在FEP 薄膜流延冷卻工藝中,風刀輔助冷卻屬于核心的強制風冷技術,其作用是精準調控薄膜冷卻速率、均勻性和表面質量,具體應用場景和技術要點如下:
1. 模頭出口熔體膜的快速定型冷卻
FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)熔體從 T 型模頭擠出后,會形成厚度均勻的熔體膜,此時熔體溫度高達300~350℃,處于高粘流態,極易因自重下垂或環境溫度波動產生厚度偏差。
應用方式:在模頭唇口下方50~200mm處,對稱布置 2~4 組風刀,沿薄膜寬度方向噴出恒溫、恒壓的潔凈氣流,氣流垂直或呈 15°~30° 夾角吹向熔體膜表面。
核心作用:
快速降低熔體膜表面溫度,使其在接觸冷卻輥前形成剛性表層,避免與輥面粘連或產生輥印。
抑制熔體膜的 “頸縮現象”,保證薄膜寬度方向的尺寸穩定性,減少邊緣厚度偏差(通常可將厚薄差控制在 ±3% 以內)。
2. 冷卻輥表面二次冷卻,提升冷卻效率
FEP 薄膜流延工藝中,熔體膜會貼合冷卻輥進行主冷卻,但僅靠輥面導熱存在冷卻梯度不均的問題(輥面與薄膜接觸側冷卻快,外側冷卻慢)。
應用方式:在冷卻輥上方沿薄膜行進方向,設置 1~2 組風刀,氣流平行于輥面吹向薄膜非貼合面;部分高端產線會采用熱風刀 + 冷風刀組合,先以中溫氣流(50~80℃)消除薄膜表面應力,再以冷風(20~30℃)加速整體降溫。
核心作用:
消除薄膜雙側冷卻速率差,避免因內應力導致的薄膜卷曲、翹邊缺陷。
提升冷卻效率,使薄膜結晶度更均勻(FEP 結晶度控制在 25%~35% 時,透光率和柔韌性較佳),同時提高產線速度(可提升 10%~20% 的薄膜收卷速度)。
3. 薄膜表面除雜與缺陷控制
FEP 薄膜對表面潔凈度要求極高(尤其是電子、光伏用薄膜),生產過程中模頭附近易產生熔體碎屑、粉塵,附著在薄膜表面會形成亮點、針孔等缺陷。
應用方式:在風刀氣流中混入微量離子風(通過靜電消除器電離氣流),或在風刀出風口加裝超細濾網,確保氣流潔凈度達到 Class 100 級。
核心作用:
氣流的吹掃作用可及時吹走熔體膜表面的微小雜質,減少表面缺陷。
離子風能中和薄膜表面靜電,避免粉塵吸附,同時防止薄膜因靜電粘連影響收卷。
4. 厚膜 / 特殊規格 FEP 薄膜的定向冷卻
對于厚度>100μm 的厚 FEP 薄膜,或需要低收縮率、高尺寸穩定性的特種薄膜(如鋰電池封裝膜),單一冷卻輥的冷卻能力不足。
應用方式:采用多段式風刀陣列,沿薄膜行進路徑設置 3~5 組風刀,分段調控氣流溫度和壓力(前段高溫低壓,中段中溫中壓,后段低溫高壓)。
核心作用:
實現薄膜的 “梯度冷卻”,避免厚膜內部因快速降溫產生的氣泡或分層。
控制薄膜的結晶取向,降低縱向熱收縮率(可將熱收縮率控制在 1% 以下)。
風刀輔助冷卻的關鍵工藝參數
參數類型 控制范圍 對薄膜的影響
風刀氣流壓力 0.05~0.2MPa 壓力過低冷卻不足;過高易吹皺薄膜
氣流溫度 20~80℃(分段調控) 溫度過高冷卻效率低;過低易產生應力
風刀與膜面距離 50~200mm 距離過近易刮傷膜面;過遠冷卻均勻性差
氣流潔凈度 Class 100 級以上 直接影響薄膜表面缺陷率