文档介绍：2005 Fluent 中国用户大会论文集
PET 薄膜流涎成型工艺的 CAE 分析*
郑泓俞炜周持兴
(上海交通大学高分子科学与工程系上海 200240)
王晓王顺隋洪涛
(飞昂软件技术(上海)有限公司上海 200001)
摘要:采用 CAE 技术对 PET 薄膜流涎成型工艺进行模拟分析,准确预测了流涎中薄膜缩颈及 Edge bead 现象。计算得
到流场参数,如速度场,温度场与实测值进行对比,二者基本吻合,证明方法的准确性。探讨了流涎拉伸比对缩幅及废边面
积的影响,并绘制工作曲线。分析得到 PET 薄膜流涎最优拉伸比为 4。CAE 分析技术弥补了实验手段的局限性,帮助全面
了解加工流场参数的变化,容易分析操作条件对产品性能的影响,高效、省时、省力。
关键字:POLYFLOW CAE 技术 PET 薄膜流涎缩颈 Edge bead
流涎是一种重要的塑料薄膜材料生产技术,其制品广泛地应用于包装、胶卷、磁带及许多建筑材料。
在我国,经过 20 多年的发展,薄膜流涎已成为具有相当的生产能力和生产规模的产业,消费市场也不断
增大,竞争不断激烈[1]。理想流涎膜具有均匀厚度,而实际流涎线稳定生产时将产生薄膜边缘收缩(即缩
颈,Neck-in)和废边(即 Edge bead 现象:流涎膜两侧边缘处的厚度远大于内部)。缩幅太大将无法得到
满足要求的薄膜制品。同时,生产中废边将被切除,造成原料浪费并影响产量。为了减少缩幅和 Edge bead
范围,需要加强对流涎生产加工过程的研究。本文中对三维聚对苯二甲酸乙二醇酯(Poly(ethylene
terephthalate), PET)薄膜流涎成型进行 puter Aided Engineering)分析,预测缩颈和 Edge bead
现象的产生,并分析工艺参数如拉伸比(Draw Ratio, DR),温度等的影响。关于三维聚合物材料薄膜流涎
成型非等温成型过程的计算机辅助设计至今未曾研究过[2]。
1 薄膜流涎工艺简介
从喂料到薄膜产品,聚合物材料要经历挤出机塑化输送、T 型机头流涎、冷却辊冷却定型、牵引、电
晕处理、卷取、分切及成品等阶段,但对薄膜制品最终性能起决定作用的是 T 型机头流涎阶段,如图 1 所
示。聚合物熔体从略有弯曲的 T 型口模挤出,受冷却辊旋转牵引并冷却定型。冷却辊处的拉伸速度与口模
熔体挤出速率之比定义为拉伸比(Draw Ratio, DR),这个工艺参数对薄膜最终形状影响很大。同时,流涎
中有时安装有气刀(Air Knife),塑料熔体冷却,结晶聚合物可能发生结晶等相变过程。流涎时薄膜收缩,
且薄膜边缘厚度增大。利用 CAE 模拟分析技术,可以深入研究这两种工艺现象形成的原因及关系,并探
讨工艺条件对制品的影响,从而指导实际生产。
* 周持兴、上海交通大学化学化工学院
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2005 Fluent 中国用户大会论文集
图 1 薄膜流涎示意图。Wdie、h0:挤出口模的长度及宽度;ω:冷却辊旋转角速度。
2 CAE 分析方法
采用 FLUENT 公司的 POLYFLOW 软件对 PET 薄膜流涎过程进行计算模拟。假设 PET 熔体不可压缩,
忽略材料弹性及界