唐文鵬

摘 要：聚酯薄膜（也稱PET薄膜）在工業(yè)和日常生活中應用范圍越來越廣，為了響應節(jié)能環(huán)保的號召，聚酯薄膜的生產(chǎn)技術在不斷完善，為了制作出消耗原材料更少、質(zhì)量更優(yōu)的PET薄膜，生產(chǎn)廠商嘗試了多種制作工藝，最終被廣泛應用的是雙向拉伸技術。這一技術能保證制作出的PET薄膜厚度均勻，由于制作過程的影響，最終的成品拉伸性能良好。本文主要介紹了現(xiàn)在雙向拉伸技術的情況，主要包含生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備兩個方面，并分析了未來的方向。

關鍵詞：雙向拉伸技術 PET薄膜 生產(chǎn)技術發(fā)展

中圖分類號：TQ320.721 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（c）-0093-02

雙向拉伸顧名思義是通過設備對熔融冷卻的片材（模頭擠出形成特定厚度的片狀）進行橫向和縱向的拉伸，使其延展開來形成膜狀，這種操作原理在最初生產(chǎn)薄膜時已經(jīng)使用，但取得長足的進步是從雙向拉伸開始的。所以現(xiàn)階段薄膜的生產(chǎn)步驟一般為：原料計量下料、高溫熔融剪切塑化、模頭擠出冷卻成片狀，預熱縱向和橫拉拉伸，最后進行收卷，具體工藝更為復雜。

1 PET薄膜雙向拉伸主要生產(chǎn)工藝

1.1 結(jié)晶和干燥

PET薄膜的原材料是混合物，原材料的選取狀態(tài)稱為“切片”。除了基礎的PET切片，制作時要根據(jù)薄膜的不同用途和不同要求選擇其他材料加入，這部分其他材料我們稱之為“母料切片”，原材料決定了生產(chǎn)過程中將要采取的措施，由于PET薄膜的原材料基本都含有一些空氣和水分，所以為了避免在制作過程中收到氣泡的影響，在熔融前要進行預結(jié)晶和干燥過程。預結(jié)晶和干燥步驟能較為精細地去除原材料中的水分，含水量降低原材料受熱熔化所需溫度將有所提升，熔化后物質(zhì)較為獨立、均勻，拉伸時不會出現(xiàn)局部粘連現(xiàn)象。預結(jié)晶和干燥溫度要控制在150℃～170℃，干燥時間約3.5～4h。

1.2 熔融并擠出

干燥后的原材料要進行高溫熔融，為了便于將熔融后的物質(zhì)拉伸成薄膜，在熔融后還要通過專用的設備系統(tǒng)擠出成片狀。熔融原材料的裝置常為單螺桿擠出機，本身具有熔融和擠出的功能，原材料在其中首先受到預熱，在此過程中將材料進一步壓實，使其緊密，熔融效果更好，然后進行壓縮，熔融并不是我們想象的僅靠外界溫度完成的原料熔化，而是依靠壓縮過程產(chǎn)生的熱量，此時原材料已經(jīng)達到了塑化的溫度，并將持續(xù)下去，壓縮是為了讓拉伸的片狀材料密度更大，滿足拉伸所需的狀態(tài)。在機器中完成熔融壓縮后原材料被擠壓后輸送到下一個機器——計量泵。熔融后的原材料并不能保證完全純凈，仍然可能有雜質(zhì)、凝膠粒子、魚眼等異物存在，所以在計量泵進出口都布置了過濾裝置，計量泵在計量熔融后材料的體積的過程中必須要保證材料不會冷卻，所以本身具有較高溫度，安置在其端口的過濾裝置也自帶加熱功能。

1.3 拉伸及冷卻

片狀材料在擠出冷卻后就要進行拉伸，拉伸階段對工藝的要求非常高，尤其是拉伸溫度和拉伸比都要精確控制，這兩項控制的要求按雙向拉伸聚酯薄膜（BOPET）來講應該是保持縱向拉伸后的結(jié)晶度在17%。進行拉伸的PET材料不能保持高溫下的熔融狀態(tài)，為了讓其進入到可被拉伸的固體狀態(tài)并在冷卻中不會產(chǎn)生過多結(jié)晶，并且保持厚度均勻，材料要通過一個快速冷卻的裝置，迅速冷卻后的材料我們稱之為鑄片。

2 PET薄膜雙向拉伸主要生產(chǎn)設備

2.1 模頭

模頭是決定鑄片性質(zhì)的主導性的生產(chǎn)設備。按照流道形式進行分類，模頭可以被分為衣架型、魚尾型、支管型，魚尾型、交叉型和支管型模頭各有其優(yōu)缺點，在此不多做贅述，簡單介紹一下現(xiàn)階段應用最廣泛的一種模頭——衣架型模頭的優(yōu)點。衣架型模頭的支管擴張角大，模頭內(nèi)壓力分布均勻，所以經(jīng)常用作PET鑄片。按模頭與擠出機的方向和熔體在支管中流向又分T型和I型兩種。所謂T型是指擠出機與模頭方向垂直，物料從支管中部進入；而I型是指擠出機與模頭方向平行，物料從支管的一端進入，支管的另一端封閉。為保證物料在模頭內(nèi)有良好的流動性，其內(nèi)腔做防粘處理通常鍍硬鉻處理。模頭擠出片材厚度通過若干個帶有加熱線圈的推拉式差動螺栓調(diào)整模唇開度來進行初調(diào)，并通過在線測厚儀的自動測厚、反饋給模頭的加熱螺栓進行片材厚度的微調(diào)。模頭的溫度控制在275℃～280℃。

2.2 熔融裝置

熔融裝置主要包含熔融擠出機、熔體計量泵、熔體過濾器、熔體管。由于熔融階段當材料熔融后全部處于高溫階段，所以熔體計量泵、過濾器、熔體管的材質(zhì)全部都是耐高溫的，比如熔體過濾器。熔體過濾器的主要作用是在材料進入熔體計量泵之前和從熔體計量泵后過濾掉結(jié)晶體、其他雜質(zhì)，雙重過濾保證最終進行冷卻的材料少雜質(zhì)少結(jié)晶無氣泡，為了保證熔體良好的流動性熔體過濾器的溫度要保持在275℃～285℃之間，我們常用的過濾器是碟狀過濾器，其材料為不銹鋼和不銹鋼燒結(jié)氈組合而成，過濾精度要求為400～600目。熔融擠出機負責材料最開始的壓實、壓縮、熔融，在此階段材料受到多倍的壓縮，密度上升的同時逐漸步入熔融狀態(tài)，最終流入熔體計量泵的時候已經(jīng)完全熔融塑化。計量泵是熔融材料流入的第一個裝置，對保證鑄片質(zhì)量，使PET薄膜厚度均勻起著重要的作用，在材料流經(jīng)計量泵進口處的過濾器時可能因為熔融效果不同而產(chǎn)生擠出不良的情況，計量泵長期保持著較高的溫度，并由精密的齒輪和伺服電機控制，熔體在計量泵中經(jīng)過“二次加工”——壓力逐漸穩(wěn)定、密度均勻。在流經(jīng)計量泵出口的過濾器時更加穩(wěn)定，鑄片材質(zhì)更加均勻。

2.3 縱向拉伸機

縱向拉伸機是雙向拉伸技術生產(chǎn)PET薄膜的核心裝置，也是精進雙向拉伸技術必須優(yōu)化的一個環(huán)節(jié)。拉伸的速度、溫度、拉伸比經(jīng)工藝參數(shù)設定后交由機器控制，所以縱向拉伸機的精密度要求非常高，縱拉伸機輥筒表面溫度精度為±1℃。近代縱拉機的工作輥筒均采用雙殼程螺旋通道式結(jié)構(gòu)。輥筒的內(nèi)外圓表面一次裝夾加工，保證輥筒壁厚均勻和內(nèi)外圓表面嚴格同心。流道一般采用三螺旋式，設計上保證每個流道的流量相等。輥筒表面采用鍍鉻處理，輥面同時進行鏡面拋光（一般Ra0.008）。隨著對輥面耐磨性要求的提高，碳化鎢涂層處理也在逐漸推廣使用。預熱輥和冷卻輥的直徑一般為300～600mm ，拉伸輥的直徑一般為180～220mm。這種直徑能保證拉出的薄膜厚度均勻，在拉伸過程中收到均勻的加熱或冷卻效果，薄膜的質(zhì)量和延展性都有所提升。

3 PET薄膜雙向拉伸技術發(fā)展方向

現(xiàn)如今國內(nèi)市場生產(chǎn)的普通厚度PET薄膜應用沒有太大的提升空間，但是隨著更高級的科學技術的發(fā)展以及智能電子產(chǎn)品的普及，不大于4微米的薄型膜或150～300Mm的厚型膜前景廣闊，所以接下來的生產(chǎn)目標可能會有所轉(zhuǎn)移，根據(jù)市場需求進行一些轉(zhuǎn)變。與此同時生產(chǎn)技術向更加簡單的方向發(fā)展，智能控制的生產(chǎn)器械將逐步占領傳統(tǒng)生產(chǎn)器械的空間，薄膜的材質(zhì)或許會進行更加環(huán)保易降解的改變。

4 結(jié)語

PET薄膜的生產(chǎn)技術還在不停優(yōu)化，我們可以預見到未來的一些發(fā)展方向：薄膜的品質(zhì)將逐步提高，生產(chǎn)成本消耗將進一步下降，而機械的精密度、自動化程度將逐漸上升，這也是科技發(fā)展下的必然結(jié)果。PET薄膜用途廣泛，解決其生產(chǎn)問題將能大大提高生產(chǎn)生活的效率，雙向拉伸技術一直被沿用至今，在沒有出現(xiàn)大的變革之前應該會一直沿用下去，所以目前還是要從這一工藝入手進行優(yōu)化，并且在逐漸發(fā)展的過程中還要注意能源消耗及環(huán)境保護。

參考文獻

[1] 馮樹銘.BOPET差異化和功能化的應用及發(fā)展[J].聚酯工業(yè)，2010，23（3）：5-10.

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