双向拉伸聚酯薄膜BOPET.doc

BOPET双向拉伸聚对苯二甲酸乙二酯 (BOPET薄膜最初是在 20世纪50年代由英国ICI公司开发的经过几十年的发展，产品 已由原来的单一绝缘膜发展到现在的电容器用膜、包装用 膜、感光绝缘膜等；按厚度有从0. 5卩m到250卩m数十个规 格;其生产工艺也从最简单的釜式间歇式生产发展到多次拉 伸与同步双向拉伸 ,其产品形式也由平膜发展到多层共挤膜、 强化膜及涂覆膜等1. 生产工艺及改善聚酯薄膜已成为世界上发展最快的薄膜品种之一 ,目前 国主要采用两步法双向拉伸工艺生产 [1]1.1 BOPET的生产工艺BOPET薄膜的生产工艺流程一般为：PET树脂干燥-挤出 铸片-厚片的纵向拉伸-横向拉伸-收卷-分切包装-深 加工1.1.1 PET树脂的干燥PET树脂由于分子中含有极性基团 ，因此吸湿性较强，其饱和含湿量为0. 8%,而水分的存在使PET在加工时极易发生 氧化降解 ,影响产品质量 因此加工前必须将其含水量控制在 0. 005%以下，这就要求对 PET进行充分的干燥一般干燥方 法有两种 ,即真空转鼓干燥和气流干燥 其中前一种干燥方法较好，因为真空干燥时 PET不与氧气接触，这有利于控制 PET 的高温热氧老化，提高产品质量。

PET的真空转鼓干燥条件如 下:蒸气压力0. 3〜0. 5MPa,真空度98. 66〜101.325 kPa,干燥时 间 8~12h1.1.2 PET熔体挤出铸片将干燥好的PET树脂熔融挤出塑化后，再通过粗、细过滤 器和静态混合器混合后 ,由计量泵输送至机头 ,然后经过急冷 辊冷却成厚片待用 挤出铸片的工艺条件为 :挤出机输送段温 度240〜260 C，熔融塑化段温度 265〜285C ,均化段温度 270 ~280 C，过滤器（网）温度280~285 C，熔体线温度 270〜275 C，铸 片急冷辊温度18〜25 C1.1.3 PET厚片的双向拉伸薄膜的挤出双轴 （向）拉伸是将从挤出机挤出的薄膜或片 材在一定温度下 ,经纵、横方向拉伸 ,使分子链或待定的结晶 面进行取向 ,然后在拉伸的情况下进行热定型处理 经过双轴拉伸的薄膜 ,由于分子链段定向 ,结晶度提高 ,因此可显著提高 拉伸强度、 拉伸弹性模量、 冲击强度、 撕裂强度 ,改善耐寒性、 透明性、气密性、电绝缘性及光泽等平膜大多采用平面式 逐次双轴拉伸工艺1）纵向拉伸工艺为了提高片材的拉伸质量 ,拉伸温度和拉伸比的控制至关重要拉伸温度较高时 ,拉伸所需的拉伸应力较小 ,伸长率 较大 ,容易拉伸 ,但温度过高使分子链段的活动能力加剧 ,使粘性形变增加反而破坏取向 ;反之 ,若拉伸温度较低 ,定向效果较 好 ,但大分子链段活动能力差 ,所需拉伸应力较大 ,容易产生打 滑和受力不均匀而引起厚度公差及宽度不稳定。

通常双轴拉 伸临界温度从定向效率、拉伸功、结晶速率 3 方面来调节 研究无定型 PET 厚片的应力 - 应变曲线发现 ,PET 厚片在 80〜90 C时所需拉伸功较少，因此拉伸温度控制在 85 C左右较 好为防止片基粘辊 ,便于均匀拉伸 ,可采用远红外辅助加热 , 这可使拉伸温度低于 85 C拉伸比是指拉伸后的长度与拉伸 前的长度之比拉伸比越大 ,沿拉伸方向的强度增加也就越大但要得到高强度薄膜 ,拉伸比不能控制在最大 ,因为在单 向拉伸后沿拉伸方向强度增加会使与之垂直方向的强度降 低 因此为保证薄膜各向同性 ,在纵、 横方向上都具有优良的 性能 ,就必须使纵向与横向拉伸比相匹配经多次试验将 PET厚片纵向拉伸工艺参数选择为：预热温度50〜70C ,拉伸温度 75〜85C，冷却定型温度 30〜60C，拉伸比3. 2〜3. 5 (2)横向拉伸工艺纵拉厚片经导边系统送至拉幅机进行横向拉伸 ,通过夹子夹在轨道上 ,角的力作用在平面横向拉伸 ,使分子定向排列 , 并进行热处理和冷却定型纵拉厚片的预热、拉伸、热定型和冷却都是在一个烘箱 进行的 ,因此工艺参数的选定要考虑烘箱的长度、 产品的产出 速度及热风传导和烘箱的保温情况。

一般要求热风在烘箱的循环方式必须使吹到薄膜上下表面的风温、 风压和风速一致 , 且各区温度不能相串 ,夹子温度要尽量低 热定型的目的是消 除拉伸中产生的应力 ,从而制得热稳定性好、收缩率低的薄 膜经多次试验横向拉伸工艺参数选择为:预热段温度 80〜95 C，拉伸段温度 85〜110 C定型段温度 180〜220 C，冷却 段温度30〜60C，拉伸比3〜41.1.4 薄膜的卷取和深加工BOPET薄膜由于在横拉时是用夹子夹住边部进行拉伸的 所以被夹住的部分不能被拉伸 ,在收卷前必须裁去 这部分边 料通过牵引、吹边粉碎回收后可按比例回收利用为了二次 加工的需要，产品出厂前需对 BOPET薄膜进行单面或双面电 晕处理 ,处理过的薄膜表面力增大 ,并可增加印刷牢度 ,改善在 镀铝中的性能BOPET薄膜的收卷采用中心收卷方式 ，力和压 力采用自动控制以保证收卷表面平整、松紧一致1.2 常见庇病及改善措施白色块状不熔物BOPET薄膜中出现白色块状不熔物的原因可能是升温时 间短或温度低造成熔体温度不够高、挤出机至模头之间保温 效果差、 原料中含有凝胶粒子 其解决方法包括 :增加升温时 间或升高温度 ;适当提高计量泵转速 ;换料。

1.2.2 有色块状不熔物出现有色块状不熔物可能是由于挤出系统物料升温过 急 ,时间过长 ;挤出系统物料保温时间长 ,温度过高 ;原料中含 有焦料其解决方法为 :严格按停电后升温时间表升温操作 ; 严格按保温后升温时间表操作或换料1.2.3 黑丝状不熔物 出现黑丝状不熔物可能是由于少量熔体长期粘附在过 滤器中已降解炭化 ,难以洗掉或过滤碟老损泄漏 ;过滤器曾局 部超高温使用 ;过滤器清洗不净其解决方法为 :及时更换超过使用寿命的过滤碟和已知 存有大量炭化物的过滤碟 ;严格控制过滤器的温度 ;严格按清 洗的三个步骤执行 ,特别是排污和三甘醇清洗时的温度、 时间 尤其重要 ,另外对过滤芯也要清洗1.2.4 薄膜厚度不均匀造成纵向厚度不均匀的原因为 :①挤出机、 计量泵转速不 稳定;②冷却鼓转速不稳定、上下振动及偏心 ：③进料量、切片温度、结晶度波动，时有“抱螺杆”状况；④树脂熔体粘度 变动;⑤纵向拉伸速度、温度及倍率不稳定造成横向厚度不 均匀的原因为：①树脂熔体粘度、温度沿断面分布不均匀 ；②模唇口局部温度波动；③测厚反馈滞后、不灵敏；④从铸厚片 到纵向拉伸的工艺过程中 ,由于温度不均匀或同步性不好 ,导致物理结构 （结晶度、取向度等 ）沿横向分布不一致 ,在横向拉 伸时发展的厚度不均匀；⑤纵拉拉伸机所用红外灯管各段的 功率不一致。

其解决方法为 :调整设备 ,控制好树脂熔融温度1.2.5 条道纵向条道的成因为 :①模唇有异物阻碍熔体流动 被异物 分开的熔融物料在流过异物后会再汇合起来 ,但在流至冷却鼓之前的短时间 ,却未能借助表面力使之流平 ,故形成条道这样形成的条道有时会夹带气泡 ②模唇口沾污 ,在熔体膜表 面拖带出条道这种条道较细 ,是单一条纹物料挥发物多熔体膜表面与模唇口面之间的夹角偏小时 ,易出现这种条道横向条道的成因为：①堆积式铸厚片；②冷却鼓上下振动；③剥 离厚片时造成抖动其解决方法为 ：适当降低熔体粘度 ,以减少或消除纵向条 道；采取较大的速度———冷却鼓面线速度或熔体从模唇口 被挤出的速度 ,以减少或消除横向条道1.2.6 晶点 （磁白或微黄的小点 ）晶点是树脂长时间静置于高温 ,缓慢结晶而成的高结晶、 完整结晶产物 可在树脂合成过程中形成 ,也可在挤出加工中 （如挤出铸厚片设备中存在的料流“死角” ）或暂停生产时形成其解决方法为 ： ①加强熔体过滤 ； ②减少“死角” ,除选用 质优的设备外，还要注意树脂更换、车速转换 ；③选用过滤性好的树脂 ； ④停机后恢复生产时 ,可把机头等部位升温至晶点的熔点温度 ,把积料充分熔化 ,然后再返回操作工艺温度。

1.2.7 凝胶、黄点、黑点凝胶是交联的网状 PET它们没有熔点，也不溶解，但可溶 胀,有弹性 ,通常很难过滤掉 PET 形成凝胶的原因主要是氧化氧化的结果不仅生成凝胶 ,而且氧化加深还导致凝胶变黄 成黄点 ,直至炭化为黑点PET被氧化为凝胶一黄点一黑点，可发生于树脂合成过程 也可发生于烘干和挤出加工过程 ,只要树脂处于高温和有氧 的环境之中就会发生对于切片干燥过程形成凝胶、 黄点、黑点的原因为 :①在 160〜210 C的空气环境中干燥时表面氧化 ；②切片中粉尘多,除尘未尽 挤出铸厚片过程形成这些疵病的原因为 :①挤出机的压缩段设计不合理，挤压时未能完全排除切片间的空气 ；②挤出机各段温度设置不合理 ,导致树脂切片未充分压紧排尽空气便已熔融；③换过滤网时带入空气 这些可通过严格工艺 操作来解决1.2.8 气泡气泡来源于树脂切片中存在有气泡、挤出工艺不当及树 脂高温氧化分解树脂切片中存在有气泡是由于 ：①铸条切粒工艺不当；②间歇工艺或半连续工艺生产时 ,由于用氮气加压出料 ,氮气被 夹带到树脂切片中挤出工艺不当可能是：①挤出机压缩比偏 低，切片堆积密度小；②进料段温度不当，有“抱螺杆”情况；③ 切片未压紧便进入熔融段，有空气混入；④切片含水过高。

树 脂分解可能是：①工艺温度过高，且有空气混入；②树脂热稳定 性不好其解决方法为 ：严格工艺操作或更换热稳定性好的树脂1.2.9 穿孔产生穿孔的原因是 ：在厚片中存在有疵点 ,导致局部受热 不均匀 （一般是偏低 ）,在纵、 横向拉伸时 ,其拉伸取向程度与周 围正常的膜不同 ,当拉伸进入热定型时 ,热收缩应力造成拉伸 取向程度不同的位置的应力敏感和开裂 ,同时断裂开的膜收 缩成较厚的一块 ,形成穿孔其解决方法可参照疵点的产生原因 ,设法排除 （加强对物料过滤等 ）或避免其产生1.2.10 划痕、擦痕 划伤是膜的速度与辊的速度不一致所造成的由于膜速/辊速工1,使膜在轴表面滑移，构成摩擦，若辊表面上有凸起的 点,或被挥发物污染 ,则会划伤膜表面大母卷上的划伤是在 纵向拉伸辊上产生 ,产品膜上的则还可能在分切时产生 应该指出的是 ,除挥发物污染外 ,处于薄膜表面的添加剂粒子 ,有时 会因摩擦而脱落 ,并构成对薄膜表面的划伤 添加剂脱落造成 的划伤没有周期性 ,据此可与上述的辊表面上有凸起点 ,或被挥发物污染造成的划伤相区别其解决方法为：①检查与薄膜运行中接触的各辊 ，消除凸起点或粗糙部位 ,调整其速度。

可从划痕出现周期的长度来寻 找造成划伤的辊②经常清除污染物可用水等进行清洗 ，如有必要可用砂纸打磨除之 ③选用添加剂母料时 ,控制添加 剂粒子直径小于 5 [L m两步法双向拉伸制备 BOPET 薄膜工艺技术成熟 ,工序简 便薄膜产品出厂前 ,务必进行后加工处理 ,这是提高产品质 量的有效手段常见疵病的产生 ,与各工序的操作密切相关 ,只要严格操作规程 ,精心控制 ,避免疵病产生 ,就能制备出质量 合格的产品2. BOPET的性能及改性2.1性能BOPET具有优良的综合性能，它表现在：⑴有很高的力学 性能BOPET的拉伸强度是PE薄膜的9倍刚性好、挺括、 耐折次数高达数万次 ; (2)有较高的气体 (氧气、水气 )阻隔性 , 属于中等阻隔材料 ; (3)有很好的光学性能 ,光泽度好 ,清晰透 明，透光率达90%;⑷电绝缘性能良好，属于E级绝缘材料；⑸ 使用温度围广，可在-60〜120C下长期使用，短时可达150C ;⑹ 无嗅、无味、无毒 ,符合食品卫生要求。