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       雙向拉伸聚脂（BOPET）薄膜是世界上發(fā)展最快的熱塑性塑料薄膜品種之一，自1948年英國帝國化學公司（I.C.I）和美國杜邦公司（DuPont）研制出聚脂薄膜，并于1953年實現(xiàn)了BOPET薄膜的工業(yè)化生產(chǎn)以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，BOPET薄膜已經(jīng)由原來單一的絕緣膜發(fā)展到現(xiàn)在的電容器用膜、包裝用膜、感光絕緣膜等，生產(chǎn)工藝也從最簡單的釜式間歇式生產(chǎn)法發(fā)展到多次拉伸及同步雙向拉伸，產(chǎn)品品種也由平膜發(fā)展到多層共擠膜、強化膜及涂覆膜等。　　一、BOPET薄膜的生產(chǎn)工藝　　BOPET薄膜的雙向拉伸可分為一次拉伸和兩次拉伸，以后者應用較多。拉伸后經(jīng)過熱定型的薄膜，稱為定型膜，不經(jīng)過熱定型的薄膜則為收縮膜，收縮在加熱時可以快速收縮，是通過對原料進行共聚改性后投籃的薄膜，收縮率可達到50%?！　姆N類上分，BOPET薄膜可分為平衡膜和強化膜。平衡膜的縱橫向取向度基本相同，拉伸強度，相對熱收縮率相等；強化膜縱橫向的取向度不同，其中一個方向的取向度大于另一個方向的取向度，而且該方向的拉伸強度大于2.6MPa。在此，我們主要討論兩次拉伸法制成的平衡膜?！　?、BOPET薄膜的性能　　BOPET薄膜通常為無色透明、有光澤、強韌性和彈性均好的薄膜。與其他塑料薄膜相比，BOPET薄膜具有相對密度大、拉伸強度高、延伸率適中、沖擊強度度、阻氣性好、耐熱性好和透明度高等特點。BOPET薄膜主要性能指標見表1。 表1　 BOPET薄膜主要性能指標項　　目厚度（μm）典型值測試條件測試方法物理性能密度（g/m2）所有1.39～1.40 DIN　53466縱向拉伸強度（MPa）所有20023℃，100mm/minASTM　D1882橫向拉伸強度（MPa）所有20023℃，100mm/minASTM　D1882縱向斷裂伸長率（%）所有10023℃，100mm/minASTM　D1882橫向斷裂伸長率（%）所有11023℃，100mm/minASTM　D1882縱向強性模量（MPa）所有420023℃，100mm/minASTM　D1882橫向強性模量（MPa）所有420023℃，100mm/minASTM　D1882磨擦系數(shù)（動）所有0.5023℃ASTM　D1894磨擦系數(shù)（靜）所有0.6023℃ASTM　D1894光學性能光澤度（%）12130測試角度45°ASTM　D245719130測試角度45°ASTM　D245723130測試角度45°ASTM　D245736130測試角度45°ASTM　D2457霧度（%）122.5 ASTM　D1003192.6 ASTM　D1003233.0 ASTM　D1003363.5 ASTM　D1003透光率（%）1291 ASTM　D10031991 ASTM　D10032390 ASTM　D10033690 ASTM　D1003              熱性能縱向伸縮率（%）所有1.5 ASTM　D1204橫向伸縮率（%）所有1.0 ASTM　D1204表面張力（mN/m）所有處理面56，非處理面41 ASTM　D2578　　2、制膜的工藝流程　　原料→混配→干燥→擠出鑄片→縱向拉伸→橫向拉伸→測厚→牽引收卷→分切　　PET作為一種高分子聚合物，具有如下特點：　?。?）具有玻璃態(tài)（臨界溫度一般為67℃）、高彈態(tài)（介于熔融溫度Tm和玻璃化溫度Tg之間）、黏流態(tài)（臨界溫度一般為260℃）三種狀態(tài)。　?。?）在進行定向拉伸后，薄膜的拉伸強度、模量明顯增加，一般來說，拉伸薄膜的拉伸強度要比未拉伸薄膜的強度高3～5倍，沖擊強度和耐彎曲性增大，耐寒、耐熱性提高，表面光澤度提高，電絕緣性能提高?！　。?）產(chǎn)品的拉伸取向是在高彈態(tài)下進行的。　　下面對制膜工藝作簡單介紹?！　。?）選料　　我國可以生產(chǎn)膜級聚酯切片的廠家主要有儀征化纖、遼化、燕化、天化等企業(yè)，年產(chǎn)量在25萬噸左右?！　∩a(chǎn)包裝用BOPET薄膜的原料一般選用超有光聚酯切片，但如果純用超有光聚酯切片，制得的薄膜會因為表面發(fā)黏而導致無法收卷，因此必須加入抗黏劑，即所謂的母料切片（也稱為添加劑切片）。添加劑的種類很多，常用的有SiO2、CaCO3、AI2O3、高嶺土等?！　。?）混配　　添加劑切片和超有光聚酯切片需要進行混配，對于A－B－A結構的三層共擠設備來說，混配在表層進行即可，一般添加劑的含量控制在400～900ppm?！　。?）干燥　　原料在混配完成后即可進入干燥器進行干燥。由于PET分子結構中含有酯基，對水分非常敏感，在高溫下極易發(fā)生水解反應，使分子量下降。同時，在加工過程中，水分的存在將會導致氣泡產(chǎn)生。所以，必須對原料進行干燥處理，要求干燥后的水分含量控制在30～50ppm以下?！　。?）擠出鑄片　　干燥后的原料即可進入熔融擠出機和計量泵進行定量擠出，為了防止雜質進入鑄片系統(tǒng)而影響擠出鑄片質量，在計量泵后至少要安裝一臺過濾器，濾除雜質。過濾后的熔體在經(jīng)過模頭后由冷卻輥進行急速冷卻，快速躍過結晶區(qū)而達到玻璃化溫度Tg以下，并形成薄膜厚片?！　榱烁玫厥谷垠w貼附于冷卻輥上，BOPET薄膜生產(chǎn)線都是采用靜電吸附的方式，即在熔體和冷卻輥之間施加一個外電場，以電極絲為負極、鑄片輥為正極（地極），薄膜置于該高壓靜電場中，兩邊因靜電感應而產(chǎn)生極性相反的電荷（上正下負），于是電極和鑄片輥都會對它產(chǎn)生吸引力。由于薄膜和鑄片輥表面的距離遠小于和電極的距離，因此鑄片輥對薄膜的吸引力要遠大于電極對薄膜的吸引力，因此薄膜就被緊緊地吸附在輥面上?！　。?）縱向拉伸　　制得的薄膜厚片將被立即送入縱拉機組（MDO）進行縱向拉伸。由于PET為線性大分子，分子鏈的兩端各有一個羥基，中間每個單元鏈都有笨環(huán)通過酯基與乙基相連，沒有大的支鏈，因此分子線性好，易于沿著纖維拉伸方向取向而平行排列。在經(jīng)過拉伸后，物理強度能夠沿著拉伸方向大幅增加。縱向拉伸是通過滾筒的速度差，使得厚片在快輥和慢輥之間形成拉伸?！　】v向拉伸工藝的關鍵在于拉伸溫度和拉伸比的選擇和控制。拉伸溫度偏高，薄膜厚片容易被拉伸，同時分子鏈段的活動能力加劇，反而會破壞取向；拉伸溫度偏低，拉伸應力變大，薄膜厚片會在拉伸點打滑，造成拉伸不均，導致厚度公差變大。實踐證明：拉伸溫度在80～90℃時，無定型厚片的拉伸功率最小，因此縱向拉伸溫度一般控制在此范圍內(nèi)。另外，對于單點拉伸的縱拉機組，拉伸比一般控制在3.0～3.85?！　。?）橫向拉伸　　縱向拉伸完成后即進入橫拉機組（TDO）進行橫向拉伸，對二次拉伸的平衡膜來說，橫拉機組還負擔著熱處理的任務，因此橫拉機組一般包括預熱、拉伸、熱定、冷卻四個工藝段。橫拉機組包括烘箱、鏈條、鏈鋏、鏈軌、加熱冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和外部通風系統(tǒng)等裝置。烘箱通過風機將加熱后的空氣送至不同的工藝段，形成靜壓風場，根據(jù)工藝的設定達到所需溫度?？v拉后的薄膜厚片送至轉動的鏈鋏內(nèi)，通過鏈軌寬度的變化達到橫向拉伸的目的。由于預熱、拉伸、熱定型和冷卻都是在一個烘箱內(nèi)的，因此橫向拉伸工藝參數(shù)的設定要考慮烘箱的長度、生產(chǎn)速度，以及熱風傳導和烘箱的保溫情況，一般要求吹到薄膜上下表面的風溫、風壓和風速一致，且各區(qū)溫度不能相互影響，夾子溫度要盡量低。熱定型的目的是消除拉伸中產(chǎn)生的內(nèi)應力，從而制得熱穩(wěn)定性好、收縮率小的薄膜?！　。?）測厚　　從橫拉機組出來的薄膜不能直接收卷，需要利用測厚儀對薄膜的橫向厚度進行控制。測厚儀在線測量薄膜的厚度，將結果反饋到計算機，計算機控制模頭的熱膨脹螺栓做出相應的變化，達到自動控制厚度的目的?！　。?）牽引收卷　　由于包裝用薄膜一般要求具有較高的表面張力，因此在牽引處還設置了電暈處理機。通過高壓電弧將薄膜表面打毛，同時高壓放電產(chǎn)生臭氧，在薄膜表面形成極性基團，提高薄膜的表面張力，使得其更適應鍍鋁或印刷工藝?！　×硗?，在牽引處還安裝了一個切邊裝置，這是因為在橫向拉伸過程中，靠近鏈鋏處的薄膜不能被充分拉伸，此處的薄膜較厚，因此要利用切邊裝置將這部分邊料切掉。切下來的邊料通過粉碎機送至回收造粒機進行造粒，被二次回收利用?！　∈站頇C現(xiàn)在一般采用中心收卷張力和壓力，以保證收卷端面平整，松緊一致?！　。?）分切　　根據(jù)客戶的需要，收卷之后的薄膜可通過分切機分切成不同寬度規(guī)格的小卷，打包后就成為最終的產(chǎn)品。分切是最后一道工序，主要工藝根據(jù)不同厚度、規(guī)格的大膜卷，設定相應的速度、壓力、張力等工藝參數(shù)，保證分切后的小卷符合要求。$分頁符$ 　　二、BOPET薄膜在包裝領域的應用　　在包裝方面，BOPET薄膜可用于加工復合包裝、真空鍍鋁包裝、卡紙轉移膜等，還可用于激光防偽膜、金拉線、金銀線等，用量最大的當屬印刷復合包裝和真空鍍鋁包裝。包裝用BOPET薄膜的厚度范圍在10～36μm之間，而其中最為常用的是12μm的BOPET薄膜?！　?、印刷復合用BOPET薄膜　　BOPET薄膜能夠與各種材料進行干式復合，也可通過流延方式與PE、EVA等進行復合?！　。?）對BOPET薄膜的要求　?、?要有較高的模量，能承受較大的張力，滿足精密印刷和套印的要求。BOPET薄膜的拉伸張力較大，能實現(xiàn)高速印刷?！　、?BOPET薄膜的表面張力要高，保證印刷油墨在其上附著牢固，特別是為了適應淺網(wǎng)印刷，一般要求BOPET薄膜的表面張力達到52mN/m以上，最高達到58mN/m?！　、?添加劑的選擇。加工BOPET薄膜時通常采用SiO2作為抗粘連劑，由于SiO2中的硅氧鍵具有較強的極性，且SiO2粒子表面常吸附有一定的化合水和羥基，因此SiO2粒子具有較高的表面能。裸露在薄膜表面的SiO2粒子有助于增加薄膜表面的極性，有利于提高印刷油墨在其上的附著牢度?！　、?要求BOPET薄膜厚度均勻，平均厚度公差應小于2%?！　、?靜電小。靜電不僅影響印刷牢度，還會導致薄膜粘連、吸塵等?！　、?薄膜表面不能有油污、灰塵、低分子物等污染物，否則會在薄膜表面形成薄弱界面層，影響油墨的附著，造成印刷后的脫墨現(xiàn)象?！　。?）印刷BOPET薄膜的表面改性　　BOPET薄膜具有一定的極性，但是其極性相對較低，即便經(jīng)過了電暈處理，也不能采用水性油墨進行印刷，故現(xiàn)在國內(nèi)一般使用溶劑型油墨印刷。但是，出于環(huán)保方面的考慮，采用水性油墨印刷將是今后的發(fā)展趨勢。為了能在BOPET薄膜上進行水性油墨印刷，必須對BOPET薄膜表面進行改性。　　常用的方法是在其表面涂布一層化學涂層，如水溶性共聚脂、丙烯酸這些含有極性的化學物質。在薄膜生產(chǎn)線的縱拉機組和橫拉機組之間增加一個涂布機，利用凹印版滾筒將這些化學物質涂在薄膜上，經(jīng)定型后即形成化學涂布膜，就可以用于水性油墨印刷。　　2、真空鍍鋁用BOPET薄膜　　真空鍍鋁用的BOPET薄膜要求具有高光澤、低霧度等特點?！　。?）聚酯鍍鋁薄膜的優(yōu)點　?、?具有極佳的金屬光澤和良好的反射性，給人一種富麗華貴的感覺，用做商品包裝可以起到美化商品、提高商品檔次的作用。　?、?具有優(yōu)良的阻氣性、阻濕性、遮光性和保香性，不但對氧氣和水汽有很強的阻隔性，而且?guī)缀蹩梢宰韪羲械淖贤饩€、可見光和紅外線，故可延長內(nèi)容物的保存期。因此，對于食品，藥品以及其他一些需要較長保存期的物品來說，采用聚酯鍍鋁薄膜作為包裝是一種理想的選擇?！　。?）在鍍鋁基膜表面涂布化學涂層　　對于經(jīng)過電暈處理的鍍鋁基膜來說，如果有水或者經(jīng)過一段時間之后，其電暈效果就會消失，表現(xiàn)為表面張力下降。如果在薄膜表面涂上一層防水型的化學涂層，徹底BOPET薄膜改變的表面性質，將有利于鍍鋁層在其表面的附著，并且能夠克服由于PET蠕變而產(chǎn)生的鍍鋁層遷移?！　∮嘘P資料表明：普通鍍鋁膜的鍍鋁層存在大量的紋隙和空隙，鍍鋁層的致密度差。這是由于在鍍鋁過程中BOPET薄膜薄膜在張力、溫度的作用下產(chǎn)生拉伸形變，收卷后PET蠕變恢復而產(chǎn)生的結果。當鍍鋁膜與其他材料復合后，黏合劑分子會通過這些空隙滲入鍍鋁層和BOPET薄膜界面，嚴重降低兩者的附著牢度，從而造成鍍鋁層遷移。若在BOPET薄膜表面上先涂布一層化學涂層，再進行真空鍍鋁，介于鍍鋁層和薄膜之間的化學涂層能夠起到緩沖層的作用，使得BOPET蠕變產(chǎn)生的應力在化學涂層得到釋放，從而減小了對鍍鋁層的破壞，鍍鋁層的致密度大大提高，復合以后黏合劑分子無法通過空隙滲入鍍鋁層和薄膜界面?！　≡谕坎蓟瘜W涂層時，應選擇與鍍鋁基膜、鋁層的界面結合牢度好的涂層材料，涂布時添加流平劑以增強涂布的均勻性，使得制得的BOPET薄膜鍍鋁后的剝離強度高，鍍鋁層不會向其他層遷移。     另外，隨著制膜技術和復合包裝技術的發(fā)展，國外已經(jīng)利用共聚改性的手段制出了可熱封的BOPET薄膜，該項技術已日漸成熟。我們相信，在不遠的將來，BOPET薄膜將在軟塑包裝領域得到更加廣泛的應用。  轉載自：《印刷技術》