一种薄膜拉伸试验方法与流程

本发明涉及薄膜拉伸技术领域，特别是涉及一种薄膜拉伸试验方法。

背景技术：

随着国内工业技术的发展，薄膜种类与差异化产品的类型越来越多，尤其是双向拉伸薄膜，性能远优于流延、吹塑等类型膜，因此，越来越多的生产厂家愿意投资拉伸线生产双向拉伸薄膜。但是拉伸线一般设备巨大，用于研发试验投入损耗太大，因此许多国内大型薄膜厂家都会采购专门的离线薄膜拉伸设备用于研发。目前，大多数离线薄膜拉伸设备设计者更注重于拉伸结构的设计，确保夹具能够牢固地夹住铸片，薄膜能够在设定的温度下稳定拉伸，而忽略了定型对薄膜性能的重要性。

薄膜在经过拉伸后分子链被拉直，取向规整，若不进行结晶定型，薄膜再次受热时分子链自动卷曲收缩严重，因此，双线拉伸薄膜在横拉段有一个重要工序叫做结晶定型，是指拉伸后的薄膜在高温环境下快速发生热结晶，使受拉伸的分子链被及时地固定，提高薄膜的结晶性、热稳定性以及力学性能等。

目前，现有的薄膜拉伸试验机均只有拉伸步骤，无法将拉伸完的薄膜进行及时定型，导致通过这些实验获得的薄膜样品与实际生产的薄膜产品性能有较大的差异，对生产的指导意义较小。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种薄膜拉伸试验方法，能完全模拟薄膜拉伸、定型与冷却的全过程，减小实验获得的薄膜样品与实际生产的薄膜产品性能差异，提高试验结果对生产的指导意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种薄膜拉伸试验方法，其通过薄膜拉伸试验机进行，所述薄膜拉伸试验机包括壳体、隔板、加热装置和薄膜拉伸夹持装置，所述隔板为四块，四块所述隔板可上下移动地设置在所述壳体的中部，并将所述壳体分割成铸片安装箱体、薄膜拉伸箱体、薄膜定型箱体、薄膜冷却箱体和薄膜取出箱体，所述薄膜拉伸箱体、所述薄膜定型箱体及所述薄膜冷却箱体分别与所述加热装置相连通，所述薄膜拉伸夹持装置可移动地设置在所述壳体的内部，其试验方法包括以下步骤：

采用挤出铸片机挤出薄膜厚片；

选取铸片卷中间的均匀部位，裁切出方形铸片；

将裁切好的铸片夹持在所述薄膜拉伸夹持装置上；

移动所述薄膜拉伸夹持装置，使其依次经过所述铸片安装箱体、所述薄膜拉伸箱体、所述薄膜定型箱体、所述薄膜冷却箱体和所述薄膜取出箱体；

取出拉伸后的薄膜。

优选地，所述薄膜拉伸箱体内加热区的温度为100～125℃，预热时间为30～150s，纵向拉伸比为3～4倍，横向拉伸比为3～4倍。

优选地，所述薄膜定型箱体内加热区的温度为180～250℃，定型时间为10～30s，定型后薄膜夹持装置松弛0～10％；

所述薄膜冷却定型箱体内加热区温度为25～50℃，冷却时间为5～15s。

优选地，挤出薄膜厚片采用双螺杆挤出铸片机挤出，挤出机的挤出温度为200～280℃，模头温度为240～280℃，挤出机的挤出量为10～20kg/h，冷鼓转速为1～4m/min，最终收卷成厚度为100～250μm的铸片卷。

优选地，所述加热装置包括加热风机，所述加热风机通过风管分别连接所述薄膜拉伸箱体、所述薄膜定型箱体及所述薄膜冷却箱体。

优选地，所述加热装置还包括分别设置在所述薄膜拉伸箱体、所述薄膜定型箱体及所述薄膜冷却箱体内的出风板，所述出风板包括相对且相间隔设置的两块出风板本体，所述出风板本体上设有出风孔，所述薄膜拉伸夹持装置沿两块所述出风板本体之间移动。

优选地，所述薄膜拉伸夹持装置包括两个平行设置的横向滑杆和两个平行设置的纵向滑杆，两个所述横向滑杆与两个所述纵向滑杆呈井字形交错设置，且其交错处通过双向滑块连接，相邻的两个所述双向滑块之间设有支架，所述支架上设有夹具。

优选地，包括分别对应所述横向滑杆的两端及所述纵向滑杆的两端的四个可转动导杆，所述导杆的两端设有反向螺纹，且其螺纹上分别连接有固定滑块，所述横向滑杆及所述纵向滑杆的两端分别同其相对应的所述导杆上的所述固定滑块连接。

优选地，所述导杆沿其长度方向依次包括第一螺纹段、中间段和第二螺纹段，所述第一螺纹段及所述第二螺纹段的螺纹方向相反，所述第一螺纹段及所述第二螺纹段的两端分别设有限位块。

优选地，所述箱体的底部设有滑轨，所述滑轨上滑动连接有移动座，所述移动座上设有支撑杆，所述支撑杆的上端连接所述薄膜拉伸夹持装置。

本发明实施例的一种薄膜拉伸试验方法，与现有技术相比，其有益效果在于：通过在薄膜拉伸后继续在薄膜定型箱体内定型、在薄膜冷却箱体内冷却，使得薄膜拉伸后可以在最佳温度下连续定型与冷却，从而完全模拟双向拉伸薄膜的拉伸、定型与冷却的全过程，减小了实验获得的薄膜样品与实际生产的薄膜产品性能差异，提高了试验结果对生产的指导意义。本发明结构简单，使用效果好，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的薄膜拉伸试验流程图。

图2为本发明的薄膜拉伸试验机的主视图。

图3为本发明的薄膜拉伸试验机的俯视图。

图4为本发明的薄膜拉伸试验机的薄膜拉伸夹持装置的结构示意图。

其中：1-壳体，11-铸片安装箱体，12-薄膜拉伸箱体，13-薄膜定型箱体，14-薄膜冷却箱体，15-薄膜取出箱体，2-隔板，3-薄膜拉伸夹持装置，31-横向滑杆，32-纵向滑杆，33-导杆，34-限位块，35-双向滑块，36-支架，37-夹具，38-固定滑块，4-滑轨，5-移动座，6-支撑杆，7-出风板，8-出风孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2-3所示，本发明实施例优选实施例的一种薄膜拉伸试验方法，其通过薄膜拉伸试验机进行，所述薄膜拉伸试验机包括壳体1、隔板2、加热装置和薄膜拉伸夹持装置3，所述隔板2为四块，四块所述隔板2可上下移动地设置在所述壳体1的中部，并将所述壳体1分割成铸片安装箱体11、薄膜拉伸箱体12、薄膜定型箱体13、薄膜冷却箱体14和薄膜取出箱体15，优选地，所述隔板2包括相对设置的两个基础层，所述基础层为金属，两个所述基础层之间填充有隔热层，所述隔热层的材质为硅胶发泡材料，具体为可耐250℃高温的高隔热硅胶发泡材料组成。所述薄膜拉伸箱体12、所述薄膜定型箱体13及所述薄膜冷却箱体14分别与所述加热装置相连通，所述薄膜拉伸夹持装置3可移动地设置在所述壳体1的内部。

本实施例中，所述加热装置包括加热风机(图中未标出)，所述加热风机通过风管分别连接所述薄膜拉伸箱体12、所述薄膜定型箱体13及所述薄膜冷却箱体14。在试验时，薄膜拉伸夹持装置3先在所述铸片安装箱体11安装裁切好的铸片，然后再依次向所述薄膜拉伸箱体12、所述薄膜定型箱体13和所述薄膜冷却箱体14移动进行拉伸、定型与冷却，最后在所述薄膜取出箱体15取出样品即可，由于所述薄膜拉伸区、所述薄膜定型区及所述薄膜冷却区的温度差异较大，所述风机需设置三个，即对应所述薄膜拉伸箱体12、所述薄膜定型箱体13及所述薄膜冷却箱体14各设置一个所述加热风机。

另外，为方便对所述薄膜拉伸夹持装置3上的样品进行加热，所述加热装置还包括分别设置在所述薄膜拉伸箱体12、所述薄膜定型箱体13及所述薄膜冷却箱体14内的出风板7，所述出风板7包括相对且相间隔设置的两块出风板本体，所述出风板本体上均布有若干出风孔8，所述薄膜拉伸夹持装置3沿两块所述出风板本体之间移动，不仅保证了加热效率，也保证了样品的均匀受热。

请参阅附图3，本实施例中，所述薄膜拉伸夹持装置3包括两个平行设置的横向滑杆31和两个平行设置的纵向滑杆32，两个所述横向滑杆31与两个所述纵向滑杆32呈井字形交错设置，且其交错处通过双向滑块35连接，相邻的两个所述双向滑块35之间设有支架36，所述支架36上设有夹具37，所述支架36为可伸缩支架。夹持时直接使用所述夹具37夹紧铸片即可，在拉伸时两个所述纵向滑杆32及两个所述横向滑杆31均朝远离的方向移动，从而实现拉伸。具体地，所述薄膜拉伸夹持装置3还包括分别对应所述横向滑杆31的两端及所述纵向滑杆32的两端的四个可转动导杆33，所述导杆33的两端设有反向螺纹，且其螺纹上分别连接有固定滑块38，所述横向滑杆31及所述纵向滑杆32的两端分别同其相对应的所述导杆33上的所述固定滑块38连接。为方便描述，所述导杆33沿其长度方向依次包括第一螺纹段、中间段和第二螺纹段，所述第一螺纹段及所述第二螺纹段的螺纹方向相反。下面以两个所述纵向滑杆32为例进行说明，并分别定义两个所述纵向滑杆32为第一纵向滑杆和第二纵向滑杆，所述第一纵向滑杆的两端分别连接相对的两个所述导杆33上每一个所述导杆33上的一个所述固定滑块38，所述第二纵向滑杆的两端分别连接相对的两个所述导杆33上每一个所述导杆33上的另一个所述固定滑块38，拉伸时所述导杆33转动，每个所述导杆33上的两个所述固定滑块38沿所述导杆33朝远离的方向移动，从而实现了拉伸，需要回位时反向转动所述导杆33即可。两个所述横向滑杆31的运动方式相同，此处不再赘述。同时，为避免所述固定滑块38滑出所述导杆33，所述第一螺纹段及所述第二螺纹段的两端分别设有限位块34，使得所述固定滑块38只能在所述限位块34内移动。

本实施例中，所述箱体1的底部设有滑轨4，所述滑轨4上滑动连接有移动座5，所述移动座5上设有支撑杆6，所述支撑杆6的上端连接所述薄膜拉伸夹持装置3，从而方便所述薄膜拉伸夹持装置3在所述壳体1内的移动。所述壳体1可以为一个整体，也可以是所述壳体包括设置在所述铸片安装箱体的铸片安装箱体11、所述薄膜拉伸箱体的薄膜拉伸箱体12、所述薄膜定型箱体的薄膜定型箱体13、薄膜冷却箱体的薄膜冷却箱体14和薄膜取出箱体的薄膜取出箱体15。

本实施例中，为方便控制，实现智能化，所述薄膜拉伸试验机还包括驱动机构(图中未画出)，所述驱动机构分别连接所述隔板2和所述薄膜拉伸夹持装置3，用于驱动所述隔板2及所述薄膜拉伸夹持装置3的移动、驱动所述薄膜拉伸夹持装置3的启停。该驱动机构可以是现有的任意机构，此处不再列举。

请参阅附图1，本发明的试验方法包括以下步骤：

采用挤出铸片机挤出薄膜厚片。挤出薄膜厚片采用双螺杆挤出铸片机挤出，挤出机的挤出温度为200～280℃，模头温度为240～280℃，挤出机的挤出量为10～20kg/h，冷鼓转速为1～4m/min，最终收卷成厚度为100～250μm的铸片卷。；

选取铸片卷中间的均匀部位，裁切出方形铸片。所述铸片的尺寸根据实际情况选择，本发明以120×120mm为例进行说明；

将裁切好的铸片夹持在所述薄膜拉伸夹持装置3上，夹持时采用所述夹具37夹持在铸片的四侧；

移动所述薄膜拉伸夹持装置3，移动时使用所述驱动机构进行移动，使其依次经过所述铸片安装箱体11、所述薄膜拉伸箱体12、所述薄膜定型箱体13、所述薄膜冷却箱体14和所述薄膜取出箱体15，其中：

所述薄膜拉伸箱体12内加热区的温度为100～125℃，预热时间为30～150s，纵向拉伸比为3～4倍，横向拉伸比为3～4倍；

拉伸完成后所述薄膜拉伸夹持装置3移动至所述薄膜定型箱13内，所述薄膜定型箱体13内加热区的温度为180～250℃，定型时间为10～30s，定型后薄膜夹持装置3松弛0～10％；

定型完成后所述薄膜拉伸夹持装置3移动至所述薄膜冷却定型箱14，所述薄膜冷却定型箱体14内加热区温度为25～50℃，冷却时间为5～15s；

冷却后将所述薄膜拉伸夹持装置3移动至所述取出箱15中，取出拉伸后薄膜，完成薄膜拉伸试验。

基于上述技术特征的薄膜拉伸试验方法，通过在薄膜拉伸后继续在薄膜定型箱体13内定型、在薄膜冷却箱体14内冷却，使得薄膜拉伸后可以在最佳温度下连续定型与冷却，从而完全模拟双向拉伸薄膜的拉伸、定型与冷却的全过程，减小了实验获得的薄膜样品与实际生产的薄膜产品性能差异，提高了试验结果对生产的指导意义。本发明结构简单，使用效果好，易于推广使用。

采用本试验机与试验方法制得的试验样品结晶度、力学性能、雾度、收缩率等性能与双向拉伸生产线生产的产品性能非常相似，可作为双向拉伸薄膜的配方与工艺研究的设备与方法，下面以几组具体试验进行对比说明。

实施例1

1)以聚酯切片为原料，采用双螺杆挤出铸片机挤出薄膜厚片，所述挤出机的挤出温度为260～280℃，模头温度为280℃，挤出机的挤出量为15kg/h，冷鼓转速为3.25m/min，最终收卷成厚度为220μm的铸片卷。

2)选取铸片卷中间均匀部位，裁切成120×120mm大小的方形铸片。放置在薄膜拉伸装置的薄膜夹持装置上，控制夹具37夹紧铸片的四条边。将拉伸装置滑动到拉伸箱内，箱内加热区的温度设置为105℃，预热时间为80s，纵向拉伸比为3.5倍，横向拉伸比为3.5倍。

3)拉伸完成后将拉伸装置滑动至定型箱内，箱内加热区温度设置为240℃，定型时间为20s。

4)定型后将拉伸装置滑动至冷却箱内，箱内加热区温度设置为35℃，冷却时间为10s。

5)冷却后将拉伸装置滑动至取出箱中，取出拉伸后薄膜，完成薄膜拉伸试验，得到厚度为18μm的薄膜。

实施例2

1)以聚酯切片为原料，采用双螺杆挤出铸片机挤出薄膜厚片，所述挤出机的挤出温度为260～280℃，模头温度为280℃，挤出机的挤出量为15kg/h，冷鼓转速为3.25m/min，最终收卷成厚度为220μm的铸片卷。

2)选取铸片卷中间均匀部位，裁切成120×120mm大小的方形铸片。放置在薄膜拉伸装置的薄膜夹持装置上，控制夹具37夹紧铸片的四条边。将拉伸装置滑动到拉伸箱内，箱内加热区的温度设置为105℃，预热时间为80s，纵向拉伸比为3.5倍，横向拉伸比为3.5倍。

3)拉伸完成后将拉伸装置滑动至定型箱内，箱内加热区温度设置为240℃，定型时间为50s。

4)定型后将拉伸装置滑动至冷却箱内，箱内加热区温度设置为35℃，冷却时间为10s。

5)冷却后将拉伸装置滑动至取出箱中，取出拉伸后薄膜，完成薄膜拉伸试验，得到厚度为18μm的薄膜。

实施例3

1)以聚酯切片为原料，采用双螺杆挤出铸片机挤出薄膜厚片，所述挤出机的挤出温度为260～280℃，模头温度为280℃，挤出机的挤出量为15kg/h，冷鼓转速为3.25m/min，最终收卷成厚度为220μm的铸片卷。

2)选取铸片卷中间均匀部位，裁切成120×120mm大小的方形铸片。放置在薄膜拉伸装置的薄膜夹持装置上，控制夹具37夹紧铸片的四条边。将拉伸装置滑动到拉伸箱内，箱内加热区的温度设置为105℃，预热时间为80s，纵向拉伸比为3.5倍，横向拉伸比为3.5倍。

3)拉伸完成后将拉伸装置滑动至定型箱内，箱内加热区温度设置为180℃，定型时间为50s。

4)定型后将拉伸装置滑动至冷却箱内，箱内加热区温度设置为35℃，冷却时间为10s。

5)冷却后将拉伸装置滑动至取出箱中，取出拉伸后薄膜，完成薄膜拉伸试验，得到厚度为18μm的薄膜。

实施例4

1)以聚酯切片为原料，采用双螺杆挤出铸片机挤出薄膜厚片，所述挤出机的挤出温度为260～280℃，模头温度为280℃，挤出机的挤出量为15kg/h，冷鼓转速为3.25m/min，最终收卷成厚度为220μm的铸片卷。

2)选取铸片卷中间均匀部位，裁切成120×120mm大小的方形铸片。放置在薄膜拉伸装置的薄膜夹持装置上，控制夹具37夹紧铸片的四条边。将拉伸装置滑动到拉伸箱内，箱内加热区的温度设置为105℃，预热时间为80s，纵向拉伸比为3.5倍，横向拉伸比为3.5倍。

3)拉伸完成后将拉伸装置滑动至定型箱内，箱内加热区温度设置为240℃，定型时间为20s，定型后薄膜拉伸装置纵横向均松弛5％。

4)定型后将拉伸装置滑动至冷却箱内，箱内加热区温度设置为35℃，冷却时间为10s。

5)冷却后将拉伸装置滑动至取出箱中，取出拉伸后薄膜，完成薄膜拉伸试验，得到厚度为18μm的薄膜。

对比例1

1)以聚酯切片为原料，采用双螺杆挤出铸片机挤出薄膜厚片，所述挤出机的挤出温度为260～280℃，模头温度为280℃，挤出机的挤出量为15kg/h，冷鼓转速为3.25m/min，最终收卷成厚度为220μm的铸片卷。

2)选取铸片卷中间均匀部位，裁切成120×120mm大小的方形铸片。放置在薄膜拉伸装置的薄膜夹持装置上，控制夹具37夹紧铸片的四条边。将拉伸装置滑动到拉伸箱内，箱内加热区的温度设置为105℃，预热时间为80s，纵向拉伸比为3.5倍，横向拉伸比为3.5倍。

3)拉伸装置退出，取出薄膜，完成薄膜拉伸试验，得到厚度为18μm的薄膜。

对比例2

薄膜双向拉伸生产线上同样原材料、挤出温度、拉伸倍率下的聚酯薄膜。

将上述实施例1-3和对比例1-2所制备的薄膜分别检测结晶度、拉伸强度及雾度，具体结果如表1所示。

表1薄膜性能测试结果

对比例2是双向拉伸生产线获得的产品，对比例1是普通拉伸试验机获得的样品，可见，普通拉伸试验机拉伸的薄膜性能与生产产品相比，力学性能较小，结晶度偏低，雾度偏低，且收缩率极大，两者差异较大。但是根据实施例1-4，拉伸后的薄膜立刻定型，力学性能与结晶度明显提升，薄膜的雾度发生变化，与生产产品的性能极为接近。尤其是实施例4，定型后滑杆回移使薄膜发生5％的松弛，薄膜的热收缩性发生显著变化，可充分模拟双向拉伸薄膜生产线在横拉定型后进行松弛处理的过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。