拉幅薄膜成型文档格式.docx

1、二薄膜的取向原理： 拉幅成型使聚合物长链在Tg-Tm（或Tf）温度区间受到外力作用沿拉伸作用力的方向伸长和取向，取向后聚合物的物理机械性能发生了变化出现各向异性强度增加。 分子链取向后，聚合物的物理机械性能发生了变化，产生了各向异性现象；拉幅薄膜就是大分三薄膜拉伸取向方法：薄膜的拉伸取向方法主要分为平膜法（即拉膜法）和管膜法，两种方法又有不同的拉伸技术，可分为： 单向拉伸 先纵后横拉伸 平膜法 逐次拉伸 双向拉伸 先横后纵拉伸 薄膜拉伸取向 纵横同时拉伸 泡管法 管膜法双向同时拉伸 平板式拉伸法管膜法是以双向拉伸为其特点，工艺装置和过程与吹塑薄膜的成型相似。由于产品质量较差，主要用于生产热收缩

2、性薄膜。平膜法虽然生产设备复杂，但薄膜质量较好，目前工业采用较多，尤其以逐步拉伸平膜法工艺控制较容易，应用最为广泛，主要用于生产高强度薄膜。用于生产拉幅薄膜的聚合物的种类很多，主要有聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚乙烯醇和偏氯乙烯-氯乙烯共聚物等。四拉幅薄膜成型工艺：工艺对产品性能的影响：无定形的聚合物和结晶聚合物在拉幅工艺上存在着差别，关键是要通过适当的方法和工艺条件，使薄膜中的聚合物分子链能形成取向结构。（1）未取向的无定形薄膜没有多大的实用价值。（2）结晶而未取向的的薄膜脆性答，透明性差，同样使用价值不高。（3）取向但不结晶或结晶

3、不足的薄膜，多热收缩十分敏感，使用范围受到限制。（4）结晶适当（并且有微晶结构）而又取向的薄膜，不仅抗张强度和模量高，而且透明性好，尺寸稳定，热收缩小，具有良好的使用性能。因此工艺方法和条件，都必须满足薄膜生产中形成适度结晶与取向结构的要求。1.无定形聚合物拉幅工艺流程： 对无定形聚合物，通常控制拉伸温度在Tg-Tf 间，聚合物处在粘弹态；由于拉伸中包含高弹态形变，为使有效拉伸（即取向度）增加，适当增大拉力和对位拉伸的薄膜进行张紧热定型就非常必要。通常是将挤出的厚片或管坯加热到Tg以上的温度，于恒温下进行拉伸。有时为了提高薄膜的取向程度，使加热温度沿拉伸方向形成一定温度梯度（材料的弹性模量随温

4、度的上升而降低，温度逐渐升高有利于薄膜拉伸程度的进一步提高）。拉伸程度达到要求后，薄膜进入张紧轮上，在不允许收缩的情况下进行短时间的热处理（热定型），使薄膜中回复的高弹形变得到松弛，冷却后即得热收缩率小的拉幅薄膜。热处理温度通常在Tg-Tf 间，即只允许大分子链段产生松弛，而不希望发生整个分子取向结构的破坏。2.结晶聚合物的工艺流程：对结晶聚合物，主要由以下两个原因而不希望在结晶状态下进行拉伸取向：（1）在在结晶状态取向需要更大的拉力，容易使薄膜在拉伸中破裂；（2）结晶区域比非结晶区域取向速度快，以致在结晶状态拉伸时，薄膜取向度很不均匀。所以，拉伸前通常将结晶聚合物加热到Tm以上一段时间，然后

5、在挤成厚片时进行骤冷（最好使厚片温度迅速冷却到Tg以下），使聚合物基本上保持没有明显结晶区域的状态；拉伸前再将厚片加热到稍高于Tg以上温度（使结晶不易生长），并进行快速拉伸，达到所需取向后迅速骤冷至Tg以下，可以防止薄膜在拉伸中生长结晶。形成的薄膜再于最大结晶速率温度（通常约0.85Tm）下进行短时间热处理和冷却，薄膜中即很快地形成均匀分布的微晶结构。这种薄膜具有较高的强度、尺寸稳定、热收缩小和透明性好的特点。（一）平膜法逐步拉伸薄膜的成型 目前用的最多的是先进行纵向拉伸，后进行横向拉伸的方法，但有资料认为先横后纵的方法能指的厚度均匀的双轴拉伸薄膜。 纵拉伸有多点拉伸和单点拉伸。如果加热到类橡

6、胶态的厚片是由两个不同转速的辊拉伸时称单点拉伸，两辊筒表面的线速度之比就是拉伸比，常常在3-9之间；如果拉伸比是分配澡若干个不同转速的辊筒来完成时称多点拉伸，这是这些辊筒的转速是依次递增的，其总拉伸比是最后一个拉伸辊（或冷却辊）的转速与第一个拉伸辊（或预热辊）的转速之比。多点拉伸具有拉伸均匀，拉伸程度大，不易产生细颈现象（薄膜两边变厚而中间变薄）等优点，实际应用比较多。大多数情况下是直接由挤出机通过缝隙机头（如T型口模等）挤成厚片，其厚度根据欲拉制薄膜的厚度和拉伸比确定。熔融的厚片在冷却辊上硬化并冷却到加工温度以下，然后送入到预热辊加热到拉伸温度，随后进入纵向拉伸机的拉伸辊群进行纵向拉伸，达到

7、预定纵拉伸比的材料，或冷却或直接送入横向拉伸机（拉幅机）。拉幅机分为预热段、拉伸段、热定型段和冷却段。拉伸段由拉幅机组成，拉幅机有两条张开呈一定角度的轨道，其上固定有链轮，链条可绕链轮沿轨道运转，固定在链条上的夹具可夹住薄膜两边，在沿轨道运行中对薄膜产生强制横向拉伸作用。达预定横向拉伸比后夹具松开，薄膜进入热定型区进行热处理，最后冷却、切边和卷绕而得到产品。其典型的工艺过程如下图所示： 逐步拉伸平膜法拉幅薄膜的成型工艺过程示意图1-挤出机 2-厚片冷却辊 3-预热辊 4-多点拉伸辊 5-冷却辊 6-横向拉伸（拉幅）机夹子 7-加热装置 8-加热装置 9-风冷装置 10-切边装置 11-测厚装置

8、 12-卷绕机 聚合物的种类不同拉伸温度也不相同。（二）管膜法拉幅薄膜的成型 管膜法拉幅薄膜成型工艺可分为管坯成型、拉伸和热定型三个阶段，管坯通常由挤出机将熔融塑料经管型机头挤出成型；并立刻被冷却夹套的水冷却。冷却的管坯控制其温度在Tg-Tf （Tm）间，经第一对夹辊折叠后进入拉伸区，在此处管坯由机头和探管通入的压缩空气吹胀，管坯受到横向拉伸并胀大成管形薄膜（称泡管）。由于泡管同时受到下端夹辊的牵伸作用。因而在横向拉伸的同时也产生纵向拉伸，调节压缩空气的进入量和压力以及牵引速度，就可以控制纵横两向的拉伸比；此法通常可以达到接近于平衡的拉伸。拉伸后的泡管经过第二对夹辊再次折叠后，进入热处理区域，

9、再继续保持压力，亦即使管膜在张紧力存在下进行热处理定型，最后经空气冷却、折叠、切边后，成品用卷绕装置卷取。拉伸和热处理过程的加热通常采用红外线。此法设备简单、占地面积小，但薄膜厚度公差大，主要用于聚酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、聚偏氯乙烯等。管膜法拉幅薄膜的成型工艺过程如下图所示：五拉幅薄膜成型过程中的影响因素：拉伸过程中影响聚合物的取向的主要因素为拉伸温度、拉伸速度、纵横各向的拉伸倍数、拉伸方式（一次或多次）、热定型条件、冷却速度等。聚合物分子的取向为一松弛现象，在同样的取向条件下，聚合物分子中松弛时间短的部分能较早的取向，而松弛时间长的部分，取向较晚。1.拉伸温度：松弛时间随温度升高而减

10、少，所以升高温度有利于分子取向，并能降低达到一定取向所需的拉应力（图7-18）；但温度过高时，解取向也加快。因此不适当地升高温度，甚至会使薄膜强度降低过甚而在拉伸中断裂，故取向温度应适当，一般控制在Tg-Tf （Tm）间。根据这一原因，薄膜取向后必须进行快速冷却，否则长时间的高温作用会使薄膜中取向结构消失或减小。2.拉伸速度：由于松弛过程需要时间，因此拉伸时，大分子形变取向的松弛过程落后于拉伸速度的变化，如果拉伸速度过大，在较低延伸时，薄膜就可能在拉伸中破裂。所以薄膜的延伸率和取向度是随拉伸速度增大而减小的，从图7-19可看出；同时在同样的拉伸温度下，拉应力应随拉伸速度减小而降低（图7-18）

11、3.拉伸倍数：薄膜中的取向度随拉伸倍数而增加。在通常的先纵后横的拉伸工艺中，如果拉伸倍数过大，薄膜中先形成了较高程度的单轴取向，再横拉伸时就要大大地提高拉伸倍数，所以纵拉伸倍数不宜过大。纵拉伸一般较容易实现和控制，横拉伸则困难得多，并且工艺上难以调整和控制，所以多采用较低的纵拉伸倍数。为了使薄膜在各个方向都有较为均衡的性能，通常纵、横拉伸大都在3-4被范围内，但拉伸倍数的确定还要根据对薄膜性能的要求来决定。拉伸方式2 3： 由于先纵后横两步拉伸薄膜的取向度不能很好地控制，因此也有采用先横后纵两步拉伸、纵-横-纵三次拉伸以及纵横同时拉伸的方法，但均比先纵后横拉伸的工艺复杂，故一先纵后横拉伸为主。

12、热定型条件4：对无定形聚合物热定型温度通常控制在Tg附近，结晶聚合物则需控制在最大结晶速率的温度下。对结晶聚合物而言，薄膜中微晶的形成能使取向结构保存下来，使薄膜的热收缩可以降低到最小程度，因此薄膜热定型过程实际上是聚合物结晶的过程。为防止薄膜中聚合物分子主链在热定型中发生解取向，同时又有利于链段得到松弛，取向薄膜的热定型必须在连续张紧的条件下进行，一般热定型中薄膜纵横方向都会有少量收缩。热塑性聚合物拉伸取向的一般规律可归结如下：（1）拉伸速度与拉伸倍数一定时，拉伸温度越低，（但应以拉伸效果为准，一般高于Tg）则取向作用较大；（2）在拉伸温度和拉伸速度一定时，取向度随拉伸倍数增大而提高；（3）

13、在任何拉伸条件下，冷却速度愈快，有效取向愈高；（4）在拉伸温度与拉伸倍数一定时，拉伸速度愈大则取向作用愈大；（5）在固定的拉伸温度和速率下，拉伸比随拉应力而增加时，薄膜取向度提高；（6）拉伸速度随温度升高而加快，在有效的冷却条件下有效取向程度提高。 参考文献：1. 郭亮亮, 拉伸薄膜生产线技术研究. 制造业自动化, 2015（13）: p. 153-153,156.2. 冯树铭, 双向拉伸PET薄膜生产线技术（续四）. 聚酯工业, 2011. 24（4）: p. 59-61.3. 陆峰, 聚丙烯双向拉伸薄膜料BOPP-D1产品开发. 2005, 大庆石油学院.4. 赵翀, 热处理对iPP拉伸薄膜聚集态结构的影响. 2014, 郑州大学.5. 高分子材料成型加工原理 化学工业出版社 成都科技大学等合编 王贵恒主编。6. XX文库拉幅薄膜的成型技术PPT7. XX文库 双向拉伸塑料薄膜综述 王德全