一種基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法與流程

本發明涉及聚酰亞胺薄膜制造技術，具體為一種基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法，聚酰胺酸樹脂從模頭擠出后在風壓作用下貼附于擠出模頭底端唇壁、再流涎到鋼帶上成為聚酰胺酸液膜，以獲得厚度均勻、表面光滑的流涎厚片。

背景技術：

聚酰亞胺薄膜是具有高強度、高韌性、耐磨耗、耐高溫、防腐蝕等優異性能的高分子材料，是制作各種中高檔電工電子元器件的主要絕緣材料，廣泛應用于電工電子行業。目前聚酰亞胺薄膜的制造工藝是以聚酰胺酸樹脂溶液為原料，在流涎機上流涎得到具有自支撐性的聚酰胺酸薄膜，再經過加熱拉伸、亞胺化、冷卻定型處理得到聚酰亞胺薄膜。

隨著下游應用產品輕、薄及高可靠性設計要求，市場需求的薄膜厚度規格趨于薄型化，對其厚度均勻性、表面粗糙度等性能提出了更高的要求。

薄膜制造過程中對高聚物聚酰胺酸樹脂溶液或熔體進行流涎或擠出成型，液膜在高溫或者冷卻處理過程中固化成厚片，即具有自支撐性的薄膜。例如聚酰亞胺薄膜制造時，常規工藝是聚酰胺酸樹脂通過刮板式流涎嘴或者擠出模頭在鋼帶上成型液膜，進入烘箱高溫干燥處理形成自支撐聚酰胺酸薄膜，之后通過縱、橫兩個方向拉伸及高溫爐亞胺化處理形成聚酰亞胺薄膜。

目前自支撐聚酰胺酸薄膜在擠出成型過程中因聚酰胺酸樹脂粘度較高、擠出壓力不穩定、計量泵脈沖波動較大等原因，導致厚片橫向厚度均勻性較差，也造成膜卷外觀平整性差。現有技術條件下，即使采用擠出壓力模頭實施溶液流涎工藝，同樣難以調節厚膜厚度的精度，容易在膜表面形成條紋(一般稱為口模條紋或模頭唇印)。特別是為制備薄型薄膜、擠出量較小的情況下，模頭唇口外壁容易出現掛料結皮的異常，導致無法正常生產。即使樹脂溶液經模頭唇口間隙直接流涎至支撐體表面時，也難以獲得厚度均勻性較高、表面光滑的厚膜產品，導致后其所得的聚酰亞胺薄膜產品質量無法進一步提高。

為提高液膜厚度均勻性現已有多種方案，有的是通過擠出模頭改善薄膜厚度均勻性，如中國發明專利“溶液流延設備和溶液流延方法”(公告號CN101264650 B，公告日：2012.08.08)公開了改進模頭兩側內部流道結構以解決溶液液膜表面質量，并對流延法的溶液供給速率給出參考值，但是采用該方法所得薄膜在寬度方向的厚度差值最高達3μm，薄膜厚度目標值高達±1.5μm，難以用于改進薄型薄膜厚度均勻性。中國發明專利申請“溶液流延方法和設備”(公告號CN 101284411 A，公告日：2008.10.15)引入振動檢測裝置檢測減壓室內氣壓變化，將抑制性振動施加至流延流道厚度方向上，消除流延液膜產生的異常振動，改善薄膜厚度均勻性；但是其結構復雜，檢測精度要求較高，投入成本增加。中國發明專利申請“流延單元，涂料涂覆方法和溶液流延方法”(公告號CN 101274471 A，公告日：2008.10.01)也是通過改進模頭兩側內部流道結構解決溶液液膜厚度不均、剝離異常等表面質量問題，同樣存在模頭結構復雜、投入成本較高的問題。

另一類方案主要是改進擠出模頭以改善液膜表面質量，如中國發明專利申請“溶液流延方法和溶液流延設備”(公告號CN 101434705 A，公告日：2009.05.20)通過改進擠出模頭材質和性能、流道類型、流道表面拋光精度、唇口寬度方向平直度以及模頭唇口間隙調節范圍和唇口邊緣角度改善薄膜表面質量，并且要求模頭唇口邊緣位置配置有硬化層，在此基礎上流延出沒有條紋的均勻流延膜，其雖能一定程度上改善薄膜表面質量和厚度均勻性，但是其模頭改進要求較高、涉及工藝調節參數較多，應用于工業化生產中成本較高。中國發明專利“溶液流延方法”(公告號CN 101151133 B，公告日：2006.03.24)提出對擠出模頭材質和性能、流道表面拋光精度、唇口寬度方向平直度以及模頭唇口間隙調節范圍和唇口邊緣角度的要求，以改善薄膜表面粗糙度、均勻性等，但是其對擠出模頭要求較高、涉及工藝調節參數較多，成本較高，難以用于工業化生產。

還有方案提出調節擠出模頭改進樹脂溶液流涎膜質量，如中國發明專利申請“溶液制膜用流延模頭”(公告號CN 1334184 A，公告日：2002.02.06)公開了改進模頭兩側內部流道結構以及控制模頭結構與模頭唇口間隙比例關系，以解決溶液液膜表面結皮異常，同時也公開了模頭唇口間隙、擠出模頭與流涎鋼帶間距的參考值，但是改造模頭內部流道結構成本過高。

總之，目前各種改進流涎液膜質量的方案均差強人意，仍需尋找更好的辦法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法，在流涎開始時，在模頭唇口溶液流出處施加正壓或負壓，使擠出溶液貼附于擠出模頭底端的上唇壁和/或下唇壁，之后再下落流涎到鋼帶上，以改進所得的有自支撐性聚酰胺酸薄膜的厚度均勻性和表面平滑性，從而提高聚酰亞胺薄膜產品的厚度均勻性、表面光滑性等指標。

本發明提供的一種基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法，聚酰胺酸樹脂溶液由擠出模頭的唇口間隙擠出，流涎至鋼帶，成型為聚酰胺酸樹脂液膜，本方法在擠出模頭后方和/或前方設置吹風或吸風裝置，在流涎開始階段，在模頭唇口間隙下開口處施加正壓或負壓，擠出的樹脂溶液離開模頭唇口時處于正壓或負壓狀態下，離開唇口的聚酰胺酸樹脂溶液受到向前或向后作用力、貼附于擠出模頭底端的上唇壁和/或下唇壁，之后流涎至鋼帶，成型為聚酰胺酸樹脂液膜。

所述吹風裝置的出風口或吸風裝置的吸風口與模頭底端唇壁的垂直距離為0～50mm，所述吹風裝置的出風口或吸風裝置的吸風口與模頭唇口間隙的垂直面的水平距離為10～80mm。

在模頭唇口間隙樹脂溶液流出處施加正壓或負壓的時間為15～60分鐘，之后停止施壓，因樹脂溶液的表面張力和擠出離模膨脹效應的綜合作用，停止施壓后樹脂溶液仍貼附于擠出模頭底端的上唇壁和/或下唇壁后再流涎至鋼帶上，成型為聚酰胺酸樹脂液膜。

要使樹脂溶液貼附上唇壁時，在唇口間隙下開口處產生正壓，即模頭唇口間隙下開口后方的壓力大于前方的壓力，使從唇口間隙擠出的樹脂溶液受正壓作用向前方偏移、貼附于上唇壁，所述正壓為0.01～0.1MPa。關閉吹風裝置后，經唇口間隙擠出的樹脂溶液在其表面張力、自身重力和擠出離模膨脹效應的綜合作用下，仍貼附于上唇壁再流涎到鋼帶上，成型為聚酰胺酸樹脂液膜。

要使樹脂溶液貼附下唇壁時，在唇口間隙下開口處產生負壓，即模頭唇口間隙下開口后方的壓力小于前方的壓力，使從唇口間隙擠出的樹脂溶液受負壓作用向后方偏移、貼附于下唇壁。負壓為-0.1～-0.02MPa。

要使樹脂溶液同時貼附上、下唇壁時，在唇口間隙下開口處產生負壓或正壓，使從唇口間隙擠出的樹脂溶液貼附于下唇壁或上唇壁，負壓為-0.1～-0.02MPa，正壓為0.01～0.1MPa；當觀察到樹脂溶液已貼附于一側唇壁，立即轉變唇口間隙下開口處的壓力方向，正負壓值與前述相同，使樹脂溶液再貼附于另一側唇壁，此時樹脂溶液在其表面張力作用下仍在先貼附的那一側唇壁上有少量貼附，在停止施壓后，經唇口間隙擠出的樹脂溶液在其表面張力、自身重力和擠出離模膨脹效應的綜合作用下，離開唇口間隙后，仍向兩側的上、下唇壁擴張，樹脂溶液同時貼附上、下唇壁后在唇口間隙下方匯合流涎至鋼帶上，成型為聚酰胺酸樹脂液膜。

正負壓作用于流出唇口間隙的樹脂溶液，使之貼附于模頭底端唇壁，樹脂溶液在與唇壁結合過程中，在表面張力作用下產生界面效應，并且保持貼附模頭唇壁時產生的界面變化，確保流涎到鋼帶上成型的聚酰胺酸液膜表面光滑，并且厚度均勻一致，進而確保最終產品聚酰亞胺薄膜的質量改善。

為了達到更好的貼附效果，本方法在流涎開始時設置初始擠出速率小于設定擠出速率Q，逐步提高模頭擠出速率，直到達到設定擠出速率Q，設定擠出速率Q為根據聚酰胺酸溶液粘度、固含量和準備生產的液膜膜厚度對應的流涎機的常規擠出速率。開始流涎時設置模頭初始擠出速率為Q/10至Q/8；在15～60分鐘內、分為3～8次逐漸提高擠出速率，直至達到設定擠出速率Q。每一次提高擠出速率后保持該擠出速率4～15分鐘。

調整擠出速率與施壓同步進行，當停止施壓時，擠出速率達到設定擠出速率Q。

持續長時間使用正負壓，鋼帶上的聚酰胺酸液膜表面容易產生縱向條紋或模唇印，表面粗糙不光滑，進而影響后期產品聚酰亞胺薄膜的表面質量。

本方法經模頭唇口間隙擠出的樹脂溶液在模頭底端的上唇壁或下唇壁上貼附的寬度為唇壁寬度的30％至90％，或者為1.0mm～8.0mm，較佳方案為在模頭底端唇壁上樹脂溶液貼附寬度為唇壁寬度的40％至80％，或者為3.0mm～6.0mm。

在模頭底端一側或兩側設置標尺，以便于觀察樹脂溶液在模頭底端唇壁上貼附的寬度。

與現有技術相比，本發明一種基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法的優點為：1、現有技術中是要避免樹脂溶液貼附模頭底端唇口外壁，認為這樣會造成流涎膜表面不均勻、邊緣固化凝膠、縱向條紋加重及表面結皮等缺陷，但本發明反其道而行之，使模頭唇口擠出的樹脂溶液貼附模頭底端唇壁流涎成型，貼附于上和/或下唇壁的樹脂溶液的擠壓、膨脹內應力得到減小甚至消除，流涎所得的樹脂液膜表面張力減小，樹脂溶液經過模頭流道過程中產生的取向力也被減小，同時可消除非均一性聚酰胺酸樹脂所形成的表面薄弱界面層，另外因樹脂粘度較高造成的膜表面的縱向條紋也得以消除；因樹脂液膜表面質量的改進，聚酰亞胺薄膜產品厚度均勻性由8％提高到1％，薄膜表面粗糙度(或摩擦系數)降低了18.0％；提高了聚酰亞胺薄膜產品表面質量和膜卷平整性；2、本方法的工藝簡單，操作方便。

附圖說明

圖1為本基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法實施例1樹脂溶液貼附于模頭底端上唇壁流涎成型的示意圖；

圖2為圖1模頭底端放大示意圖；

圖3為本基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法實施例2樹脂溶液貼附模頭底端下唇壁流涎成型的模頭底端放大示意圖；

圖4為本基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法實施例3樹脂溶液同時貼附模頭底端上、下唇壁流涎成型的模頭底端放大示意圖；

圖5為對比例聚酰胺酸樹脂溶液擠出流涎方法、即樹脂溶液不貼附模頭底端唇壁直接流涎到鋼帶成型的模頭底端放大示意圖。

圖中標號為：

1、鋼帶，2、液膜，3、樹脂溶液，4、模頭，41、上唇壁，42、唇口間隙，43、下唇壁，5、吹風裝置，6、吸風裝置。

具體實施方式

實施例1

本基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法實施例1樹脂溶液貼附于模頭4底端上唇壁41流涎成型如圖1所示，在擠出模頭4后方設置吹風裝置5，吹風裝置5的出風口與模頭5底端唇壁的垂直距離為18mm，吹風裝置5的出風口與模頭唇口間隙42的垂直面的水平距離為22mm，其狹縫風口處于唇口間隙42下開口處，設置調節產生0.08MPa的正壓。

本例聚酰胺酸樹脂溶液粘度為80000厘泊、固含量21％，準備生產的液膜膜厚度為220μm、寬度1360mm，對應的流涎機的常規擠出速率為420g/min。

本例流涎開始時開啟吹風裝置5，初始擠出速率為60g/min，每十分鐘提高一次擠出速率，分五次共50分鐘達到設定擠出速率，擠出速率依次為60g/min，120g/min，200g/min，280g/min，360g/min，420g/min，當擠出速率達到420g/min，關閉吹風裝置5。

如圖2所示，本例在模頭4側面可觀察到樹脂溶液3在模頭4底端上唇壁41貼附的寬度為上唇壁41寬度的50％，本例上唇壁41寬度為6.0mm，用模頭4底端一側設置的標尺可看到樹脂溶液3貼附寬度為3mm。關閉吹風機5后樹脂溶液3仍先貼附于模頭4底端上唇壁41，再流涎至鋼帶1上，成型為聚酰胺酸樹脂液膜2。

實施例2

本基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法實施例2樹脂溶液貼附于模頭4底端下唇壁43流涎成型如圖3所示，在擠出模頭4后方設置吸風裝置6，吸風裝置6的吸風口與模頭4底端唇壁的垂直距離為45mm，吸風裝置6的出風口與模頭唇口間隙42的垂直面的水平距離為68mm，其負壓作用于唇口間隙42下開口處，設置調節產生-0.02MPa的負壓。

本例聚酰胺酸樹脂溶液粘度為100000厘泊、固含量17％，準備生產的液膜膜厚度為360μm、寬度2380mm，對應的流涎機的常規擠出速率為680g/min。

本例流涎開始時開啟吸風裝置6，初始擠出速率為120g/min，每十分鐘提高一次擠出速率，分6次共60分鐘達到設定擠出速率，擠出速率依次為120g/min，240g/min，360g/min，480g/min，560g/min，620g/min，680g/min，當擠出速率達到680g/min，關閉吸風裝置6。

本例在模頭4側面可觀察到初始階段樹脂溶液3在模頭4底端下唇壁43貼附的寬度為下唇壁43寬度的30％，本例下唇壁43寬度為6.0mm，用模頭4底端一側設置的標尺可看到樹脂溶液3貼附寬度為1.8mm，當關閉吸風機后樹脂溶液3仍先貼附于模頭底端下唇壁43，再流涎至鋼帶1上，成型為聚酰胺酸樹脂液膜2。

實施例3

本基于風壓的聚酰胺酸樹脂溶液貼附唇壁擠出流涎方法實施例3樹脂溶液同時貼附于模頭4底端上唇壁41和下唇壁43流涎成型如圖4所示，在擠出模頭4前方和后方均設置吹風裝置5，前方吹風裝置5的出風口與模頭4底端上唇壁41的垂直距離為36mm，前方吹風裝置5的出風口與模頭唇口間隙42的垂直面的水平距離為39mm；后方吹風裝置5的出風口與模頭底端下唇壁43的垂直距離為19mm，后方吹風裝置5的出風口與模頭唇口間隙42的垂直面的水平距離為62mm；前、后吹風裝置5的狹縫風口分別位于唇口間隙42下開口的前、后，后方的吹風裝置5在唇口間隙42下開口處產生0.1MPa的正壓，前方的吹風裝置5在唇口間隙42下開口處產生-0.02MPa的負壓。

本例聚酰胺酸樹脂溶液粘度為80000厘泊、固含量21％，準備生產的液膜膜厚度為220μm、寬度1360mm，對應的流涎機的常規擠出速率為420g/min。

本例流涎開始時開啟模頭后方吹風裝置5，初始擠出速率為60g/min，每十分鐘提高一次擠出速率，分五次達到設定擠出速率，擠出速率依次為60g/min，120g/min，200g/min，280g/min，360g/min，420g/min。

本例在模頭4側面觀察樹脂溶液3在模頭4底端上唇壁41貼附的情況，在20分鐘后看到樹脂溶液3貼附于模頭3底端上唇壁41，貼附寬度為上唇壁41寬度的50％，用模頭3底端一側設置的標尺可看到到本例上唇壁41寬度為6.0mm，樹脂溶液3貼附寬度為3mm。此時關閉模頭4后方吹風裝置5、開啟模頭4前方吹風裝置5，繼續在模頭4側面觀察，完成風機切換時樹脂溶液3開始貼附于模頭4底端下唇壁43，但仍有樹脂溶液3貼附于模頭4底端上唇壁41，50分鐘后，可觀察到貼附于模頭4底端下唇壁43樹脂溶液3寬度為3mm，貼附于模頭4底端上唇壁41樹脂溶液寬度為1mm，關閉模頭4前方吹風裝置5，可觀察到樹脂溶液3同時向唇口兩側擴張、貼附于模頭4底端下唇壁43和上唇壁41，貼附寬度均為1.5mm，然后樹脂溶液流在唇口間隙下方匯合，流涎至鋼帶1上，成型為聚酰胺酸樹脂液膜2。

對比例

對比例聚酰胺酸樹脂溶液粘度為80000厘泊、固含量21％，準備生產的液膜膜厚度為220μm，對應的流涎機的常規擠出速率為420g/min。以該擠出速率開始流涎，其流涎時的液流狀態如圖5所示。

三個實施例和對比例所得的聚酰胺酸樹脂液膜加熱處理后得到具有自支撐性聚酰胺酸薄膜，冷卻剝離后進行拉伸、亞胺化處理制得同樣厚度的聚酰亞胺薄膜。表1為實施例與對比例所得聚酰亞胺薄膜物理性能對比表，從表1的數據可以明顯看到，和對比例相比較，采用本方法的三個實施例所得聚酰胺酸樹脂液膜加工的聚酰亞胺薄膜的厚度均勻性顯著改進，動、靜摩系數都明顯降低，透光率、拉伸強度和伸長率也有改進。

表1實施例與對比例所得聚酰亞胺薄膜物理性能對比表

上述實施例，僅為對本發明的目的、技術方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本發明并非限定于此。凡在本發明的公開的范圍之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍之內。