双向拉伸聚酯薄膜BOPETWord格式文档下载.docx
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研究无定型PET厚片的应力-应变曲线发现,PET厚片在80~90℃时所需拉伸功较少,因此拉伸温度控制在85℃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℃。
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50~70℃,拉伸温度75~85℃,冷却定型温度30~60℃,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,张角的张力作用在平面内横向拉伸,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内进行的,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内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内应力,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℃,拉伸段温度85~110℃,定型段温度180~220℃,冷却段温度30~60℃,拉伸比3~4。
1.1.4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,处理过的薄膜表面张力增大,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,张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
1.2.1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。
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。
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模唇内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内,却未能借助表面张力使之流平,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。
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。
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—黄点—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℃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。
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≠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。
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5μm。
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:
（1）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%;
（4）电绝缘性能良好,属于E级绝缘材料;
（5）使用温度范围广,可在-60~120℃下长期使用,短时可达150℃;
（6）无嗅、无味、无毒,符合食品卫生要求;
（7）耐油脂、耐一般化学品腐蚀;
（8）PET是环境友好型材料,可以回收再生、循环利用,不会造成环境污染。
2.2改性
随着国民经济的不断发展和人民生活水平的日益提高,对软塑包装材料的要求也越来越多样。
如高阻隔性、高耐热性、高透明度、高光亮、低雾度、抗紫外线辐射、阻燃、防静电、可热封等等。
显然,普通的BOPET已不能完全满足这些要求,因此须根据不同的使用情况,从不同的角度对PET进行必要的改性,改性的途径有多种。
2.2.1共聚改性
所谓共聚改性就是用第三组分参与原来的二元缩聚反应,以改善聚合物的某些性能。
对PET来讲,通过共聚改性可以赋予PET热封性、热收缩性、耐热性,并提高光学性能及其他性能。
普通PET树脂属于结晶性聚合物。
如果用第三组分的二元酸或二元醇参与共聚,所生产的三元共聚物,其大分子结构的规整性受到不同程度的破坏,直至变成无定型结构。
例如,用一定比例的CHDM（环己烷二甲醇）与PTA和EG进行共缩聚反应所制得的共聚体叫PETG/PCTG。
这种无定型的PET共聚物的特点是:
高透明、高光泽、低雾度、高收缩、可热封,特别适用于制造热封薄膜和高热收缩薄膜。
若用二苯醚二甲酸对PET进行改性,可使PET耐热等级达到B级,可在130℃长期使用。
这种PET耐热薄膜适用于大型马达的槽绝缘和相绝缘、冰箱及空调的压缩机对绝缘等级要求较高的领域。
另外,在PTA与EG聚合过程中,若加入少量的间苯二甲酸（IPA）参与共缩聚反应,所制得的PET由于结晶度降低,可生产出透明度更好的PET薄膜。
在PET生产过程中,若加入某种成核剂和特殊工艺处理,可以制得结晶型CPET,这种CPET具有极高的耐热性能。
2.2.2共混改性
共混改性是以PET树脂为主要原料,再有目的的加入某些可相容的其他高分子材料,进行共混后加工。
通过共混改性可以提高PET的阻隔性、耐热性、抗紫外辐射等性能。
例如,可选用聚酯家族的PEN,PTT,PETG等与PET共混,甚至可选用MXD6,
LCP与PET进行共混改性。
用PEN树脂与PET共混后生产的BOPET,对氧气、水气的阻隔性可分别提高30%~50%和23%~37%,并可增强对紫外线的阻隔性能。
在PET树脂中,加入少量PTT共混后拉膜,可以提高薄膜的透明度和耐热性。
将PET与一定比例PETG进行共混,拉伸的薄
膜更具有刚柔相济的特性,可以改善PET薄膜的耐穿刺和抗撕裂性能。
MXD6是由间苯二胺与己二酸缩聚而成的特种聚酰胺树脂。
其热性能与PET相当,阻隔性与EVOH相近。
用MXD6与PET共混改性,也可提高阻隔性。
如m（PET）/m（MXD6）=90/10的共混物,其阻气性比PET高出1倍。
LCP（液晶聚合物）具有极好阻隔性。
在PET/LCP共混物中,LCP粒子被双向拉伸后,分子形成片状结构,并平行错开排列,有类似迷宫的效果,可有效阻止气体的渗透。
2.2.3表面涂布
在PET基膜的表面均匀地涂布功能性涂料,从而赋予PET基膜某种功能,使涂布膜具有PET基膜与功能涂料双重性能之和。
例如,在PET基膜上涂覆PVDC,便可获得极好的对氧气、水气的阻隔性和保香性;
如涂布丙烯酸酯类,可提高表面印刷性（可用水基油墨印刷）,透明性和光泽性;
涂布聚氨酯类涂布液,可使PET基膜镀铝层厚度增加,并使黏合力增强,且具有耐水性;
涂布可溶性导电聚苯胺,可制得透明电极;
涂布某种聚合物溶液,可以提高PET薄膜的表面性能,并且其表面湿张力不受温度、湿度变化的影响,即不像电晕处理那样随时间的延长而衰减。
通过涂布法还可制得防静电薄膜、防雾滴薄膜等。
2.2.4多层共挤/多层复合
现在的双拉生产线一般多为A/B/C三层结构,如A层用普通PET+母料,B层用PET+再生料,C层用PETG,或C层用PEN,则可以分别制得具有可热封的或具有高阻隔性、耐热性及抗辐射的PET薄膜。
通过多层复合,例如将PET薄膜与高阻隔塑料薄膜进行复合,可以增强对气体的阻隔性能,PET薄膜与CPP或PE膜复合,使之具有可热封性。
2.2.5采用功能性母料
要改变或提高PET薄膜的某项性能,在很大程度上取决于原料树脂和所选用的功能性母料。
因此,选用不同功能性的母料,可制得具有不同功能的PET薄膜。
如抗静电膜、阻燃膜、抗菌膜、亚光膜、有色膜等。
2.2.6用纳米材料改性
用纳米塑料改性,可提高的性能表现在:
（1）力学性能。
其弯曲模量（刚性）可提高1.5~2倍;
（2）耐热性能。
其热变形温度可提高10℃多,热膨胀系数下降为原来的一半;
（3）阻隔性。
二氧化碳、氧的透过率降为原来1/2~1/5;
（4）改进材料的透明性、颜料着色性;
（5）提高材料的阻燃等级;
（6）提高材料的尺寸稳定性等。
总之,纳米复合改性已成为制备先进包装材料的重要途径,其应用前景将十分广阔。
目前,已有纳米PA、纳米PET面世。
3.BOPET的应用
3.1热封膜
普通BOPET不能进行热封合,限制了BOPET的应用。
为解决其热封问题,通常是将BOPET与PE薄膜或CPP薄膜进行干式复合。
解决PET薄膜的自热封问题的办法是通过三层共挤（A/B/C）的工艺,即用PETG做为PET的一个表层,便可制得具有自热封的PET膜。
这样,既可解决单层薄膜强度与韧性的矛盾,又可简化热封包装的工艺。
它广泛用于食品、药品及化妆品等的小包装;
它也可直接用于护卡膜;
另外,由于薄膜韧性增加,提高了抗穿刺等性能,使得PET薄膜有可能用作农用温室棚膜。
PET热封膜的市场前景看好,值得开发。
3.2热收缩膜
热收缩塑料薄膜包装的特点是:
（1）贴体透明,体现商品形象;
（2）紧束包装物,防散性好;
（3）防雨、防潮、防霉;
（4）无复原性,有一定防伪功能。
PET饮料瓶逐日增多,需要大量PET热收缩膜与之配套做各种PET饮料瓶的热收缩标签。
因PET热收缩膜与PET饮料瓶同属于聚酯类,为环境友好材料,便于回收、循环使用,不会造成环境污染,是PVC理想的替代品。
热收缩薄膜除了用做收缩标签外,PET热收缩膜还可用于酒类、化妆品、纺织品、机械零件等的包装,预计每年以6%~8%的速度增长。
近年来又开始用于日用商品的外包装上。
因为它既可保护包装物品避免受到冲击,又能防雨、防潮、防锈,使产品以印刷精美的外包装赢得用户好感,同时也能很好地
展示生产厂家的良好形象。
目前,越来越多的包装厂家采用印花收缩薄膜来代替传统的透明薄膜。
因为印花收缩薄膜可以提高产品的外观档次,有利于产品的广告宣传,可使商标品牌在消费者心中产生深刻的印象。
3.3抗静电膜
防静电、导电软塑包装薄膜,是一种集包装材料和包装内容物的性能及要求为一体的功能性薄膜品种之一,最早是西方发达国家用于军品包装。
随着我国包装技术的发展,防静电/导电薄膜已在许多行业得到了推广应用。
通过内部添加法或外部涂布法均可制得抗静电薄膜。
从化学结构来看,抗静电剂大多数属于表面活性剂,其结构中都含有亲油基团和亲水基团。
亲油基团使抗静电剂与塑料有一定的相容性,亲水基团则使它有一定吸水性,便于塑料薄膜表面形成导电层,以降低表面电阻,利于静电荷的泄漏。
关于防静电膜的指标要求,根据GJB2605-96规定:
表面电阻率小于1012Ω;
静电衰减小于2s;
静电屏蔽不大于30V。
3.4高阻隔膜
PET薄膜属于中等阻隔材料,对于要求高阻隔的食品、药品包装,PET须与高阻隔材料如EVOH,聚偏二氯乙烯等进行复合或进行真空镀铝、蒸镀氧化硅,以提高其阻隔性能。
也可采用PET/PEN共挤,PET+PEN,PET+MXD6共混后拉膜等方法来提高PET薄膜的阻隔性。
各类包装材料的阻隔性优劣顺序是：
阻氧性为铝箔→EVOH→PVDC→PEN→MXD6→PA→PET→PP→PE;
阻湿性为铝箔→PVDC→PEN→PP→PE→PET→MXD6→EVOH→PA;
保香性为铝箔→PVDC→EVOH→PEN→PET→MXD6→PA→PP→PE。
纳米PET亦具有优良的阻隔性能,可代替价格昂贵的PEN。
把含有纳米级蒙脱土的PET经过双向拉伸的BOPET用于食品保鲜的复合包装,能够大大延长食品的保质期。
3.5环保型硬糖扭结膜的开发
我国是糖果的生产和消费大国,同时也是糖果产品的出口大国。
目前,我国的硬糖包装主要使用PVC扭结膜,出口产品主要使用玻璃纸扭结膜。
玻璃纸价格昂贵,PVC作为食品包装在西方国家已被禁止。
因此,开发取代PVC和玻璃纸的新型环保扭结膜已成为我国糖果包装的发展方向。
可用于扭结膜的双向拉伸薄膜中,PET扭结膜是重点的开发方向之一。
由于环保型扭结膜主要用于出口产品的包装,主要的取代对象是价格昂贵的玻璃纸,因此这类产品的开发将会产生较好的经济效益,并拥有良好的市场前景。
3.6抗菌膜
抗菌性包装材料是对塑料包装材料赋予一定的抗菌性能,抗菌薄膜的核心是抗菌剂。
抗菌剂分有机抗菌剂和无机抗菌剂,前者存在耐热性差、使用寿命短、有的还有一定的毒性等缺点。
现在已开发出以含银离子为无机抗菌剂的全新抗菌母料,银离子具有显著的抗菌作用.其特点为抗菌效果持续时间长,不会因气化和迁移而对被包装物产生影响,加工稳定性高,不会污染环境。
用添加的含银离子的母料（质量分数为%l~3%）制得的薄膜或表面复合一层这种薄膜的容器,经试用表明,在无营养源的情况下,含此银离子母料的薄膜能在1~2天内完全杀死会引起食品中毒的菌类,广泛用于熟食、肉类、水产品和液体食品包装。
3.7玻璃贴膜
是指用于贴在平板玻璃表面的一种多层结构的BOPET,它能改善玻璃的性能和强度,使玻璃具有节能、隔热、保温、防爆、防紫外线、美化外观、遮蔽私密、安全等功能,主要用于汽车和建筑物门窗、隔断、顶棚等。
由于PET是一种耐久性强、机械性能、光学性能、耐高、低温性均佳的材料。
它清澈透明,经本体染色,金属化镀层,磁控溅射,夹层合成等多种工艺处理,成为具有不同特性的玻璃贴膜,以适应于商业大楼、住宅、商店橱窗、银行柜台、博物馆、汽车或船舶等不同场所的需要。
目前玻璃贴膜大致分为3类:
建筑玻璃贴膜、汽车玻璃贴膜、安全玻璃贴膜。
3.8PET阻燃膜
BOPET作为室内装饰材料、保温材料、电线电缆的绝缘、绝缘胶带等应用领域都要求防火、阻燃。
目前,具有阻燃性的塑料添加剂,大多是含卤化合物。
这种含卤素的阻燃剂可采用内添加或外添加法掺入。
内添加法是将选用的含卤素的阻燃剂在PET的生产过程中（酯化、缩聚）加入,外添加法是将含卤素的阻燃剂按一定比例与PET切片在双螺杆挤出机中加热熔融共混。
用这种含卤素的阻燃剂制成的阻燃制品,在燃烧的烟雾中含有腐蚀性的卤化氢及致癌物,不符合环保的要求。
因此,要求采用无卤阻燃材料。
若使用氢氧化铝、氢氧化镁无机阻燃剂,因添加量太大,会使材料力学性能受到较大影响。
但是某些纳米材料具有阻燃自熄性,如采用它们来生产PET阻燃薄膜是较合适的选择。
3.9低温辐射电热膜
这是一种通电后能发热的半透明PET薄膜。
它是由可导电的特制油墨、金属载流条,经印刷、热压在两层阻燃PET薄膜之间制成的。
它可用于防雾镜、防雾玻璃、冰箱除霜、电热垫、农业大棚、管道保温等行业。
特别值得提出的,这种低温辐射电热膜将会广泛用于建筑采暖,因为它是世界上先进的采暖系统之一,作为该系统主体的电热膜是一种通电后能发热的半透明PET膜,具有耐高温、耐潮湿、承受温度范围广、高强度、低收缩、运行安全、便于运输等诸多优良特性。
电热膜采暖系统节水、节地、节电、无污染、少维护、投资和运行费用适中,可用于建筑物中作为主采暖系统。
电热膜采暖系统是以电热膜为发热体,通过红外辐射使周围密实物体（墙壁、地面、家具等）首先吸收能量,温度升高,然后由这些物体散发辐射热来自然均匀地升高室内温度,全然没有传统采暖系统带来的干燥、闷热的感觉,室内温度保持均衡,电热效率高达99%。
3.10PET农用大棚膜
目前,国内农用大棚膜主要是采用PE,PVC,它们的抗老化性能均较差,而且PE,PVC薄膜废弃后对环境会造成污染。
在国外,BOPET薄膜已在农用大棚膜方面得到应用。
PET棚膜与上述棚膜相比具有强度高（其抗拉强度是PE膜的9倍）、透光性更好、寿命更长、无污染、符合环保要求等明显优势。
据报道,PET棚膜在以色列和日本发展较快、应用较多,在日本PET多功能棚膜使用寿命可长达10年。
PET棚膜在我国尚未得到应用,但是BOPET的优良的综合性能已受到有关方面的关注,相信农用大棚膜有着巨大的潜在市场。
当然,要开发这个市场,需要解决几个关键技术问题:
一是进一步提高其抗光老化性能;
二是解决长效无雾滴;
三是提高抗撕裂强度。
普通PET大棚膜厚度40~70μm。
另有一种抗辐射、无雾滴的150μmPET厚膜作温室覆盖用,PET薄膜温室是上海某工程公司应日本客商设计制造的新一代温室,据说出口日本前景广阔。
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