一、PVC压延配方简述

PVC压延配方设计时需要考虑：1.体系的的稳定性、2.体系对金属的粘附性、3.体系的相容性、4.体系的粘度（流动性），添加的助剂如不适合会严重影响压延生产，出现稳定性不足的分解粘轮、非稳定性不足的粘轮、包辊不良等导致生产出现气斑、针孔、光泽度不均匀，收缩不均匀等。

如何生产PVC压延，需对压延配方有足够的认识，这是做好压延生产的关键。

由于聚氯乙烯(PVC)的结构单元比聚乙烯(PE)多一个强吸电子的氯原子, 使氯原子形成负电离子, 而与氯原子相连的碳原子则成为正碳离子碳，这不仅使PVC 热稳定性差, 在热、光、氧、剪切力作用下很容易分解, 同时也增加了PVC树脂分子间作用力, 因而也增加了聚氯乙烯(RPVC)的熔融温度、熔体黏度及黏附性(粘金属), 而黏度及黏附性的增加, 意味着摩擦热的增加, 也就是增加了局部树脂热分解的可能性。

在压延生产中，PVC的热稳定性一直被大家重点对待，而忽视PVC粘附金属的本质。润滑剂是一种为改善PVC树脂的流动性而起润滑作用的物质，在塑料加工中具有重要的作用，是重要的塑料加工助剂之一。一般认为，润滑剂的配方设计主要是针对硬质PVC产品，对软质PVC产品，由于加入了大量的增塑剂，只需加入一些硬脂酸和石蜡即可，故具体的配方设计鲜见报道。但是，在软质PVC的实际生产中，往往要求材料具有较低的加工温度、良好的表面性能及生产过程的持续稳定，故润滑剂的配方设计不仅对硬质PVC的生产加工至关重要，而且在软质PVC的实际生产中同样也是非常关键的控制因素 

因此热稳定性是否可以满足经热性（温度和时间）要求；润滑性是否满足包辊性以及是否会出现润滑过少导致的剪切加强，物料分解，润滑过多导致塑化不良，产品表面光泽差等，这两点是压延正常生产的的核心。在实际生产过程中，倒L型四辊压延的第一积料情况尤为重要，是决定压延稳定生产的关键。实测第一积料（流动性特别好，物料发亮）的温度在200-205℃；较生地方（流动性不好，料较散出现破裂）的温度在160-180℃。

一般PVC压延使用的稳定剂的热稳定性无法承受（200℃以上，5min）而发生分解。生产薄制品，由于吃料慢，第一积料停留时间较长，如果积料过烂，温度会非常高，超出热稳定的承受范围，会出现持续粘轮或直接分解，导致无法正常生产，因此需控制第一积料，要生一点；而生产厚制品，由于吃料块，基本不会发生分解的风险，但如果积料过生，流动性和排气性能变差，会产生气斑、针孔。

1.OPE腊在配方中，没有起到润滑作用，反而与PVC链结合，提高了物料的内摩擦力，促进塑化，原理类似添加加工助剂ACR。

2.硬脂酸和复合稳定剂都有润滑作用，考虑到产品会后续印刷效果，硬脂酸添加量最大控制在0.2PHR。

3.复合稳定剂量增加：除很少程度提高稳定性，关键是它的内润滑作用，减少体系的内聚力，内润滑作用，减少PVC分子链的作用力，降低PVC的流动性，使料变生；量增多时，外润滑效果变得跟明显。由于产品较薄，辊隙较小，排气顺畅，产品表面无气斑等不良现象。

4.硬脂酸：在添加量不大、高温情况下，由于复合稳定剂的存在（复合稳定剂的极性大于硬脂酸,与PVC亲和力更强）导致硬脂酸体系中转变为外润滑，减少体系与辊筒的摩擦。

5、ACR用量的增加, PVC体系的塑化时间缩短, ACR具有促进PVC 熔融的作用。一方面, ACR黏附在PVC 粉料微粒上，有利于热及剪切力的传导, 从而缩短了塑化时间, 降低了塑化温度，促进PVC 粒子塑化；另一方面, 由于丙烯酸酯加工助剂硬度较大, 具有较强的粒子破碎能力,使PVC 粒子在短时间内破碎成初级粒子, 达到迅速熔融和塑化的目的。

6、ACR加入量的多少，对熔体强度和熔体粘度有较大影响。添加量越多，熔体黏度越高，造成夹杂在熔体里面的气泡在生产过程中无法正常排出。

在实际生产过程中，发现不同的颜料对生产过程有较大影响，特别是厚制品，有的颜色（蓝色）容易出现气斑和半针孔，有的不容易出现，主要原因酞菁颜料表面是非极性的，所以在体系中和粘结料的相互作用比较弱，相容性差，导致颜料分散体系的稳定性差，易絮凝、分层或析出。同时含有碱金属的复合稳定剂，体系中如含有重金属的颜料会更容易析出，导致体系的流动性和包辊性（金属剥离性）出现变化，导致生产问题；过程中还发现蓝色系生产一段时间后，容易粘附辊轮现象，这主要原因是体系中析出的酞菁颜料粘附在辊筒表面上，经热一段时间后，出现类似与PVC分解粘附，导致生产过程较其余颜色更容易出现问题。

二、PVC压延生产过程

2.1、压延过程中的塑性形变和弹性形变

流动：塑性形变（真实流动）；弹性形变（非真实流动）

时温等效性：改变温度效应相当于时间尺度的改变

生产时发现：降速后，两端没有积料时，料表面很亮（无积料压延，无能量存储，无弹性形变）

物料经过辊筒间隙，发生：1.压力变化，2.速度梯度，3.聚合物分子量分级效应。影响：1弹性；2.塑性（流动性）

2.2、压延生产过程的均一性 

1.各种填料、助剂在各设备工段无法到达均匀分散；

2.物料温度在各设备工段不均衡；

抛料更易引起分散不均匀和温度不均衡，由此会带来一系列问题。

3.分子取向程度（就是同一个点，正反面都是不均一） （放置在热水中，料会向正面自然卷曲）：积料的形状不一（很多是纺锤形）及不均匀散热（机架散热）

2.3、压延过程中温度的传递方向 

人们在实践中发现：低速运转时，热通常是由压辊向制品传递，而速度增加时，热反向传递，辊筒中部温度往往要比两端高，辊筒运转过程中, 受物料横向压力发生弯曲变形影响， 压延制品横向中部理应偏厚，但是，制品中部偏薄的现象却更频繁的出现。为了解定“ 热” 由辊筒流向物料或相反：采用了“ 临界速度”的术语。辊筒的临界速度就是指当辊筒表面线速度达到由于辊筒对熔料的挤压剪切摩擦而产生的热量等于塑料成型加工所需要热量时的速度。 

当辊筒表面线速度小于这一速度时辊筒需要加热；反之，当辊筒表面线速度大于这一速度时，辊筒不但不需要加热，反而需要冷却。因此，辊筒的临界速度也就是辊筒从需要外界加热到需要外界冷却的转折点。它主要与被加工材料的性能、制品的厚度、辊筒速比等有关。在不同条件下，辊筒的临界速度是不一样的。因此，一般用一个速度范围来表示。如压延硬聚氯乙烯塑料时，辊筒的临界速度范围是25~30米/分。软质PVC生产时，正常生产积料温度190℃左右，速度降低一段时间后，积料的温度有时只有160-170℃。

2.4、PVC树脂粉性质

无相变、无定形、强极性塑料

1. 电负性强，导致非常容易粘附金属（向金属、高温方向粘附）

2. 强极性、分子间作用力大，导致PVC软化问题和熔融温度高，一般需要160-200℃才能加工

3. 稳定性不好，易分解

4. 熔体粘度高（加工过程中的剪切作用，会导致摩擦热迅速增加）

5. 熔体强度小（延展性差），导致熔体容易破碎（PVC属于直链分子，分子链较短，熔体强度低

6. 熔体松弛慢，易导致制品表面粗糙、无光泽及鲨鱼皮等

7. 热胀冷缩（物体特性）

8. 分子链长，取向作用

9. 流动性差、剪切变稀（非牛顿流体，假塑型）

10.PVC树脂对热量和剪切力传递不强，形成的熔体不均匀

11.主链上有手性碳原子，也有微弱的结晶能力-氯原子电负性较大，分子链上相邻的氯原子互相排斥彼此错开排列，有利于结晶（这就解释了反增塑效应的原理）

2.5、非正常分子流动

2.6、积料对生产的影响 

积料旋转不佳，会使产品横向厚度不均匀、薄膜有气泡、硬片有冷疤。

存料旋转不佳的原因：

1.料温太低或由于配方导致物料流动性不佳

2.辊温太低

3.辊距调节不当

第一积料大小、生熟影响第二和第三积料的大小，导致厚度和圆周变化。

可通过适当调整第二积料大小，减少第一积料变化（更换模头等）对厚度和圆周的影响。

第二积料适当做大的好处：1使积料温度更均匀，减少热集聚影响；2、4点圆周更好控制（拐点外移）；3.减少第一积料的变化对第三积料的影响（通过第二积料缓和影响程度）；4.第二积料冒边很多（20cm左右或以上）时，第一积料的生料导致的缺边，由于第二积料的缓冲，到下轮的料缺失并不多，饵料跑偏减轻。

第三积料大小影响下轮吊料的高低及吊料的稳定性（1.积料的温度变化；2.辊筒接触积料的面积发生变化导致辊筒温度变化）

积料的作用：

有适当的积料可使薄膜光滑和减少气泡，而且胶片的致密性好，当会增大压延效应。此法适用于丁苯橡胶。

无积料法则相反，适用于可塑性较高的塑料或橡胶，如：天然橡胶。

2.7、车速对生产的影响

车速过高：

1.导致内摩擦剪切力及由此在辊隙间可能出现大量的“ 热集聚”，导致整个分子链取向（分子取向和松弛程度不一），引起展平不良（分子链取向程度不一样，导致回缩不同，圆周即使很好）和收卷包气（取向程度不一样，圆周即时控制很好，但由于部分点勒得很紧，导致气无法排出）

2.弹性势能增加（弹性形变变大），在设备中时物料内应力释放减少，熔体强度变小（熔体强度随熔体流动速率的升高而降低，速度越高，材料易熔垂，熔体强度也就低）熔体山水纹加重，表面更易不平整，影响后道印刷等。

（在一定范围内提高应力或应变速率会使流道中可逆弹性形变增加，使离模膨胀加重；降低聚合物熔体温度，是进入模口区的弹性应变增加，松弛时间延长也会是离模膨胀加剧）（弹性形变、松弛程度、熔体强度）

3.分离力变大，导致辊筒饶度变化，产生中高。

4.对金属剥离性产生影响，车速过快，横向料温由于“ 热集聚”的点以及散热作用，料在下轮不稳定，吊料波动，影响圆周，饵料易跑，引起圆周问题。（与PVC的金属剥离性的大小有关系）（第一积料也在高产速的情况下，变得不稳定，边缘易生）

5.车速高，虽然剪切力增加，但物料经热时间缩短，更容易引起积料和贴附在轮面上的物料的温度不均匀，使得混合体系中含有生料，产生深气斑；同时存在分子取向程度存在不一致。

2.8、饵料跑，圆周变化

出现饵料跑的原因：

1.物料（配方）产生的不同黏附性（碳酸钙含量、软硬度、润滑和析出，R4温度对料温的影响等）

2.熔体强度：熔体强度低，导致产品不耐拉；有缺陷的地方，稍微一拉，缺陷更大（碳酸钙、润滑、软硬度）

正常碳酸钙含量越高，饵料跑得越严重（1.熔体强度变差，不耐拉；2.料与金属黏附性能变差，不稳定。）

3.被黏附表面是否干净以及表面温度（让物料比较正常通过）（下轮表面及引取轮表面）

不干净导致R4处吊料不稳定，波动大；第一引取轮脏可以等同引取轮速度会产生波动，导致料出现一顿一顿的现象，影响吊料平稳性。适当增加或减少R4温度，平衡料与下轮的粘附力。

一号引取轮表面是否干净，不结的表面，会是薄膜不能顺利通过此轮子，间接影响物料在下轮吊料是否正常。

4.积料、剪切问题；

调整：让积料边上圆润，这样才耐拉  1.第一积料小一点烂一点，边上不要有生料；2.第二、三积料冒出来一点，适当做大（第一积料边上下来的生料在第二积料补充和塑化（流动性）的均一；3.主机速比小一点，减少间隙，增强剪切；

积料太小，导致旋转更厉害，剪切热变大，很容易变得不均衡，影响R4吊料的稳定性，可适当增加第三积料的大小；

积料大时，辊轮接触积料的面积变大，辊轮的温度被迫上升，下轮吊料上升，可能会出现吊料不稳定，容易晃动。

5.吊料位置不适当易出现上下晃动（特别是边缘位置）：适当增加或降低拉比，较少波动。

6.速度：高速生产时，易发生饵料跑的问题，吊料不稳定。

额外解决措施：引取轮处使用导轮压住，减少跑动

对于薄制品：混炼过度，料更容易黏附金属，易在下轮晃动，导致饵料跑动；混炼不足，料的熔体强度不够，不耐拉，导致饵料跑。

2.9、冷气斑，半针孔

影响因素：

1.R1、R2、R3、R4速度、速差(控制第一积料，适度旋转，加强第一排气，减少对第二、三积料影响）以及主机后道的拉比

速比大时，物料对辊筒贴覆好，过大将产生包辊现象，制品厚度不均，产生过大的内应力，使制品的尺寸收缩率增大；反之，速比过小，物料吸辊性差，容易夹杂气泡使制品出现气泡。

主速过快，料经热时间变短，料的温度易不均匀，导致料中含有生料，导致冷气斑。12#2018年A轧电机故障，此条线降速生产，冷气斑较之前减少很多。

2.第一积料大小及生熟程度

3.第二、三积料大小和形状(主要是辊轮的中高度和交叉程度不一样影响）

每个机器都有一个合适的第三积料大小，有时第三积料不能过小（1.过小旋转加快，导致气被包进去，导致大量气斑；同时由于控制的因素，导致第一积料大小和生熟发生变化，影响第三积料大小，导致半针孔；升降速导致第三积料大小变化），第三积料无法不小时，必须各段生产稳定，保证第一积料大小和生熟基本不变。

第三积料大小的均匀性会严重影响生产是否顺畅，9#2017年生产厚制品，高聚合度的订单，在通过调整中轮间隙油压，使第三积料大小变得非常均匀，生产变得正常。

4.辊轮温度、温差

辊筒温度设定差异性过大，积料温度被低温辊筒降低，导致积料流动变差，旋转出现问题，中间易夹杂生料，导致半针孔。

聚合度越大，加工条件越苛刻，辊筒温度越高，温差越小。

为平衡下轮吊料高低，可加大提高中轮温度，降低下轮温度，保证物料流动性

5.料的塑化程度（加工助剂PA-40，加多了，PVC链间作用力增强，气包在里面出不去）

6.配方中的滑性

金属辊筒上附有析出物，物料对辊筒包覆不好，容易夹入空气。此时应该立即清理辊筒，清除析出物。

配方中每一种填料或助剂混合、相容性不好时，都会有析出的倾向

外润滑太多：润滑多或物料相容性差，辊轮对物料的剪切力降低，剪切热变少，流动性变差，排气不畅

（珠光粉产品，直接在万马力添加，主机表面析出严重，冷气斑较多；在高搅机添加，析出减少，冷气斑变少；）

外润滑不足：太粘附轮子，对金属剥离性差，气包在里面排不出去

配方、填料/颜料对物料的粘度影响程度（流动性），相容性和作用力大小（熔体强度：剪切热影响流动性），还有对金属剥离性的影响（包辊性问题）

蓝色料易出现气斑：酞菁颜料表面是非极性与PVC相容性差，同时析出在辊筒表面的颜料长时间后碳化产生粘轮 ，白色硅胶轮上有 颜色析出，产品容易有冷气斑。 ）填料一般对析出有较好的抑制作用。这是因为它们对辊筒产生研磨作用, 从而将析出物吸附走。

生产时发现：稳定剂外润滑差时，料容易粘附主机，冷气斑和半针孔的问题比较多

7.辊轮表面材质

不同材质对PVC的粘附力不一样

8.辊轮表面粗糙度，影响排气顺畅度（往复牵引抛光、 vapor honing气相珩磨）

生产厚制品时，部分厂家会喷砂研磨辊轮，使辊轮表面变得粗糙

在注塑生产时，抛光度太高会致使模内产生真空，从而使使制品吸附于模具内壁，另一方面，抛光度太低也会造成脱模困难（对于压延，辊轮太光，粘附性加强，排气性变差；辊轮太毛糙，容易粘料）

表面粗糙度形成的原因主要有：1.加工过程中的刀痕；2.切削分离时的塑性变形；3刀具与已加工表面间的摩擦；4.工艺系统的高频振动。无论采用哪种加工方法所获得的零件表面，都不是绝对平整和光滑的，放在显微镜（或放大镜）下观察，都可以看到微观的峰谷不平痕迹。因此新设备生产时会产生排气不畅问题及分子流动取向问题，导致收卷或存储时出现问题

9.进入主机的物料情况

物料温度（流动性）是否达到要求，温度是否均匀（中间是否有冷料），且冷料是否可以主机温度和剪切热达到生产需求。

10.设备问题

是否有设备温度导致一些油压表面上看没有问题，但由于力的分散，导致油压间接变化，导致轮子变形出现变化，导致第三积料形状发生变化，导致半针孔

综上：在PVC配方析出和黏附性正常的时候，只要保证物料的流动性（温度或加工助剂）正常，冷气斑和半针孔的问题基本可以解决，生产条件和各段控制并不需要那么严格。

2.10收卷包气 

影响因素：

1.收卷张力：导致料对轮子的贴附性发生变化，收卷松紧，排气性能

2.收卷温度：料温太低时，软质PVC较硬，与轮子的贴附性变差，易出现由于气泡变大，导致打折，温度高一点情况会好转很多；但温度也不能太高，太高容易翘边。

3.积料流动方向因为辊筒发生诡异变化

导致的原因：1.吹气大小、位置不真确；2.轮子表面形貌沟壑引起的流动方向变化；3.设备排布如引起轮到压花轮之间的相对位置不对，导致进压花的料有泡泡，影响温度的均匀性，导致收卷应力不同，收卷出现包气打折等。

4. 温度是否均匀：

包含：1.辊筒温度的均匀性；2.料温是否均匀（是否有热集聚点）；3.吹气影响等导致分子取向程度不一样的因素。内应力不同，部分点勒得比较紧。

5.产品规格（厚度、门幅、软硬度）生产比较薄，比较硬的产品，更容易有包气打折

原因：

1.产速较快，静电大，料的静电与收卷辊筒之间形成排斥，易鼓泡导致打折。

厚制品，虽然产速跟薄制品产速差不多，由于厚制品自重大，静电荷斥力小于制品自重，影响程度就小很多。

2.料薄，产速快，无法让冷却轮温度提升，导致料偏冷。

3.料硬，稍微有点外力一蹭就会打折，没有韧性。

综上：贴附性、分子取向、静电作用三个作用共同影响，不同规格制品，三个因素的影响因素不同。

2.11、中轮

交叉：

交叉越大，除会引起两边厚度变大，降低中高；还会使分离力变小（轧钢原理），降低中高；以及2、4点变小。

间隙消除：

间隙消除油压设置大小会影响中轮形变（影响中高、中低），从而影响第二、三积料形状，尤以第三积料最为明显。

在正常生产时交叉量越大，说明辊筒之间的间隙变化程度加大，导致补偿加大，而辊筒间隙变化和补偿变化不吻合，导致三高两低的现象越来越严重，第三、第二积料的形状（不是大小，而是大小的均匀性）发生变化，导致生产异常。

每一种规格的产品在一定的速度、速比生产下产生的分离力（变化）、中轮的中高度（定值）、轮子自重（定值）的形变，应该调整、复配中轮的间隙消除油压（可变值），通过中轮的形变，更好地控制积料的形状。

2.12、三高二低

原因：

分离力：迫使辊筒沿轴向长度发生弯曲弹性形变，使辊筒间的距离在中心最大，而向两边逐渐减小, 形成腰鼓形。

散热：压延机辊筒轴向散热速度的差异, 影响料片两边的加工温度往往偏低。

缩边：牵引冷却过程中，两端( 尤其是边部3-5cm范围更明显) 较易早冷收缩，即人们常称的“缩边”现象。

这种解释能较合理地说明：为什么没有轴交叉,没有辊弯曲、甚致连辊筒中高度都没有的压延机，生产的膜片同样存在“三高两低”。(“中高”由辊筒挤压形变产生，“边高”因边缩和辊筒边缘散热而得)

设备上可通过压延机辊筒研磨方法使辊筒在两边近中区略有凹下。

加强因素：

交叉越大，三高二低越严重（辊筒轴线交叉曲线与辊筒挠度差曲线之间的差异，因此辊筒轴线交叉对辊筒挠度的补偿也非完全补偿，这使得辊筒交叉压延所获得的制品在横截面上往往产生厚度上的“两高三低” ，呈不均匀的马鞍形，这种现象通常称为U 形效应。同时, 辊筒轴线互相交叉后，对压延制品产生扭转作用， U 形效应与压延扭转作用会随辊筒轴线交叉角甲的增大而增大，因此通常将辊筒的轴线交叉角限制在2度以内）

减弱因素：

1. 制品中高大一点

2. 积料（特别是第二积料）大一点，使积料旋转不一导致在此点的拐点外移。（在2，4点的温度集聚。温度高，辊筒膨胀，此处厚度变薄）（纺锤形：积料越小，旋转越厉害；两端的积料旋转最厉害，但由于散热作用，导致厚度反而大）

3. 提高中轮温度，做高第二积料温度，使积料温度随积料大小和旋转（纺锤形）影响降低，减少温度的不统一；同时中轮温度升高，与PVC料边缘接触的辊筒温度升高，辊筒膨胀，厚度变薄，减少交叉使用量，还可以使由于边缘效应导致的拐点外移，使2，4点没那么低了（中轮温度升高，对第二积料中间温度影响不大，对边缘影响较大）（2017.3 6#生产时，中轮温度比正常上升15℃，两端圆周变小，塌下去了，基本无法调整，同时下轮吊料特别高）

4. 速比靠近（特别是上轮和中轮速比）减少积料旋转速度，减少由于旋转造成的积料温度偏差过大

5. 摇摆位置，使第一积料生熟均匀。

为什么门幅越宽，三高二低会越严重

门幅越宽，第二积料纺锤形越严重，越易出现拐点（拐点的定义：积料的纺锤形严重，近中区和近边区之间，由于积料旋转速度不一导致的热量不一，边缘又由于设备散热以及生产时拉伸刀子的缩边，引起的一个较小的区域） 

三、压延原理

1.材料平衡     投料量=出料量

2.后一辊速度总大于前一辊速度

3.辊筒间的速度差尽量小

4.片材的质量与两辊间的存料情况有关

5.厚度的控制依赖于剥离辊的速度调节和压延辊筒间隙的调节

四、压延膜的特性和用途

 PVC压延膜是通过压延工艺制得的，压延是将受热的聚氯乙烯塑料通过一对或多对相向旋转的水平辊筒的间隙，使物料承受挤压、延展作用，而成为具有一定厚度、宽度和表面光滑的薄型制品的过程。聚氯乙烯压延薄膜在塑料棚膜中占有重要的位置，此外其在盐田苫盖、工业包装、电工绝缘、充气膜制品、灯箱广告、工程防水、日用品包装等方面都有着广泛的应用。

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文章来源：青岛赛诺      编辑：青岛赛诺 

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