雙向拉伸薄膜

BiaxiallyOrientedPlasticsFilm雙向拉伸薄膜

BOPF主要內(nèi)容加工原理概述生產(chǎn)工藝及設(shè)備工藝參數(shù)控制新技術(shù)及發(fā)展方向概述BOPF的含義經(jīng)物理、化學(xué)、機(jī)械等手段特殊加工，在低于薄膜熔點(diǎn)、高于玻璃化溫度下，對(duì)厚膜或平片同時(shí)或分步進(jìn)行縱向和橫向拉伸，然后在張緊狀態(tài)下進(jìn)行熱定型處理而制得的制品。概述目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的雙向拉伸薄膜有：聚丙烯（PP）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰胺（PA）、聚苯乙烯（PS）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚氯乙烯（PVC）、輻射交聯(lián)聚乙烯（CIPE）、聚乙烯醇（PVA）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。最近的研究包括可完全生物降解的聚乳酸（BOPLA）薄膜、采用茂金屬催化劑和雙峰技術(shù)合成的線(xiàn)型低密度聚乙烯（LLDPE）、可采用雙向逐次拉伸工藝生產(chǎn)BOPE等。BOPF的品種

聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、尼龍薄膜的生產(chǎn)量最大，應(yīng)用范圍最為廣泛。概述性能特點(diǎn)25341拉伸強(qiáng)度和彈性模量增加沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度增加耐寒、耐熱性提高電絕緣性提高材料利用率提高概述BOPF的應(yīng)用軟磁盤(pán)印花膜概述BOPF的應(yīng)用太陽(yáng)能板印刷電路板電腦貼膜BOPP合成紙概述1958年意大利Montecatini公司首創(chuàng)

BOPP薄膜生產(chǎn)技術(shù)。1959年和1962年歐美及日本相繼開(kāi)始生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)的拉伸方法就有管膜法和平膜法。我國(guó)BOPF薄膜是在1972～1973年間，由桂林電器科學(xué)研究所、嘉興絕緣材料廠(chǎng)、晨光化工研究院開(kāi)始試制的。1980-1997年我國(guó)共引進(jìn)63條BOPP生產(chǎn)線(xiàn)，16條BOPET生產(chǎn)線(xiàn)。成型加工原理塑料薄膜雙向拉伸的原理是將高聚物樹(shù)脂通過(guò)擠出機(jī)加熱熔融擠出厚片后在玻璃化溫度以上熔點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)高聚物的高彈態(tài)下通過(guò)縱拉機(jī)與橫拉機(jī)是在外力作用下先后沿縱向和橫向進(jìn)行一定倍數(shù)的拉伸從而使高聚物的分子鏈在平行于薄膜平面的方向上進(jìn)行取向而有序排列;并在拉伸狀態(tài)下進(jìn)行熱定型使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定下來(lái),最后經(jīng)冷卻及后續(xù)處理便可制得理想的塑料薄膜。成型加工原理纖維、撕裂膜（有人稱(chēng)尼龍草，類(lèi)似于麻的捆扎繩）等單軸取向

塑料薄膜、桶、盆、瓶等雙軸取向UniaxialorientationBiaxialorientation取向成型加工原理1取向態(tài)聚合物中的分子鏈和/或鏈段和/或微晶的某一晶軸或晶面，朝著某一方向或平行于某一平面占優(yōu)勢(shì)的排列，即取向，這種聚合物就處于取向態(tài)。2取向單元成型加工原理①取向的線(xiàn)型非結(jié)晶聚合物A

高分子大體取向，大鏈段取向，小鏈段不取向。B大的取向單元取向難，解取向也難；小的取向單元取向容易，解取向也容易。C取向使高分子呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。？取向使高分子呈現(xiàn)比較伸展的狀態(tài)，能量狀態(tài)較高，聚合物中凍結(jié)有促使高分子回復(fù)到卷曲構(gòu)象

狀態(tài)的回彈力，所以是不穩(wěn)定的狀態(tài)。②取向的線(xiàn)型結(jié)晶聚合物如丙綸、滌綸A高分子大體上取向，微晶取向，微晶間非晶區(qū)高分子小鏈段不取向。B

其取向態(tài)結(jié)構(gòu)是由微晶固定的，若微

晶不被破壞，不會(huì)發(fā)生解取向，只有

當(dāng)溫度升高到接近Tm時(shí)，微晶熔融，才會(huì)發(fā)生解取向。丙綸、滌綸耐熱性好的原因成型加工原理

取向態(tài)結(jié)構(gòu)的形成1形成的條件高分子取向態(tài)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)都是在成型加工成制品過(guò)程中形成的。取向是某些取向單元沿取向方向擇優(yōu)排列是要通過(guò)流動(dòng)或拉伸形成的。原因成型加工原理

雙軸取向吹塑薄膜、吹塑中空制品（瓶、桶）沿平面方向拉伸、吹脹PE膜、PP膜、PVC膜、PET膜①②雙向拉伸薄膜膜片在一定溫度下沿X、Y軸方向拉伸雙軸拉伸的PP膜、PET膜2成型加工原理雙軸取向的意義沿平面取向取向增強(qiáng)①沿取向方向主要是化學(xué)鍵對(duì)抗外力作用②取向后結(jié)構(gòu)均化③一些裂紋也取向，大大減小了應(yīng)力集中效應(yīng)原因成型加工原理性能BOPP薄膜未拉伸PP薄膜斷裂伸長(zhǎng)率/%65~80300~600拉伸強(qiáng)度/Mpa120~25020~40拉伸模量/Mpa1900~2500600~900濁度/%1~2.52~4熱收縮率/%120℃,2min4~50使用溫度/℃-50~1200~120氧氣透過(guò)率[g/(m2.24h*0.1mm)]1.1~1.33.3成型加工原理表1BOPP薄膜拉伸前后性能對(duì)比雙軸取向改善了薄膜的力學(xué)性能、光學(xué)性能、熱性能及阻隔性能。生產(chǎn)工藝及設(shè)備工藝方法分類(lèi)成型工藝平面拉伸法單向拉伸平面雙向拉伸同時(shí)雙向拉伸縱-橫拉伸法縱-橫-縱拉伸法管膜法平面擴(kuò)張拉伸法吹塑法泡管法吹塑拉伸法平面雙向拉伸法使用最多生產(chǎn)工藝及設(shè)備生產(chǎn)工藝及設(shè)備工藝流程生產(chǎn)工藝及設(shè)備生產(chǎn)工藝及設(shè)備三層共擠雙向拉伸薄膜生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)工藝及設(shè)備三層共擠示意圖生產(chǎn)工藝及設(shè)備（1）配料與混合配料大有光切片：薄膜的主體母料切片回料再生切片：降低物耗,循環(huán)利用。改性或功能切片為增加薄膜表面的粗糙度,避免薄膜之間的粘連,改善薄膜收卷性能，需加入添加劑如：SiO2、CaCO3等。生產(chǎn)工藝及設(shè)備（2）結(jié)晶及干燥

對(duì)于PET等聚合物，高溫下微量的水、酸或堿等雜質(zhì)會(huì)使聚合物降解，且軟化點(diǎn)較低，易在干燥塔內(nèi)和擠出機(jī)加料口處由于高溫粘連結(jié)塊產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。故需對(duì)此類(lèi)聚合物進(jìn)行結(jié)晶及干燥處理。a.真空轉(zhuǎn)鼓干燥生產(chǎn)工藝及設(shè)備b.氣流干燥（立式氣流干燥系統(tǒng)）混合好的物料通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥先進(jìn)入預(yù)結(jié)晶器被具有一定壓力的熱風(fēng)加熱并呈沸騰狀態(tài)而結(jié)晶。經(jīng)過(guò)預(yù)結(jié)晶的物料在此停留一定時(shí)間后便在循環(huán)熱風(fēng)的推動(dòng)下,慢慢進(jìn)入充填式干燥塔中,與來(lái)自塔底的干熱空氣進(jìn)行對(duì)流、熱交換,將物料中的水分帶走,完成干燥的目的。生產(chǎn)工藝及設(shè)備（3）熔融擠出-鑄片

將預(yù)結(jié)晶和干燥的切片通過(guò)擠出機(jī)加熱熔融并在擠出壓力的推動(dòng)下，將熔體均勻地輸送到模頭處鑄片。通過(guò)擠出機(jī)將物料充分塑化并強(qiáng)行通過(guò)機(jī)頭口模，在冷卻轉(zhuǎn)鼓上實(shí)現(xiàn)鑄片。關(guān)鍵問(wèn)題擠出熔體壓力均勻、穩(wěn)定

防止熔體過(guò)分降解及夾帶氣泡未熔物料或焦料等異物。生產(chǎn)工藝及設(shè)備為保證熔體均勻穩(wěn)定的流出，在擠出機(jī)之后安裝一臺(tái)高精度的齒輪計(jì)量泵，在管線(xiàn)中安裝靜態(tài)混合器，計(jì)量泵前后安裝熔體過(guò)濾器。帶熔體泵擠出系統(tǒng)生產(chǎn)工藝及設(shè)備熔體泵（計(jì)量泵）常用的熔體泵為外嚙合的二齒齒輪泵，齒輪泵是一種容積計(jì)量泵，每轉(zhuǎn)泵出量是恒定的。為保證薄膜縱向厚度均勻性，在生產(chǎn)過(guò)程中計(jì)量泵常用兩種控制方式，一種是計(jì)量泵速度不變，當(dāng)過(guò)濾器阻力加大時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷鼓的線(xiàn)速度來(lái)適應(yīng)這一變化，另一種方法是隨著精過(guò)濾器阻力的增大，自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的速度適當(dāng)加大泵出量，來(lái)保證進(jìn)入模頭的熔體壓力不變。生產(chǎn)工藝及設(shè)備冷卻轉(zhuǎn)鼓（鑄片輥）

轉(zhuǎn)鼓上，被急冷至玻璃化溫度以下并形成無(wú)定形的透明的厚片，此過(guò)程稱(chēng)之為鑄片。以PET為例，說(shuō)明鑄造過(guò)程中物料的變化：通過(guò)急冷，使PET熔體在幾秒鐘內(nèi)從280℃左右的高溫驟冷至50℃以下；PET從黏流態(tài)轉(zhuǎn)變成玻璃態(tài);PET熔體由完全無(wú)定形變成結(jié)晶度小于5%的無(wú)定形厚片。成型工藝及設(shè)備鑄片進(jìn)入縱拉機(jī)后，在一定溫度和外力作用下完成縱向拉伸過(guò)程縱拉機(jī)由預(yù)熱輥、拉伸輥、冷卻輥、張力輥、橡膠壓輥、紅外加熱器及穿片機(jī)構(gòu)熱水機(jī)組、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。鑄片在預(yù)熱輥組間被逐步加熱到玻璃化溫度以上，接近高彈態(tài)，然后進(jìn)入拉伸區(qū)。物料在高彈態(tài)下拉伸，拉伸倍數(shù)3~3.6，最大可達(dá)4倍。拉伸比越大，大分子取向越好，薄膜的拉伸強(qiáng)度也越大。（4）縱向拉伸成型工藝及設(shè)備從工藝角度講可把橫拉機(jī)分為進(jìn)膜段、預(yù)熱段、拉幅段、熱定型段、冷卻段、過(guò)渡段及出膜段等進(jìn)膜段和出膜段都在拉幅機(jī)烘箱的外部。（5）橫向拉伸將縱拉后的薄膜在預(yù)熱段進(jìn)行充分而均勻的預(yù)熱，經(jīng)過(guò)預(yù)熱處于高彈態(tài)的薄膜在拉幅段被進(jìn)一步加熱和受橫向拉力的作用下被逐步拉寬；橫拉后的薄膜在定型段進(jìn)行熱定型處理，以進(jìn)一步完善薄膜的結(jié)晶過(guò)程，并消除內(nèi)應(yīng)力，增加其尺寸的穩(wěn)定性同時(shí)在定型段的最后一段還需有一個(gè)薄膜松弛過(guò)程，以降低薄膜的熱收縮率。冷卻段的作用是讓經(jīng)過(guò)熱處理的薄膜盡快冷卻下來(lái)，使拉伸取向的結(jié)晶晶格迅速凍結(jié)，限制結(jié)晶的繼續(xù)增長(zhǎng)，避免薄膜結(jié)晶度過(guò)高而發(fā)脆同時(shí)也防止解取向成型工藝及設(shè)備薄膜測(cè)厚儀

先進(jìn)的薄膜測(cè)厚儀既具有顯示厚度的功能，還具有自動(dòng)反饋控制薄膜厚度的功能。測(cè)試數(shù)據(jù)包括薄膜的縱向和橫向斷面厚度，橫向剖面平均厚度趨勢(shì)，模頭膨脹螺栓加熱功率分布。反饋控制包括控制模頭膨脹螺栓加熱功率，調(diào)節(jié)薄膜橫向厚度，控制計(jì)量泵或冷鼓的線(xiàn)速度，調(diào)節(jié)薄膜的縱向厚度（6）牽引及收卷薄膜先后進(jìn)行冷卻、在線(xiàn)自動(dòng)測(cè)厚、切邊、電暈處理、張力控制和自動(dòng)切割收卷等操作。工藝參數(shù)控制主擠出機(jī)-計(jì)量泵組、輔助擠出機(jī)組、過(guò)濾器、熔體管道和模頭、縱拉、橫拉采用電加熱或風(fēng)機(jī)空氣冷卻方式進(jìn)行溫度控制。鑄片機(jī)冷鼓通常采用水浴和夾套冷卻水的方式控制溫度,因此需控制水冷卻裝置的水溫薄膜的拉伸過(guò)程實(shí)際是聚合物聚集態(tài)變化的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程和物料的溫度密切相關(guān)。對(duì)于PET薄膜，要獲得結(jié)晶度小于5%、晶粒分布均勻的優(yōu)質(zhì)厚片，需要求冷卻轉(zhuǎn)鼓表面溫度十分穩(wěn)定和均勻，溫度波動(dòng)小。擠出溫度的波動(dòng)，模頭溫度微小的變化都會(huì)明顯影響擠出片材的厚度公差。一、溫度的控制（1）溫度的控制工藝參數(shù)控制壓力檢測(cè)點(diǎn)一般分布在擠出機(jī)的出口（P1）、計(jì)量泵之前（P2）、精過(guò)濾之前（P3）、精過(guò)濾之后（P3）、機(jī)頭入口（P4）。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)：一般通過(guò)控制擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制計(jì)量泵前的壓力。計(jì)量泵則可以保證物料穩(wěn)定的輸出。二、壓力的控制擠出系統(tǒng)的壓力直接影響片材的厚度均勻性。在薄膜生產(chǎn)過(guò)程中，幾乎所有的擠出裝置都裝有熔體壓力檢測(cè)及壓力反饋系統(tǒng)。（2）壓力的控制

在雙向拉伸薄膜的生產(chǎn)過(guò)程中，薄膜必須經(jīng)過(guò)不同溫度區(qū)進(jìn)行加熱、拉伸、冷卻，薄膜在縱向方向存在延伸和收縮，因而，薄膜傳輸設(shè)備的驅(qū)動(dòng)速度要隨工藝要求做相應(yīng)的改變。

需要控制的速度的設(shè)備有：擠出機(jī)的速度控制計(jì)量泵的速度控制冷卻轉(zhuǎn)鼓的速度控制：決定薄膜厚度的重要因素。輔助收卷機(jī)的速度控制縱向拉伸機(jī)的速度控制：前后兩臺(tái)電機(jī)的速度比值稱(chēng)為拉伸比。橫向拉伸速度牽引機(jī)入口速度薄膜收卷機(jī)速速（3）速度的控制（4）厚度的控制成型工藝及設(shè)備新技術(shù)及發(fā)展方向以BOPET薄膜來(lái)說(shuō),目前國(guó)內(nèi)雙拉生產(chǎn)線(xiàn)所生產(chǎn)的規(guī)格大部分是在8~75微米,在此范圍的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)供大于求。但不大于4微米的薄型膜或150~300微米的厚膜卻有相當(dāng)大的發(fā)展空間,特別是厚膜的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，如液晶顯示器保護(hù)膜、太陽(yáng)膜、防爆膜在汽車(chē)和建筑方面的應(yīng)用。（1）薄型膜、厚型膜新技術(shù)及發(fā)展方向新技術(shù)及發(fā)展方向?yàn)榱颂岣弋a(chǎn)能和生產(chǎn)效率,增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,薄膜雙拉生產(chǎn)線(xiàn)的幅寬已從原先的6m多發(fā)展到現(xiàn)在的10m,生產(chǎn)線(xiàn)速度也大幅度提升,200m/min提高到400m/min,不僅產(chǎn)能大大增加,料耗能耗也有所降低,經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。（2）高速、寬幅方向發(fā)展新技術(shù)及發(fā)展方向?yàn)榱颂岣弑∧さ木C合性能,現(xiàn)在雙拉生產(chǎn)線(xiàn)多采用A/B/A,A/B/C甚至更多層的結(jié)構(gòu)。采用多層共擠可以生產(chǎn)多功能、特種膜,以滿(mǎn)足不同用途的需要,如熱封膜、高阻隔膜、抗紫外線(xiàn)輻射膜等。（3）多層共擠高阻隔保鮮膜新技術(shù)及發(fā)展方向熱收縮薄膜在方便食品、飲料市場(chǎng)、電子電器、日用商品、收縮標(biāo)簽等方面都有廣泛應(yīng)用,而且大多數(shù)要求單向有大的收縮率。例如橫向熱收縮,這就需要拉伸設(shè)備的設(shè)計(jì)做相應(yīng)的改變,以滿(mǎn)足橫向高收縮的要求（4）特種薄膜雙拉生產(chǎn)新技術(shù)及發(fā)展方向

將PET樹(shù)脂生產(chǎn)裝置與PET薄膜雙拉生產(chǎn)線(xiàn)連接起來(lái),即將聚酯縮聚釜的出料口通過(guò)熔體管與雙拉生產(chǎn)線(xiàn)的模頭、鑄片裝置、MDO,TDO等工序直接連接拉膜,可以省去結(jié)晶干燥、熔融擠出、