BOPET薄膜基礎知識與應用

1、BOPET薄膜基礎知識與應用XXX主辦2010年11月內部培訓主要內容 一、BOPET薄膜性能介紹 二、薄膜性能對后加工的影響B(tài)OPET薄膜性能介紹(基本知識)BOPET薄膜性能介紹一、教你認知半成品檢驗報告中的內容1. 外觀質量1.1巡檢項：此項應由當班班長根據拉伸工巡回檢查記錄及自查情況如實填寫，并盡可能用數據描述外觀質量，如記錄缺陷的位置、數量等信息。1.2抽檢項：此項為半成品檢驗員對截取的大卷膜表層樣進行抽檢自查，并如實填寫檢查情況，對發(fā)現的外觀質量缺陷用數據描述出來。2 物化性能2.1厚度 厚度是薄膜最基本的品質指標之一，厚度的均勻性直接影響到薄膜的外觀形象以及內在性能，因此必須嚴加

2、控制這一指標。其判定標準有以下幾項： （1）平均厚度：指整卷膜厚度的算術平均值，通常稱為實際厚度，亦通常與標稱厚度有一定的偏差。 （2）標準偏差：用以衡量數據值偏離算術平均值的程度。 （3）厚度公差：是指整卷膜的最大和最小厚度值與平均厚度的正負差值。2.2 光學性能2.2.1 霧度 是薄膜的光學指標之一，是表征薄膜的清晰透明或混濁的程度，是透過薄膜而偏離入射光方向的散射光通量與投射光通量的百分比。 霧度的影響因素很多，主要有薄膜配方、工藝參數等。2.2.2 透光率 透光率是指透過薄膜的光通量與入射到薄膜表面上的光通量的百分比。2.2.3 光澤度 光澤度用來表示薄膜表面平整、光亮的程度。光澤度可

3、通過對光線的反射能力來測定。當薄膜表面光滑平整時，對光線的鏡面反射能力強，光澤度就高；當薄膜表面從微觀上看表現比較粗糙時，光線對鏡面反射能力弱，光澤度就低。常規(guī)PET膜主要測試45折射角。一般角度越小測試值越大。2.2.4 光學性能的影響因素 原輔料（大有光切片、母料切片） （1）控制原輔料的結晶度 （2）控制母料開口劑的折光指數、粒徑、形狀等。 工藝條件 （1）控制拉伸定向后薄膜的結晶度（工藝參數）。 （2）控制開口劑的用量，以低量有效為原則，保證薄膜收/放卷順利、薄膜間不粘連。2.3 熱學性能2.3.1 熱收縮率 熱收縮率是表征薄膜在受熱情況下的尺寸穩(wěn)定性，也即薄膜受熱變形的程度，亦可反映

4、薄膜的耐溫性能。 我們所測得的熱收縮率數據是在標準測試條件下測量的靜態(tài)受熱收縮變形值，只是一個參考數據，與下游用戶在使用中出現的收縮是有區(qū)別的，因為薄膜在使用過程中是在有外力（張力）的作用下在熱場中作動態(tài)運動，是一種有外力的動態(tài)熱收縮。但動態(tài)熱收縮率在實驗室是很難測量的。 一般情況下靜態(tài)熱收縮率越小，其動態(tài)熱收縮在相同條件下也趨小，但條件不同就不一定有對應關系。2.3.2 影響熱收縮率的因素及控制辦法2.3.2.1 影響因素有： PET切片的聚合度、端羧基值 薄膜的結晶度 拉伸的工藝參數 熱定型溫度 熱松馳（定型區(qū)、冷卻區(qū)與出口鏈寬設置）等。2.3.2.2 控制辦法有： 要求原料供應商改善PE

5、T樹脂的熱穩(wěn)定性，避免或減少在加工過程中的熱降解。 適當提高TDO熱定型溫度，目的是完善結晶，充分釋放內應力。 在熱定型末端足夠進行熱松馳，隨后快速冷卻定型，使拉伸取向的結晶晶格“冷凍”并固定。2.4 力學性能2.4.1 拉伸強度 這是薄膜最重要的力學性能指標，是指材料產生最大均勻塑性變形的應力。它表示在單位截面上所承受的最大拉力。一般BOPET薄膜的拉伸強度應在200MPa以上。 在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所受的最大拉力與截面積的比值即為拉伸強度，其結果以MPa表示（1MPa=1N/mm2）。有時稱之為抗張強度、抗拉強度等。 用儀器測試樣拉伸強度時，可以一并獲得拉伸斷裂應力、斷裂伸長率、

6、彈性模量等數據。 2.4.2 斷裂伸長率 它是表示一定長度薄膜的單位截面上承受最大拉力發(fā)生斷裂時的長度減去起始長度后與起始長度的百分比。 斷裂伸長率是反映薄膜的韌性指標，如偏低，表示薄膜的脆性增加，一般PET薄膜的斷裂伸長率在100%左右。2.4.3 彈性模量 它是表示在彈性范圍內薄膜所受應力與應變的比例系數，它表征的是薄膜的剛性或挺度，BOPET薄膜的彈性模量一般在4000以上，而BOPP需要加入增剛劑才能達到4000以上。 彈性模量在測試時的取值范圍為樣品伸長0.05%0.25%之間拉力變化值與伸長（截面）變化值之比，其結果以MPa表示。2.5表面性能2.5.1 潤濕張力（表面張力） 促使

7、液體表面收縮的力叫做表面張力，是分子力的一種表現，對薄膜而言通常稱潤濕張力。 例如：新鮮荷葉表面滴上一滴水，水會收縮成水珠而不會浸潤到荷葉內部，這一現象說明水的表面張力大（約73達因），荷葉的潤濕張力小，且二者的差距比較大。 表面張力的國際單位為N/m，但通常我們用dyn/cm（達因）表示，1dyn/cm=1mN/m2.5.2 摩擦系數 摩擦系數（friction factor）是指兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值。它是和表面的粗糙度有關，而和接觸面積的大小無關。依運動的性質，它可分為動摩擦系數和靜摩擦系數。 摩擦系數的大小影響到薄膜的收卷性能和薄膜的使用性能。 摩擦系數是薄膜

8、開口性的量化評定指標，也是機器運行速度、張力調節(jié)和薄膜運行中磨損的參考依據之一。如BOPP煙膜就要求COF非常小，這樣就能進行高速包裝。 薄膜的摩擦系數對印刷油墨與薄膜之間、鍍鋁層與薄膜之間、涂層與薄膜之間的結合力有很大關系。 摩擦系數的大小可通過添加劑的選擇和用量來控制。 PET薄膜的COF值一般在0.4-0.6之間比較適宜，特殊用途產品就不在此控制范圍了。2.5.3 表面粗糙度 該指標為薄膜的一個隱性指標，是指薄膜表面所具有的在較小間距上的微小峰谷不平度的微觀幾何尺寸特征的綜合評價。 表面粗糙度用Ra（輪廓平均算術偏差）、Rz（不平度平均高度）、Rt（從峰到谷的高度）、Rmax（最大深度）

9、來表征。 適當的表面粗糙度有利于油墨印刷和鍍鋁，特別是對淺網印刷尤其重要。如果粗糙度過大，則可能會造成油墨分子或鋁分子不能填滿薄膜表面的凹點而影響兩者之間的結合力，嚴重時會導致分層，或出現針孔漏白問題。二、薄膜性能對后加工的影響薄膜性能對后加工的影響 BOPET薄膜的表面性能特征及對后序加工的影響 BOPET薄膜的表面結構與性能直接影響著其后序加工如鍍鋁、印刷及復合的牢度，以下就分從BOPET薄膜的表面極性與張力、表面粗糙度、薄膜界面層等幾個方面來說明其表面的性能特征及對后序加工的影響。1.1表面極性與表面張力 1.材料本身的分子結構決定了材料極性的大小，而材料的表面張力又與其表面極性有關，極

10、性越大，表面張力也越大。PET大分子鏈中含有極性基團酯基，因此，BOPET薄膜表面具有一定的極性，其表面張力較一般的非極性塑料薄膜如BOPP大，未經表面處理的BOPET薄膜的表面張力可達到40-44達因/cm，而未經表面處理的BOPP薄膜的表面張力只有30-33達因/cm。 當薄膜用于印刷時，為了使油墨能夠完全浸潤（潤濕）薄膜表面，要求薄膜的表面張力要等于或大于油墨的表面張力，故在印刷時，要求薄膜的表面張力要至少大于38達因/cm；而對于轉移膜等需要上涂層的材料來說，也要求涂布液的表面張力小于薄膜的表面張力，既要保證涂料在薄膜上有適當的附著和流平，又要能讓涂層在適當的外力作用下與薄膜能順利剝離

11、； 對于真空鍍鋁，薄膜與鋁層間一方面靠范德華力結合；另一方面，苯環(huán)的存在形成了冗電子體系，與鋁原子外層的電子云疊加，形成配價鍵。 實踐證明，在一般情況下，未處理BOPET薄膜已經能滿足印刷、鍍鋁的要求。但為了進一步增加油墨及鋁層與薄膜間的附著牢度，通常仍要對BOPET薄膜進行表面處理，最好的電暈值在52-60之間，如太高，容易造成電暈過度，造成弱介層。n 薄膜表面處理方法有電暈處理、等離子體處理電暈處理、等離子體處理、涂層處理、涂層處理、化學處理、光化學處理、火焰處理等。u 其中電暈處理是應用最普遍的一種,其作用表現為形成極性基團和表面粗糙化：1）通過電極在電極和電暈處理輥之間放電，使空氣電離

12、，形成臭氧和氧化氮。同時高能的電子和離子轟擊薄膜表面，使其鍵狀分子斷裂，產生自由基，并同空氣的電暈產物發(fā)生氧化交聯等反應，生成羥基、羰基等極性基團，提高了薄膜的表面張力及極性。2）高能電子和離子注入薄膜，在薄膜表面產生微凹的密集孔穴，使薄膜表面粗化，增大表面活性。l 薄膜表面的潤濕張力與電暈處理的強度有關。電暈處理的強度則與電極電壓的高低和電極-電暈輥之間的間隙有關。電極電壓高、與電暈輥之間的距離小、電暈處理效果強；與薄膜和電暈輥之間是否夾有空氣有關，如果輥膜之間夾有空氣將會導致薄膜背面也被處理；與電暈輥和電極表面清潔度有關，電暈輥和電極表面很臟，則會減弱電暈處理的效果。u添加劑的加入也可能對

13、薄膜表面的極性及表面張力產生一定的影響。BOPET薄膜中常用的添加劑為抗粘連劑，通常采用二氧化硅（SiO2)。二氧化硅中的硅氧鍵具有較強的極性，且二氧化硅粒子表面常吸附有一定的化合水和羥基，因此，二氧化硅粒子具有較高的表面能，這樣裸露在薄膜表面的二氧化硅粒子有助于增加薄膜表面的極性及表面張力，有利于鍍鋁和印刷。u對薄膜表面進行涂層，以徹底改變BOPET薄膜的表面性質，也有利于其與鍍鋁層及油墨的附著，并且能夠克服由于PET的蠕變而產生的鍍鋁層轉移。因為在對傳統(tǒng)的鍍鋁復合膜用顯微鏡觀察時可以發(fā)現：鍍鋁層存在大量的紋隙和空隙，鍍鋁層致密度差。這是由于在真空蒸鍍過程中BOPET在張力、溫度的作用下產生

14、拉伸形變，收卷后PET蠕變恢復而產生的結果。復合以后粘合劑分子會通過這些空隙滲入鍍鋁層和薄膜界面，嚴重降低兩者的附著牢度，從而造成剝離時鍍鋁層的轉移?；瘜W涂層介于鍍鋁層和BOPET薄膜間起到一個緩沖層的作用，使PET在真空蒸鍍收卷后蠕變產生的應力釋放在該涂層，從而減小了對鍍鋁層的破壞，鍍鋁層的致密度大大提高，復合以后粘合劑分子無法通過空隙滲入鍍鋁層和薄膜界面。鋁層的界面結合牢度好，所以與其它基材復合后剝離強度很高，鍍鋁層不會向任何一層轉移。1.2 表面粗糙度 未經處理且不含有添加劑（抗粘連劑）的BOPET薄膜表面是非常光滑的。這不但不利于其收卷與分切，也不利于其后序的鍍鋁、印刷等加工。通過電暈

15、處理及加入添加劑，可使其表面粗化，具有一定的粗糙度，從而增大了粘附面積，并利用機械錨固作用提高薄膜與油墨及鍍鋁層間的附著牢度。 添加劑對薄膜表面粗糙度的影響與添加劑的種類、形狀、粒徑、粒子分布、加入量等因素有關。 BOPET薄膜中采用的抗粘連劑為二氧化硅、形狀為不規(guī)則的球狀。二氧化硅粒子的粒徑越大，加入越多，則薄膜表面粗糙度也越大，在一定程度上有利于薄膜的印刷及鍍鋁。但粗糙度過大，可能會造成油墨及鋁粉填不滿薄膜表面的凹陷，形成空隙，進而降低兩者之間的附著，導致成品的脫鋁或脫墨。 另外，粒子粒徑的分布及在薄膜中的分散均勻性會直接影響薄膜表面粗糙度的均勻性。因此，應在聚合及加工過程中，盡量防止粒子

16、的凝聚，并促使其在薄膜表面分散均勻，從而使整個薄膜表面的粗糙度均勻一致。若粗糙度分布過于不均，則可能會在粗糙度過大或過小的區(qū)域形成比較薄弱的附著界面，剝離時就會在這些薄弱界面發(fā)生優(yōu)先脫落，從而降低了整體的附著牢度。 二氧化硅遇到水分子極易凝聚，因此在酯化和縮聚時，加入二氧化硅，必須在乙二醇中均勻分散后才能加入到酯化釜中。 在薄膜生產中,二氧化硅在PET熔融時因為也有少量水分子的存在也會產生凝聚，雖然也經過過濾器，但由于熔體在經過濾網時的流動摩擦會產生摩擦靜電，二氧化硅離開濾網時也會因靜電效應產生凝聚。二氧化硅凝聚在薄膜表面的影響，會使表面的粗造度增加，形成顆粒狀的麻點，影響表面的光澤度和印刷效

17、果。 1.3 薄弱界面層 對于BOPET薄膜,其薄弱界面層主要是由于薄膜表面受水、灰塵、油污、低分子升華物等污染而形成的。其薄弱界面層的表面能一般都較低，由于其屏蔽作用，降低了薄膜的表面張力和潤濕性，而使印墨及鍍鋁層表現出很差的粘附性，復合牢度差，印刷時，還會出現油墨分散不好，印品出現針孔、白點等缺陷。 1）灰塵污染 2）低聚物污染3）油污污染 4）電暈出水污染u低聚物的污染對薄膜表面的影響 (1)模頭上積累的低聚物，如果時間太長不清理，由于風壓或溫度的變化在正常生產中落在鑄片上，形成白色的較大的斑點，而熔體與低聚物黏得很牢，所以在后序加工中也很難脫落，帶到成品膜中，會使客戶無法使用，造成客戶

18、的投訴。 (2)在TDO的冷卻段，降溫梯度較大，使大量的低聚物迅速凝聚在冷卻段的風嘴壁上，如果累積的較多，在風壓波動或溫度變化時低聚物會從風嘴壁上落下來，落在薄膜的表面，較輕的影響是使薄膜霧度增加，如果嚴重污染薄膜，在后序加工中會影響油墨和鍍鋁的附著力。 2、BOPET薄膜常見問題2.1 BOPET薄膜成品易出現的問題2.1.1 表觀皺: 水波紋：主要是受厚度影響，收卷松軟，拉伸不均勻； 筋或暴筋：厚度和收卷工藝都有影響； 條紋：收卷工藝，硬度小，表面受力； 擠碰皺：運輸、裝卸產生碰撞，繩索勒痕，包裝臺壓痕；2.2.2 中間皺：主要是分切機工藝設備造成。2.2.3 底皺：受設備、工藝、紙管、操

19、作等影響在近紙管處形成皺紋或死折。2.2.4 傷痕： 劃傷：TDO內部膜條、設備機械附件等造成； MDO劃痕：MDO滾筒造成； 戳傷：滾筒表面硬質異物，搬運碰撞；2.2.5 氣泡、麻點：靜電吸附放電、吸附差或冷鼓臟造成；2.2.6 粉塵、雜質：TDO低聚物和環(huán)境、設備表面灰塵等；2.2.7 污染：設備潤滑點、雨淋受潮；2.2.8 凝膠：交聯的網狀聚酯，無熔點、不溶解但可溶脹，而且有彈性，主要 是氧化造成，氧化的結果不僅生成凝膠，更可導致凝膠變成黃點甚至炭化成 黑點。2.2.9 晶點：受高溫、緩慢結晶而成的高結晶、完整結晶的產物。2.2.10 剝離不良：表面張力、局部疵點、靜電不均2.2 鍍鋁時易出現的問題2.2.1 起皺、鍍空線： 原膜：薄膜厚度不均、松緊不一，