雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)生產(chǎn)知識.ppt

1、雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)生產(chǎn)知識,劉長豐 200907,一、聚酯(PET)的熱穩(wěn)定性問題 二、聚酯(PET)的結(jié)晶行為和結(jié)構(gòu),雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)生產(chǎn)知識,一、聚酯(PET)的熱穩(wěn)定性問題,1 、熱穩(wěn)定性對其加工成形的重要性 2 、影響熱穩(wěn)定性的反應(yīng) 3、 熱穩(wěn)定性的測定和表征 4 、提高熱穩(wěn)定性的途徑,1 、熱穩(wěn)定性對其加工成形的重要性,聚酯的應(yīng)用與其分子量大小(或以特性黏度表征)密切相關(guān)，當(dāng)?shù)陀?.45 dL/g時，基本上失去其強(qiáng)度優(yōu)勢而降低應(yīng)用的價值。 降解還會造成樹脂品質(zhì)的下降、劣化，直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。,加工成形過程中，由于在高溫下(270310左右)熔融塑化，難以

2、避免發(fā)生降解反應(yīng)，使分子量下降，因此，必須防止它的下降到0.45 dL/g以下，同時要保證熔融塑化的樹脂熔體黏度基本穩(wěn)定，波動小，以保證后續(xù)的拉伸等過程的工藝穩(wěn)定和正常運(yùn)行。,2 、影響熱穩(wěn)定性的反應(yīng),21 水解反應(yīng),22 熱降解反應(yīng),23 熱氧降解反應(yīng),31 熱不穩(wěn)定性現(xiàn)象,聚酯受高溫的作用發(fā)生化學(xué)變化，呈現(xiàn)熱不穩(wěn)定性，主要的現(xiàn)象有： 分子量下降 凝膠物增加 羧基含量增大 樹脂色澤變黃 有刺激性氣味等。,3 、熱穩(wěn)定性的測定和表征,測定樹脂受高溫作用(如干燥、熔融擠出)前后的 ，以下降的百分?jǐn)?shù)表示。 聚酯樹脂切片的指標(biāo)中，曾以降作為熱穩(wěn)定性指標(biāo)的測定方法，現(xiàn)在很少人進(jìn)行這項(xiàng)測定。 這方法測得

3、的應(yīng)是熱降解反應(yīng)在規(guī)定條件下進(jìn)行的程度，測定結(jié)果依賴于測定條件的標(biāo)準(zhǔn)化(如特定的測試條件：溫度、升溫過程、樣品質(zhì)量等)，又受干燥是否徹底，用來保護(hù)的氮?dú)獬跏欠裢耆扔绊憽?32 降的測定,33 DSC法測定聚蘸樹脂熱氧穩(wěn)定性,331 熔融峰面積法,332 氧化開始溫度、氧化降溫、氧化熱焓表示法,4 、提高熱穩(wěn)定性的途徑,41 二甘醇和共縮聚改性對熱穩(wěn)定性的影響 二甘醇的生成或加入第三組分會造成對聚酯結(jié)構(gòu)規(guī)整性的破壞，構(gòu)成結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)，還會導(dǎo)致聚酯樹脂熱穩(wěn)定性的下降。 42 磷酸、磷酸酯的穩(wěn)定作用 磷酸、磷酸脂對金屬離子有絡(luò)合作用，可鈍化金屬離子的催化能力，減緩了熱降解作用。 常用的磷酸酯類穩(wěn)定

4、劑有：磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯等。 用作食品、醫(yī)藥包裝的材料聚酯樹脂不宜用此類穩(wěn)定劑。,43 抗氧劑的穩(wěn)定作用,在樹脂中添加抗氧劑以提高樹脂的熱氧穩(wěn)定性。 抗氧劑與氧的作用活性較大，在氧未與樹脂作用之時，先行與氧反應(yīng)，把氧耗盡，從而達(dá)到保護(hù)樹脂的作用。 效果較好的的抗氧劑是阻礙酚類：如抗氧劑1222、抗氧劑300，亞磷酸雙酚A等。 有一類化合物可以加快過氧化物分解，稱為助抗氧劑，如磷酸、磷酸脂及一些硫醇化合物。,1 、結(jié)晶行為和成膜過程,二、聚酯(PET)的結(jié)晶行為和結(jié)構(gòu),2、 聚酯結(jié)晶形態(tài)結(jié)構(gòu)及主要特性,3 、聚酯的結(jié)晶過程和動力學(xué),4 、影響聚酯(PET)結(jié)晶行為的因素,1 、結(jié)

5、晶行為和成膜過程,聚酯(PET)是半結(jié)晶性高聚物，結(jié)晶度高時可為5060 ，在成膜工藝過程中，結(jié)晶度的變化大致如下：,成膜的關(guān)鍵： 厚片的結(jié)晶度小于3 薄膜高溫?zé)崾湛s值達(dá)標(biāo)的保證： 熱定型后結(jié)晶達(dá)到50 PET樹脂結(jié)晶行為提出要求： 易驟冷為無定形態(tài)(結(jié)晶度3) ，熔體結(jié)晶與冷結(jié)晶的峰溫差(tmctc)要??； 在拉伸溫度范圍結(jié)晶慢，以利于控制，故冷結(jié)晶的峰溫(tc)要高； 在熱定型溫度范圍內(nèi)結(jié)晶快，在高車速下也能達(dá)到結(jié)晶度50的要求。,2、 聚酯結(jié)晶形態(tài)結(jié)構(gòu)及主要特性,聚酯結(jié)晶形態(tài)結(jié)構(gòu)有多種類型：,無定形態(tài)： 分子鏈無規(guī)排布(“亂麻”一團(tuán))，外觀為透明狀。,無定形態(tài) 非晶取向態(tài) 片晶 球晶 球

6、晶取向,非晶取向態(tài)： 分子鏈沿一方向擇優(yōu)排列，當(dāng)溫度達(dá)到tg以上時分子鏈會解取向而收縮，外觀為透明狀。,片晶： 分子鏈在tg以上解凍，能運(yùn)動時便可能進(jìn)行結(jié)晶。片晶尺寸是可變的(常用片晶厚度L 表示)，它決定于結(jié)晶溫度等條件，它決定樹脂的結(jié)晶熔點(diǎn)的高低，L 一般在510 nm，對可見光(0.30.7 um)的散射不強(qiáng)。,球晶： 是由片晶按球形對稱排列構(gòu)成的多晶體，大小也是可變的，一般在0.215 um，對可見光散射強(qiáng)，故切片結(jié)晶后由透明變?yōu)椴煌该鳌?結(jié)晶取向： 片晶的一個軸(一般為C軸)沿一方向取向。它一般在熔融狀態(tài)才會解取向。,球晶和結(jié)晶取向的構(gòu)成單元都是片晶。 它們在光學(xué)性能上的差別是很明顯

7、的，前者是不透明，后者是透明狀態(tài)。它們都屬聚酯的結(jié)晶態(tài)。 無論是球晶還是結(jié)晶取向，結(jié)晶態(tài)都不是100結(jié)晶的，因此可用結(jié)晶度來表征。 結(jié)晶度高低對熔點(diǎn)無影響，但對結(jié)晶取向狀態(tài)的收縮率有關(guān)。 結(jié)晶取向狀態(tài)包含著基團(tuán)/鏈節(jié)取向、分子鏈取向和結(jié)晶取向3個部分的取向，若保持有分子鏈取向，而且溫度高于tg時，或溫度高于片晶的熔融溫度時，便會發(fā)生解取向并收縮。,3 、聚酯的結(jié)晶過程和動力學(xué),結(jié)晶過程包含成核過程和生長過程，2個過程總的結(jié)果為總的結(jié)晶過程。 結(jié)晶成核過程依核機(jī)理分為異相成核和均相成核2種。,總結(jié)晶速度常數(shù)(K)與結(jié)晶溫度(tc )常用下圖表示：,a，b二點(diǎn)的 K值相同，但結(jié)晶溫度不同。 相同時

8、間內(nèi)結(jié)晶后達(dá)到的結(jié)晶度相同，而結(jié)晶結(jié)構(gòu)是不相同的；在a處形成的結(jié)晶小而多，在b處形成的結(jié)晶大而少，因此性能是不同的。,4 、影響聚酯(PET)結(jié)晶行為的因素,4.1 成核劑及結(jié)晶促進(jìn)劑 苯甲酸鹽、離聚體等是聚酯的結(jié)晶成核劑。 催化劑和一些無機(jī)添加劑能加快結(jié)晶成核，相當(dāng)于成核劑。 磷酸酯作為穩(wěn)定劑，但它有降低t g作用，起結(jié)晶促進(jìn)劑作用(降低體系的黏度，利于分子鏈遷移，加快結(jié)晶生長等)。,4.2 共聚,加入第三組分會使PET結(jié)晶傾向變慢，樹脂合成中副反應(yīng)生成的二甘醇等相當(dāng)于第三組分，對結(jié)晶性能有明顯影響。 控制二甘醇量在某個穩(wěn)定值有利于加工工藝穩(wěn)定。適當(dāng)偏高，有利于成膜和高速生產(chǎn)。,加入間苯二甲

9、酸(2 5 )共聚改性PET，改性后的樹脂結(jié)晶較慢； 如下圖所示，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)較不完整和片晶尺寸細(xì)??；成膜工藝性能得到改進(jìn)，利于生產(chǎn)較厚的薄膜。,間苯二甲酸共聚改性聚酯的熱行為(DSC)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)(SEM),分子量分布中低分子量部分含量的多少對結(jié)晶有影響，可用DSC譜的降溫結(jié)晶過程來說明: 由于分子質(zhì)量較小的PET結(jié)晶成核，相當(dāng)于成核劑作用，使樹脂熔體降溫結(jié)晶的整個過程往高溫移，或使開始結(jié)晶發(fā)生在較高溫度，或?qū)е氯垠w結(jié)晶出現(xiàn)雙峰或不對稱(t開始t峰)不等于(t峰t終 )。,4.3 分子質(zhì)量分布的影響,三、聚酯(PET)樹脂切片的干燥和結(jié)晶,1、聚酯(PET)樹脂結(jié)晶、干燥的必要性和要求,2、水在

10、聚酯樹脂切片中存在的狀態(tài)和干燥原理,3、預(yù)結(jié)晶和干燥過程中的結(jié)晶變化,4、烘干條件下樹酯氧化問題,5、干燥設(shè)備和工藝,6、干燥過程中結(jié)塊問題與聚酯樹脂結(jié)晶行為,1、聚酯(PET)樹脂結(jié)晶、干燥的必要性和要求,為了防止聚酯樹脂切片在干燥過程中結(jié)塊和進(jìn)入擠出機(jī)時發(fā)生抱螺桿現(xiàn)象(導(dǎo)致不能順暢進(jìn)料)，要對樹脂切片進(jìn)行結(jié)晶處理。 由于結(jié)晶的過程和切片結(jié)晶狀態(tài)的變化與干燥過程同時進(jìn)行，以致對結(jié)晶的必要性和指標(biāo)要求忽略了，對結(jié)晶狀態(tài)的變化可能影響擠出過程以及產(chǎn)品品質(zhì)的問題也沒能給予充分的重視。,結(jié)晶、干燥的要求： 樹脂切片中水分含量小于40ppm，且應(yīng)穩(wěn)定； 結(jié)晶度35左右，應(yīng)穩(wěn)定。 0015 dl/g，最

11、好不降； 防止氧化，干燥切片的色澤不發(fā)黃； 除去粉料，且要減少粉料的生成； 不能產(chǎn)生高結(jié)晶熔點(diǎn)的物料和結(jié)塊料。,水在其中存在有2種狀態(tài)：吸附的和締和的。 切片中含水量0.3 0.5 ，其中屬締和的水為0.02左右，吸附的水在120下可除去，而締和的水要140才能除去。,2、水在聚酯樹脂切片中存在的狀態(tài)和干燥原理,干燥溫度是干燥速度的關(guān)鍵因素。 氣流干熱空氣干燥時，切片外的水蒸氣壓常以干熱空氣的露點(diǎn)表示。露點(diǎn)低的空氣使干燥速度加快，同時切片的水分含量能降得更低。 見下頁附圖：,150I2熱空氣露點(diǎn)不同與干燥工藝的關(guān)系,150熱空氣露點(diǎn)不同與干燥工藝的關(guān)系,3、預(yù)結(jié)晶和干燥過程中的結(jié)晶變化,預(yù)結(jié)晶

12、的作用是防止切片在干燥溫度下結(jié)塊，此過程可視作恒溫結(jié)晶過程。 聚酯恒溫結(jié)晶隨溫度升高加快(140以下)，而且達(dá)到的最大結(jié)晶度也隨溫度升高而加大，為了達(dá)到要求的結(jié)晶度，通常結(jié)晶溫度要140 以上。,有些技術(shù)人員以為結(jié)晶度達(dá)到35左右，便能防止烘干條件下結(jié)塊問題。事實(shí)上結(jié)不結(jié)塊不完全決定于結(jié)晶度，而是決定于結(jié)晶條件下形成的片晶尺寸。 因?yàn)槠С叽鐩Q定了它的結(jié)晶熔點(diǎn)(為了區(qū)別通常測定條件測得的熔點(diǎn)，我們把恒溫條件形成的結(jié)晶的熔點(diǎn)稱為結(jié)晶熔點(diǎn))。 片晶尺寸隨結(jié)晶溫度升高和結(jié)晶時間延長而增大，相應(yīng)結(jié)晶熔點(diǎn)升高，一般比結(jié)晶溫度高l0l5。 若烘干溫度接近結(jié)晶熔點(diǎn)會使部分結(jié)晶熔化，此時切片受壓力就可能結(jié)塊。

13、 若烘干溫度上升得太高（ 250時），可能形成結(jié)晶熔點(diǎn)達(dá)到270275 結(jié)晶，這種料加工成型性能很差的，且容易在膜中造成晶點(diǎn)。,4、烘干條件下樹脂氧化問題,聚酯在烘干條件下，即160200的空氣中會發(fā)生氧化，但氧化程度基本上處于初級階段。生成物為過氧化物，一般情況下氧化程度低，很難從表觀上觀察出來。 若烘干時切片摩擦產(chǎn)生的粉塵料氧化的成分更大些。,5、干燥設(shè)備和工藝,用于聚酯切片干燥的設(shè)備有多種：塔式翻板干燥設(shè)備、臥式螺旋推進(jìn)干燥設(shè)備、真空轉(zhuǎn)鼓、填充塔式連續(xù)流化干燥設(shè)備等。 整個干燥設(shè)備均包含預(yù)結(jié)晶和干燥2個部分，而干燥過程中實(shí)際進(jìn)行的過程有如下幾個： 結(jié)晶和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化； 脫水； 水解反應(yīng)

14、導(dǎo)致的； 氧化反應(yīng)； 粉料生成。,除粉料生成外，其他均與溫度、時間有關(guān)，也就是說與采用的工藝溫度有關(guān)外，還與干燥物料流量大小有關(guān)。 溫度升高脫水快，但水解和氧化速度也快。所以好的干燥設(shè)備和工藝在于能最佳地平衡各個過程，而使烘干的切片品質(zhì)達(dá)到要求的同時，生產(chǎn)效率高和能耗低。 近年比較多的生產(chǎn)廠采用的干燥設(shè)備是沸騰預(yù)結(jié)晶連續(xù)流化床干燥的設(shè)備。 下面進(jìn)一步說明之：,沸騰預(yù)結(jié)晶連續(xù)流化床干燥的設(shè)備的干燥工藝的流程和設(shè)備的總的技術(shù)要求： 干燥能力； 切片粒度大小和初始含濕量W (H2O) 0.5； 切片最終含濕量W (H2O) 30ppm； 0.02 dL/g； 結(jié)晶狀態(tài)：結(jié)晶度35 42 ； 1 kg

15、 PET的能源消耗約500 kJ。,設(shè)備示意圖：,切片自 料倉吹入,送入主擠出機(jī),主要技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)： 預(yù)結(jié)晶和熱循環(huán)系統(tǒng)： 結(jié)晶度達(dá)35 42； 微塵質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.03； 進(jìn)口風(fēng)溫160180； 出口風(fēng)溫120130； 結(jié)晶時間1020 min。 干燥和熱風(fēng)系統(tǒng)： 干熱空氣露點(diǎn)小于70； 進(jìn)口風(fēng)溫160180 ； 干燥切片出料溫度125135 ； 干燥時間46 h。,6、干燥過程中結(jié)塊問題與聚酯樹脂結(jié)晶行為,共聚改性的聚酯，在干燥過程中較易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象。 這是因?yàn)檫@一類聚酯樹脂的結(jié)晶行為傾向于結(jié)晶慢，而且同樣條件下，它們比沒改性的形成的片晶尺寸較小，結(jié)晶熔點(diǎn)較低。,四、聚酯(PET)的擠出

16、,1、擠出機(jī)擠出原理,2 、聚酯熔融擠出的要求,3、 擠出降解問題及減少擠出降解,4 、樹脂熔體品質(zhì)和擠出工藝穩(wěn)定,5 、擠出的工藝溫度,6、過濾器的清洗,1、擠出機(jī)擠出原理,擠出機(jī)主要由螺桿和加熱的螺筒構(gòu)成。 螺桿由電動機(jī)帶著轉(zhuǎn)動，按效能分為進(jìn)料段、熔化段、勻化段。 聚酯切片在進(jìn)料段被逐漸壓緊，切片夾帶的空氣從進(jìn)料口排出；進(jìn)入熔化段逐漸融化成熔融態(tài)；在均化段進(jìn)一步熔融并定量擠出。 切片在擠出機(jī)內(nèi)熔化的過程包括：熔膜形成一構(gòu)成熔體池一全熔化。 新型螺桿如分離螺桿等提高了熔融效率。 擠出機(jī)功能除： 熔化聚酯切片。 控制擠出量(擠出速度，相對較粗的計(jì)量控制)。,聚酯切片經(jīng)結(jié)晶、干燥后進(jìn)入擠出機(jī)熔融

17、塑化，對熔融擠出的要求： 很小或穩(wěn)定在一個值； 保持樹脂色澤不變黃； 熔體溫度均勻； 熔體中不含氣泡、晶點(diǎn)； 擠出量穩(wěn)定， 出壓力穩(wěn)定(壓力上升慢更 換期長)； 熔體膜無縱向條道。,2 、聚酯熔融擠出的要求,降低擠出降解方法： 將樹脂干燥至水分含量小于40ppm，以避免水解降解過大； 提高樹脂本身的熱穩(wěn)定性； “滿螺桿擠出”，在進(jìn)入熔化段時達(dá)到充分壓緊，把空氣徹底排除； 提高塑化效率和近于滿負(fù)荷生產(chǎn)，以減少物料在擠出機(jī)內(nèi)停留的時間； 可采用真空料斗，實(shí)行真空進(jìn)料。 以上措施對減少熔體中氣泡也是有效的。,3、 擠出降解問題及減少擠出降解,減小擠出降解，有利于： 獲得高品質(zhì)的厚片 拉伸和成膜以及產(chǎn)

18、品品質(zhì) 邊角料回收后直接參與回用 此外，減小擠出降解就可采用低樹脂生產(chǎn)，可以降低能耗。,4 、樹脂熔體品質(zhì)和擠出工藝穩(wěn)定,4.1 熔體品質(zhì) 熔體品質(zhì)指的是熔體的溫度和黏度均勻，塑化完全和無生料，不含氣泡、晶點(diǎn)和不熔物。 熔體質(zhì)量是成膜的關(guān)鍵，薄膜品質(zhì)的保證。,4.1.1 熔體的溫度和黏度均勻問題,解決溫度和黏度均勻問題方法： 選用塑化較好的擠出機(jī)螺桿； 加裝靜態(tài)混合器或其他加強(qiáng)混合的裝置； 多種樹脂混合使用時應(yīng)注意各種料的盡量一致； 減少降解，防止凝膠的生成。,4.1.2 塑化完全和無生料問題 切片進(jìn)入擠出機(jī)在機(jī)內(nèi)的停留時間僅幾十秒至幾分鐘，要使切片從室溫升到工藝的溫度，把干燥時形成的結(jié)晶熔化

19、，須有塑化效果優(yōu)良的擠出機(jī)，否則便可能出現(xiàn)未塑化的切片堵濾網(wǎng)。,4.1.3 氣泡問題 切片含有氣泡、擠出機(jī)排氣不善、熱和熱氧分解都可能導(dǎo)致熔體中帶有氣泡。 解決的方法是： 真空進(jìn)料 提高樹脂熱穩(wěn)定性 防止“抱螺桿”現(xiàn)象發(fā)生。,4.1.4 晶點(diǎn)和不熔物,4.2 擠出工藝穩(wěn)定問題,指擠出量、擠出壓力、熔體品質(zhì)等的穩(wěn)定問題。 影響穩(wěn)定擠出工藝因素有： 進(jìn)料不勻 抱螺桿 切片在熔化段未能穩(wěn)定熔融塑化 在多種原材料混合擠出時原料混合不 勻。,擠出不穩(wěn)定的擠出機(jī)不具有穩(wěn)定計(jì)量輸送物料的功能。,采用串聯(lián)擠出機(jī)可保證擠出量和擠出壓力 (鑄片模頭唇口前的壓力)的穩(wěn)定。 串聯(lián)擠出機(jī)即把塑化和計(jì)量分由2臺擠出機(jī)來承

20、擔(dān)。 1臺擠出機(jī)1臺計(jì)量泵也可完成定量定壓輸送,4.3 過濾問題,生產(chǎn)不同厚度、不同用途的薄膜對過濾的要求不同。,過濾材料目前有：過濾網(wǎng)和燒結(jié)材料兩種。,表征過濾器性能的參數(shù)主要有2個：過濾面積和孔徑。,過濾器前后的壓差 P： 熔體粘度越大， P越大； 過濾面積越大， P越小； 在熔體黏度和過濾面積不變條件下，壓差隨擠出量增加而增大，若擠出量不變 P穩(wěn)定不變。,4.4 靜態(tài)混器的作用,5 、擠出的工藝溫度,聚酯(PET)是結(jié)晶性的高聚物，所以擠出加工溫度必須在其熔點(diǎn)以上。 聚酯的熔體黏度隨溫度變化：溫度愈高， 愈小，即流動性愈好。 為了保證熔體的流動性能滿足過濾、擠出量的要求，須把樹脂加熱到熔

21、點(diǎn)以上適當(dāng)?shù)臏囟?，?75285。 生產(chǎn)中并不采用過高的工藝溫度的，因?yàn)樗粌H造成不必要的能耗，加大成本費(fèi)用，而且因?yàn)楦邷丶铀贅渲臒峤到獾确磻?yīng)，使擠出過程樹脂 降增加，影響成膜。 工藝溫度的穩(wěn)定是很重要的，它不僅保證讓樹脂熔體黏度穩(wěn)定(從物化角度兩個方面保證)，而且對整個生產(chǎn)過程的工藝穩(wěn)定性也很重要。,現(xiàn)多采用三甘醇(TEG)進(jìn)行清洗。 其本質(zhì)是一個醇解過程，使聚酯的分子降解為低分子的酯。 它對高熔點(diǎn)的聚酯，凝膠化的(交聯(lián))聚酯均起作用，但對炭化物、無機(jī)的微粒不起作用。因此用三甘醇煮后，常還用酸堿水超聲波處理。,6、過濾器的清洗,五、聚酯厚片的鑄造,1、鑄造厚片(厚膜片)的品質(zhì)要求,2、厚片

22、熔體膜的成型,3、熔體膜在冷卻鼓表面冷卻過程,4、厚片在冷卻鼓表面貼附【附膜)的效果與傳熱效果,5、雙面冷卻和強(qiáng)化冷卻的技術(shù),1、鑄造厚片(厚膜片)的品質(zhì)要求,厚片品質(zhì)： 厚片的橫截面對稱，符合要求； 無縱向條道和橫向“水波紋”； 整幅均勻結(jié)晶，結(jié)晶度小于3，愈低愈好； 有一定的預(yù)拉伸量，且沿橫向分布均勻、對稱。 無氣泡、麻點(diǎn)等缺陷，光潔度好。,2、厚片熔體膜的成型,按內(nèi)部流道設(shè)計(jì)模頭分為：魚尾型、T型、衣架型。 模唇寬度的調(diào)節(jié)：手動、熱膨脹螺絲。,熔體模唇流出的流變分析： 將模唇沿長度(橫向)分成n 個單元，各單元的熔體流出量(dQ)與擠出壓力(p)等參數(shù)關(guān)系為,擠出量與唇寬的二次方成正比，

23、稍微調(diào)一點(diǎn)便變化很多，溫度的影響是通過表現(xiàn)出來，生產(chǎn)中主要通過調(diào)唇寬控制厚片厚度。,擠出膨大：熔體在模唇口處流動時受到剪切力作用，使聚酯分子鏈拉長，造成擠出膨大。 擠出膨大的大小與熔體黏度和模唇高有關(guān)，這2個因素相同時，與 及P有關(guān)， 小，熔體受剪切力作用大，分子鏈被拉長程度增加。,熔體出模唇口后，在冷卻鼓的牽動下有一定的拉伸，拉伸的程度隨冷卻鼓線速度與擠出速度之比的增加而增加。,冷卻鼓線速度與擠出速度之比，依薄膜厚度來 調(diào)，厚的小一些，薄的大一些。 若達(dá)到20，則機(jī)夾會出現(xiàn)振動。,以上分析表明，作為好的工藝技術(shù)和設(shè)備，便是在生產(chǎn)中基本上不用去調(diào)動唇口寬度dx。 縱向條道：形成的原因是模唇口內(nèi)

24、有堵物，或模唇口粘污(揮發(fā)物沉積氧化形成)。,3、熔體膜在冷卻鼓表面冷卻過程,如下圖所示，熔體膜一邊貼冷卻鼓，另一邊接觸空氣(或水介質(zhì)等)，即有2個傳熱面，分別有各自的傳熱過程和相應(yīng)的傳熱系數(shù)。,貼冷卻鼓面的傳熱，傳熱的快慢除決定予溫差外，還決定于貼緊程度，貼緊程度不同時，實(shí)際的傳熱面積是不同的?；蛘哒f熱傳導(dǎo)系數(shù)是不同的，此時的傳熱可看成是樹脂對金屬(基本上恒定在一個溫度)的傳熱。 空氣面的傳熱，除傳導(dǎo)熱外，還得考慮空氣的對流及空氣中水分的作用。,厚片冷卻時溫度的變化,估算1 mm厚度的厚片在冷卻鼓應(yīng)停留約6.5 s。 對于1m直徑的冷卻鼓，每分種容許轉(zhuǎn)9轉(zhuǎn)來計(jì)，每轉(zhuǎn)一次出厚片2m左右，則1m

25、in可出厚度為1mm的厚片約20 m，也就是說生產(chǎn)100 um的薄膜，其車速可高至60 m左右。,4、厚片在冷卻鼓表面貼附（附膜）的效果與傳熱效果,只有厚片緊貼冷卻鼓表面，才能使熔體膜沿橫向同時接觸冷卻鼓表面。否則冷卻效果將達(dá)不到要求，結(jié)晶度等沿橫向的均勻性也達(dá)不到要求。,提高附膜效果的幾條途徑： 提高冷卻鼓溫度，使厚片表面處于軟的狀態(tài)下貼緊。 控制厚片熔體膜與冷卻鼓面的夾角，便于排出空氣； 靜電吸附； 真空附膜； “氣刀”附膜。,4.1 關(guān)于靜電吸附的原理,PET是極性高分子材料，其酯基有一定的偶極距，在直流電場作用下會進(jìn)行取向，厚片的厚度方向構(gòu)成反電場。如下圖：,靜電吸附技術(shù)的幾個問題：

26、通常冷卻鼓是接負(fù)極。 采用靜電吸附技術(shù)后，冷卻轉(zhuǎn)鼓溫度可適當(dāng)降低。 靜電吸附電壓，一般是電壓高，效果好。 如圖4所示，其效果還與車速有關(guān),保持電壓的均勻和穩(wěn)定是至關(guān)重要 DMT公司對靜電吸附改進(jìn)技術(shù) 樹脂對靜電吸附效果相關(guān)。,4.2 真空附膜原理,真空附膜原理是在熔體膜與冷卻轉(zhuǎn)鼓面之間造成負(fù)壓，然后憑借大氣壓力把熔體膜緊壓在冷卻鼓面，同時把氣隙中空氣排除，顯然負(fù)壓越大附膜效果愈好。,由于采用靜電吸附和或真空附膜等技術(shù)，可保證熔體膜(厚片)緊緊貼于冷卻轉(zhuǎn)鼓。 所以可以進(jìn)一步降低冷卻鼓的溫度，從而又加強(qiáng)了冷卻的效能。,5、雙面冷卻和強(qiáng)化冷卻的技術(shù),為了加速厚型膜空氣面(非貼冷卻轉(zhuǎn)鼓面)的冷卻開發(fā)了

27、多種冷卻技術(shù)，稱為雙面冷卻。目前采用的主要有風(fēng)冷和水冷， 如下圖所示：,六、縱向拉伸工藝,1、 關(guān)于聚酯拉伸形變的基本特點(diǎn),2、 拉伸和取向的關(guān)系及取向的表征,3、 縱向拉伸工藝流程和設(shè)備,4、 縱向拉伸中的幾個問題,1、 關(guān)于聚酯拉伸形變的基本特點(diǎn),聚酯的tg較高，驟冷后結(jié)晶度近于0，聚酯的拉伸是在無定型狀態(tài)，拉伸溫度在tg tg +15 。 若厚片中含有球晶，拉伸時一般不會使它變形。 拉伸常伴著分子鏈的取向，有序程度增加。拉伸后的聚酯結(jié)晶時，誘導(dǎo)期很短，若不急冷，則其結(jié)晶度將上升。 拉伸使分子鏈伸展和解纏，同時拉伸過程中還存在著熱運(yùn)動，使伸展鏈回復(fù)為卷曲的過程(回縮)，當(dāng)回縮的速度與拉伸形

28、變的速度相等時，實(shí)際上對分子鏈沒有拉伸作用，此時宏觀上只是拉薄/拉細(xì)而已。,2、 拉伸和取向的關(guān)系及取向的表征,拉伸形變過程可分為3個階段，可用應(yīng)力應(yīng)變曲線來表示。 開始形變屈服 屈服應(yīng)力加速上升點(diǎn)； 應(yīng)力快速上升點(diǎn)斷裂。,聚酯的應(yīng)力一應(yīng)變 曲線示意圖,從應(yīng)力應(yīng)變曲線與溫度試樣結(jié)晶度關(guān)系，可得到縱拉工藝的參考數(shù)據(jù)。例如：關(guān)于厚片結(jié)晶度應(yīng)小于3 的要求，便是從中得出的一個重要結(jié)果。 一般情況下，在一定的溫度下進(jìn)行恒溫拉伸時，隨拉伸比和拉伸速度的增大，取向程度增加；隨拉伸溫度上升，取向程度下降。 應(yīng)著重指出：在生產(chǎn)工藝過程中，車速和機(jī)械拉伸比一定的條件下，縱向拉伸后薄膜取向程度，隨拉伸溫度的升高而

29、下降。,取向程度的測定和表征： 對于非晶的取向，包含基團(tuán)的和大分子鏈的2種取向，而對生產(chǎn)來說，大分子鏈取向是主要的，大分子鏈取向程度最簡便的測定和表征方法，是用其熱收縮(tg以上)大小來表征，例如在8O水中收縮3min，直接用其收縮值百分?jǐn)?shù)()來表征： 式中：L0 、L1分別為樣品熱收縮前后的長度。,3、 縱向拉伸工藝流程和設(shè)備,縱向拉伸工藝流程可分為預(yù)熱、拉伸、冷卻平衡3段?？v向拉伸分為多點(diǎn)和單點(diǎn)2種工藝。,3.1 預(yù)熱 使厚片從冷卻鼓出來的低溫狀態(tài)升溫到拉伸溫度的過程是為預(yù)熱。,縱向拉伸工藝流程,對單點(diǎn)拉伸工藝，可采用加熱輥或熱輥加紅外加熱器的方法進(jìn)行預(yù)熱。通常用加熱輥加熱到一定的溫度再用

30、紅外加熱器加熱到拉伸溫度。,預(yù)熱段各輥速比遞增，防治“涌輥”,幾種不同的預(yù)熱加熱組合如下圖所示：,單點(diǎn)拉伸是用兩個拉伸輥的速差來實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)注意：,3.2 拉伸,拉伸比。一般取3.04.0(聚酯的面拉伸比為10l5)； 拉伸點(diǎn)。因拉伸放熱，拉伸點(diǎn)到快輥(冷卻輥)的距離很關(guān)鍵； 拉伸溫度應(yīng)高於tg 。溫度高時，取向程度下降； 拉伸速度快相當(dāng)于樹脂的tg 升高； 如何保證沿橫向取向度均衡問題； 快輥的溫度與縱拉后薄膜的結(jié)晶度有關(guān)； 壓輥的作用(尤其是拉厚型的膜)及截面形狀設(shè)計(jì)。,總的要求是縱拉后薄膜要具有如下特性： 取向程度用8O熱水收縮3 min的值表示時，為1015 ，且沿橫向分布（除兩邊沿部分

31、有差別外）基本上是相等； 結(jié)晶度1015 ，沿橫向分布均勻。 要達(dá)到這個要求，并結(jié)合生產(chǎn)車速和成膜及膜品質(zhì)指標(biāo)要求，生產(chǎn)中采取的工藝條件可多種組合的。,這段對縱拉后薄膜的結(jié)構(gòu)和性能起著調(diào)整的作用。,3.3 冷卻平衡(松弛平衡、縱拉定型),4、 縱向拉伸中的幾個問題,斷片問題。 厚片預(yù)取向程度幾乎為0 擠出降解嚴(yán)重 加熱輥的溫度偏低等原因，均可能導(dǎo)致在預(yù)熱過程中發(fā)生斷片； 粘輥問題。 “荷葉邊”與拉伸的均衡性不好。 關(guān)于“冠狀”壓輥和厚片兩邊另行加熱的問題。,六、橫向拉伸工藝,1、關(guān)于面拉伸比和分子質(zhì)量的關(guān)系,2、橫向拉伸應(yīng)變速率,3、橫向拉伸倍數(shù),4、橫向拉伸溫度,5、拉伸點(diǎn)和拉伸應(yīng)力,6、橫

32、向拉伸技術(shù)和設(shè)備,1、關(guān)于面拉伸比和分子質(zhì)量的關(guān)系,2、橫向拉伸應(yīng)變速率,橫向拉伸的A 與應(yīng)變速率有關(guān)，生產(chǎn)中橫向拉伸應(yīng)變速率與橫拉伸設(shè)備拉伸段的張角，即拉伸段長度和拉伸倍率有關(guān)，也與車速有關(guān)：,3、橫向拉伸倍數(shù),橫向拉伸倍數(shù)的設(shè)定決定于： 成膜的性能，這方面以后將再討論； 材料的面拉伸比，即縱、橫拉伸倍數(shù)匹配,4、橫向拉伸溫度,與縱拉類似，對橫拉溫度同樣為： 隨拉伸溫度升高，拉伸取向程度下降； 溫度和在應(yīng)力誘導(dǎo)作用下，結(jié)晶速度加快； 溫度高、彈性回縮速度快。同時也發(fā)生縱向的解取向和一定的結(jié)晶過程。,合理的橫向拉伸溫度比縱向拉伸溫度高10度以內(nèi)是可取的，但也不能隨意提高。因?yàn)槌捎绊懣v向性能外

33、，橫拉斷裂伸長也急速下降。,5、拉伸點(diǎn)和拉伸應(yīng)力,理想的橫向拉伸點(diǎn)(即開始屈服拉開的位置)是在軸線上，然后細(xì)頸往兩邊發(fā)展。 由于各種影響，拉伸點(diǎn)卻總是偏離中心軸線，或沿軸中心擺動。若縱拉后的片膜結(jié)構(gòu)較均一，厚薄公差小，則這種拉伸點(diǎn)的擺動會小，成膜性好橫向拉伸中；若縱拉伸后片膜的結(jié)構(gòu)不均一，厚薄公差波動大，則可能出現(xiàn)多處屈服和多個拉伸點(diǎn)，并導(dǎo)致沿橫向厚薄公差的進(jìn)一步加大。,橫向拉伸的應(yīng)力，其大小與片膜的厚度，結(jié)晶度有關(guān)。 溫度升高可降低拉伸應(yīng)力，但結(jié)晶也加快，若使片膜的結(jié)晶度升高，亦會使拉伸應(yīng)力上升。 從原理上說應(yīng)力與厚度無關(guān)，但考慮到材料實(shí) 際存在的皮芯結(jié)構(gòu)與片膜的厚度有關(guān)，因而拉伸應(yīng) 力與厚

34、度有一些關(guān)系，總拉力是隨厚度增厚而增大。,6、橫向拉伸技術(shù)和設(shè)備,橫向拉幅機(jī)是由安裝在導(dǎo)軌上能作循環(huán)運(yùn)行的鏈夾、加熱柜等構(gòu)成的。,夾子是橫向拉伸機(jī)的主要部件。 按拉制薄膜的厚薄又分為重型夾子和輕型夾子。 導(dǎo)軌系統(tǒng)。 分預(yù)熱段、拉伸段、定型段、冷卻段連成一起，其寬度可通過兩邊的螺絲進(jìn)行調(diào)整，兩邊和速度的同步是橫向拉伸成功的保證。,加熱方式和烘房： 導(dǎo)軌基本都裝在烘箱內(nèi)，能否均勻、迅速地加熱薄膜是橫向拉伸的關(guān)鍵。 現(xiàn)多用熱風(fēng)加熱方式。熱風(fēng)加熱技術(shù)在于控制氣嘴的風(fēng)壓、風(fēng)量、以及氣嘴口與膜的距離，這與傳熱系數(shù)(給熱系數(shù))有關(guān)，通常拉PET膜的給熱系數(shù)用95，距離在100200 mm范圍。 導(dǎo)片(穿片)系統(tǒng)。 包括開夾、閉夾裝置，自動對片裝置、托片板等，這系統(tǒng)對保證片膜能順利進(jìn)入橫拉伸機(jī)，不脫夾是很重要的，因?yàn)槊搳A便不能拉伸。,八、熱定型工藝,1、熱定型的作用,2、熱定型的物理變化,3、熱定型的3種工藝,4、關(guān)于薄膜的平整性問題,5、破膜分析,熱定型的作用：使薄膜在較高溫度下加工或應(yīng)用時具有較好的尺寸穩(wěn)定性。 熱定型的效果以薄膜的耐熱性指標(biāo)高溫?zé)崾湛s值來表征：150，加熱3