยเครื่องหล่อจะเข้าสู่หน่วยยืดตามยาวเพื่อยืดตามยาวในสถานะยืดหยุ่นสูง เครื่องยืดตามยาวประกอบด้วยลูกกลิ้งอุ่นล่วงหน้า ลูกกลิ้งยืด ลูกกลิ้งทำความเย็น ลูกกลิ้งปรับความตึง ลูกกลิ้งแรงดันยาง ท่อความร้อนอินฟราเรด หน่วยทำความร้อน และอุปกรณ์ขับเคลื่อน มีโหมดการยืดตามยาวต่างๆ โดยทั่วไปรวมถึงการยืดจุดเดียว รวมถึงการยืดหลายจุด เช่น การยืดสองจุดหรือสามจุด
หลังจากยืดตามยาวแล้ว ฟิล์มจะเข้าสู่เครื่องยืดตามขวาง โดยจะผ่านการอุ่นล่วงหน้า การใส่กรอบ การตั้งความร้อน และการทำให้เย็นตามลำดับจนเสร็จสิ้นการยืดตามขวาง
ในที่สุดฟิล์มที่ยืดออกเป็นสองแกนจะเข้าสู่กระบวนการม้วนและตัดด้วยแรงดึง กระบวนการนี้ประกอบด้วยลูกกลิ้งนำแรงดึงหลายตัว ลูกกลิ้งระบายความร้อน ลูกกลิ้งปรับแบน ลูกกลิ้งปรับความตึง ลูกกลิ้งติดตาม อุปกรณ์ตัดแต่งขอบ เครื่องวัดความหนา และเครื่องเคลือบโคโรนา หลังจากตัดแต่งขอบ วัดความหนา และเคลือบโคโรนาแล้ว ฟิล์มจะถูกม้วน ตัด และกลายเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปหลังจากผ่านการตรวจสอบ
