聚酯薄膜的生产工艺及技术进展

聚酯薄膜的生产工艺及技术进展2.1聚酯薄膜的生产工艺流程2.1.1原料输送BOPET薄膜工艺流程为：切片一振动筛一金属分离器一一级脉冲输送一混料料仓一二级脉冲输送一湿切片料仓袋装基础切片、添加剂切片在经过振动筛筛选、金属分离后经一级脉冲输送至各自贮存料仓(或者使用槽车将切片运输输送切片装置，回收切片直接风送到回收料仓)，根据不同品种薄膜的要求，在混料器处按一定比例混合，再经二级脉冲输送到切片中间停留料仓。本装置是一种中压低速脉冲式输送装置，已用于在常温下输送颗粒状物料，如聚酯颗粒，也能用于粉末状物料的输送。2.1.2配料、结晶、干燥一、流程…二、混合配料…三、结晶干燥…四、工艺参数…2.2双向拉伸技术及发展方向…2.2.1塑料薄膜双向拉伸原理2.2.2双向拉伸薄膜生产设备及工艺双向拉伸薄膜生产设备与工艺，以聚酯(PET)为例简述如下。一、配料及混合有光PET切片和母料切片是普通PET薄膜所使用的主要原料。母料切片是指含有添加剂的PET切片，添加剂有二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、高岭土等，应根据薄膜的不同用途选用相应的母料切片。PET薄膜一般采用一定含量的含硅母料切片与有光切片配用，其作用是通过母料切片中的二氧化硅微粒在薄膜中均匀分布，以增加薄膜表面微观上的粗糙度，收卷时薄膜之间可容纳少量的空气，可防止薄膜黏连。有光切片与母料切片通过计量混合可分为静态混合和动态混合2种，有光切片与母料切片混合均匀后进入预结晶、干燥工序。二、结晶和干燥对有吸湿倾向的PET，在进行双向拉伸之前，须先进行预结晶和干燥处理。一是提高PET的软化点，避免它在干燥和熔融挤出过程中树脂粒子互相黏连、结块；二是去除树脂中水分，防止含有酯基的PET在熔融挤出过程中发生水解降解和产生气泡。PET的预结晶和干燥设备一般采用带有结晶床的填充塔，同时配有干空气制备装置，包括空压机、分子筛去湿器、加热器等。预结晶和干燥温度在150—170℃，干燥时间约3．5-4h。干燥后的PET切片中水的质量分数要求控制在50×10-6以下。三、熔融挤出熔融挤出包括挤出机、熔体计量泵、熔体过滤器和静态混合器。…四、铸片系统…五、纵向拉伸(MDO)…六、横向拉伸横向拉伸机构结构比较复杂，它由烘箱、链夹和导轨、静压箱、链条张紧器、导轨宽度调节装置、开闭夹器、热风循环系统、润滑系统及EPC等组成。横拉机构由进膜、预热、拉幅、缓冲、定型和冷却等功能段组成。横拉机的作用是将经过纵向拉伸的薄膜在横拉机内分别通过预热、拉幅、热定型和冷却而完成薄膜的横向拉伸。1、拉伸温度因经过纵向拉伸的薄膜已有一定的结晶取向度，故横向拉伸温度要比纵向拉伸温度高15—25℃，具体温度取决于薄膜的厚度和拉伸速度。2、拉伸倍数横向拉伸倍数一般为3．5—4倍。对于平衡膜，横向拉伸倍数与纵向拉伸倍数基本相同或接近；对于强化膜，纵向拉伸倍数要大于横向拉伸倍数。3、热定型温度及时间在生产非收缩性薄膜时，横向拉伸后必须进行热定型处理，目的是完善其结晶取向过程，消除内应力，增加尺寸稳定性。热定型温度应该选择PET结晶速率最大的温度段，即190—230℃，热定型时间需3—6s。4、冷却温度热定型后的PET薄膜还要进行热松弛处理。热松弛目的是让热定型后的薄膜在拉伸状态下有—个自动收缩的过程，最后进入冷却段风冷至100℃以下。七、牵引收卷及分切本工序由若干个牵引导向辊、冷却辊、展平辊、张力辊、跟踪辊及切边装置、测厚仪和电晕处理机等组成。1、测厚仪测厚仪是测量及调节薄膜厚度的重要设备，它不仅有显示薄膜厚度的功能，而且还具有自动反馈控制薄膜厚度的功能。反馈控制包括：控制模头膨胀螺栓的加热功率或温度，调节薄膜的横向厚度；控制计量泵或铸片的转速，调节薄膜的纵向厚度。在线测厚仪有多种：如B射线测厚仪、X射线测厚仪、红外线测厚仪等，因近红外线测厚无环境污染、对人体无伤害，目前应用比较普遍。2、电晕处理机电晕处理机的工作原理：通过在电极上施加高频高压电流，使电极产生电晕放电，气体电离产生高能离子，在强电场作用下冲击塑料薄膜表面，使薄膜表面活化，以增加薄膜的表面湿张力。例如PET在未处理前的表面张力为0．40—0．42／m，经过电晕处理的表面张力可达0．50—0．55N／m，这样就可以大大提高印刷油墨或真空镀铝层对PET表面的附着力。特别是BOPP和PE膜，因是非极性聚合物，如不经过电晕表面处理，根本无法进行印刷或镀铝。3、薄膜收卷薄膜通过张力控制辊、展平辊、跟踪辊，最后完成收卷工作。收卷张力的控制包括张力的设定、张力衰减及张力补偿等，对薄膜收卷的品质影响很大。4、分切机从收卷机卸下的大膜卷，根据产品标准或用户的要求，在分切机上切成一定的规格，然后经过检验、包装即为成品。分切机的工艺参数主要是收、放卷张力，橡胶压辊结构及其压力，分切速度包括初始升速等的控制。2.2.3双向拉伸的发展方向近几年，我国双向拉伸生产线发展很快，各种塑料薄膜大小双拉生产线已有百余条，但大部分从国外引进的。国外薄膜双拉生产线供应商主要有Bruckner，DMT，DORNIER，MITSUBIHI等。目前国内薄膜双拉生产线也在崛起，已有几家可以自主设计、制造薄膜双拉生产线，但生产线规模和技术水平还有一定的差距。一、向薄型膜、厚型膜两端发展…二、向高速、宽幅方向发展…三、多层共挤为了提高薄膜的综合性能，现在双拉生产线多采用A／B／A，A／B／C甚至更多层的结构。采用多层共挤可以生产多功能、特种膜，以满足不同用途的需要，如热封膜、高阻隔膜、抗紫外线辐射膜等。四、设计特种薄膜双拉生产线热收缩薄膜在方便食品、饮料市场、电子电器、日用商品、收缩标签等方面都有广泛应用，而且大多数要求单向有大的收缩率。例如横向热收缩，这就需要拉伸设备的设计做相应的改变，以满足横向高收缩的要求。五、PET薄膜直拉生产线…六、向同步拉伸发展…聚酯薄膜的改性与填充聚酯薄膜（BOPET）被广泛地用作包装材料，巿场对于其要求也日益提高。通过共聚改性、共混改性、表面涂层改性等方法，对聚酯原料进行改性，可以提高BOPET薄膜在阻隔、耐高温、抗紫外线、可热封等方面的性能。聚酯（PET）是指含有酯基的热塑性聚酯的简称。作为热塑性饱和聚酯的一员，聚对苯二甲酸乙二醇酯是塑料包装材料中使用最为广泛的一种。它可用于加工成型各种瓶类容器、片材和薄膜。其中聚酯薄膜（BOPET）最大的应用巿场是软包装复合材料，约占总用量的50%。人们生活水平日益改善，对包装材料的要求也越来越高，例如，要求有高阻隔性、高耐热性、高透光率、高光泽度、低雾度、抗紫外线辐射、阻燃、可热封、符合食品卫生的要求等等。显然，普通的聚酯薄膜已不能满足这些要求，因此须根据不同的使用要求，从不同的角度对PET进行必要的改性。一、共聚改性…二、共混改性聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）与PET同属于聚酯家族，PTT与PET在分子结构上只相差一个碳原子，但在晶态结构上却存在较大差异。PTT分子中亚甲基呈螺旋排列方式，其晶格堆积密度比PET疏松得多，因此相对PET而言，PTT具有较好的透明度、耐热性、加工性。据报道，经用PTT改性的PET可用做耐热容器、磁记录盘及要求透明性好的包装薄膜等。聚酯家族的另一新秀——聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN），因其分子结构中萘环取了苯环，萘环比苯环具有更大的共轭双键，分子刚性大，在许多性能方面比PET都要高出一筹。例如，PEN的耐热性、拉伸强度等机械性能、耐紫外线辐射性能、耐有机溶剂及耐水解性，特别是阻隔性等均要超过PET。PEN对氧气、二氧化碳、水汽的阻隔性分别比PET高4倍、5倍和3.5倍。另外，PEN结晶度低于PET，故其透明度也比较好。所谓共混改性，就是在PET树脂中加入一定比例的其它物质，如将上述的PTT、PEN或LCP（液晶聚合物）等进行共混，以改善和提高PET的某些性能。例如，当10%-20%的PEN与PET共混后，对氧气、二氧化碳的阻透性可分别提高30%-50%和23%-37%，并可将对紫外线的遮蔽波长提高到380nm。这种PEN/PET共混物可用于注/拉/吹成型包装容器，如PET瓶、PET桶等已用于食用油、酒类、碳酸饮料及啤酒的包装。PEN/PET的共混物也可采用双向拉伸法制得BOPET薄膜，这种由PEN与PET按一定比例进行混合后生产的BOPET薄膜可以大大提高PET薄膜的阻隔性、耐热性和抗辐射等性能。三、表面涂层改性表面涂层法是提高PET薄膜阻隔性及其它性能的又一常用的方法。国外巿场上大多数塑料啤酒瓶是PET经过表面涂布处理的产品。例如涂布聚羟氨基醚、EVOH、PVDC等可以提高聚酯瓶对氧气、二氧化碳的阻隔性；对BOPET薄膜来说，也可采用涂布聚偏二氯乙烯乳液的工艺来提高其阻隔性能。如涂覆含紫外线（UV）吸收剂的透明涂层（如：环氧丙烯酸聚合物、聚氨酯类丙烯酸酯、聚酯类丙烯酸酯），可构成聚酯薄膜的紫外线保护层，从而可增强PET薄膜的抗紫外线能力。又如，在BOPET薄膜表面涂布某种高聚物溶液可明显提高PET薄膜的表面性能。试验表明，这种经过涂布某种高聚物溶液的PET薄膜的表面湿张力可高达60mN/m，大大提高了PET薄膜的印刷和镀铝性能。而且，涂布法的PET薄膜的表面湿张力不会因为在高温、高湿的气候条件下而衰减，其另一个优点是镀铝后不会因为接触水溶液而发生镀铝层脱层现象。这两点都是常用的电晕处理法无法相比的。此外，如果在PET薄膜表面涂布一层一种“MATTING”的物质，可以制得具有亚光效果的PET薄膜。四、多层共挤改性…五、纳米材料改性…内容摘自六鉴网()发布《聚酯薄膜技术与市场调研报告》。