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雙向拉伸薄膜技術(shù)基本原理
                                                        雙向拉伸薄膜技術(shù)基本原理
塑料薄膜的成型方法很多，如壓延法、流延法、吹塑法、拉伸法???。其中，雙向拉伸成為近年來頗受關(guān)注的方法之一。

　　采用雙向拉伸技術(shù)生產(chǎn)的塑料薄膜具有以下特點(diǎn)：與未拉伸薄膜相比，機(jī)械性能顯著提高，拉伸強(qiáng)度是未拉伸薄膜的3～5倍；阻隔性能提高，對氣體和水汽的滲透性降低；光學(xué)性能、透明度、表面光澤度提高；耐熱性、耐寒性能得到改善，尺寸穩(wěn)定性好；厚度均勻性好，厚度偏差??；實(shí)現(xiàn)高自動化程度和高速生產(chǎn)。

　　適用于雙向拉伸生產(chǎn)的塑料薄膜主要包括聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯和聚酰亞胺薄膜等。
    基本原理

　　塑料薄膜雙向拉伸技術(shù)的基本原理為：高聚物原料通過擠出機(jī)被加熱熔融擠出成厚片后，在玻璃化溫度以上、熔點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)（高彈態(tài)下），通過縱拉機(jī)與橫拉機(jī)時(shí)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，從而使分子鏈或結(jié)晶面在平行于薄膜平面的方向上進(jìn)行取向而有序排列，然后在拉緊狀態(tài)下進(jìn)行熱定型，使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定，*后經(jīng)冷卻及后續(xù)處理便可制得薄膜。
    生產(chǎn)設(shè)備與工藝

　　雙向拉伸薄膜生產(chǎn)線是由多種設(shè)備組成的連續(xù)生產(chǎn)線，包括：干燥塔、擠出機(jī)、鑄片機(jī)、縱向拉伸機(jī)、橫向拉伸機(jī)、牽引收卷機(jī)等。其生產(chǎn)流程較長，工藝也比較復(fù)雜。

　　以BOPET薄膜為例，將主要設(shè)備與工藝簡述如下：
1、配料與混合
　　普通BOPET薄膜所使用的原料主要是母料切片和有光切片。母料切片是指含有添加劑的PET切片，添加劑有二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鋇、高嶺土等，根據(jù)薄膜的不同用途來選用相應(yīng)的母料切片。聚酯薄膜一般采用一定量的含硅母料切片與有光切片配用，其作用是通過二氧化硅微粒在薄膜中的分布，增加薄膜表面微觀上的粗糙度，使收卷時(shí)薄膜之間容納有極少量的空氣，從而防止薄膜粘連。有光切片與一定比例的母料切片通過計(jì)量混合機(jī)進(jìn)行混合后進(jìn)入下工序。

2、結(jié)晶和干燥
　　對于有吸濕傾向的高聚物（例如PET、PA、PC等），在進(jìn)行雙向拉伸之前，須先進(jìn)行預(yù)結(jié)晶和干燥處理。這樣做的目的是：提高聚合物的軟化點(diǎn)，避免其在干燥和熔融擠出過程中樹脂粒子互相粘連或結(jié)塊；去除樹脂中的水分，防止含有酯基的聚合物在熔融擠出過程中發(fā)生水解或產(chǎn)生氣泡。

　　PET的預(yù)結(jié)晶和干燥設(shè)備一般采用帶有結(jié)晶床的填充塔，同時(shí)配有干空氣制備裝置，包括空壓機(jī)、分子篩去濕器、加熱器等。預(yù)結(jié)晶和干燥溫度為150℃～170℃，干燥時(shí)間約3.5～4h，干燥后的PET切片濕含量要求控制在30～50ppm。

3、 熔融擠出
　　●  擠出機(jī)。經(jīng)過結(jié)晶和干燥處理后的PET切片進(jìn)入單螺桿擠出機(jī)進(jìn)行加熱熔融塑化。為了保證PET切片良好的塑化質(zhì)量和穩(wěn)定的擠出熔體壓力，螺桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常重要。除對長徑比、壓縮比、各功能段均有一定要求外，還特別要**Barrier型螺桿，這種結(jié)構(gòu)的螺桿有利于保證擠出物料的良好塑化、擠出機(jī)出口物料溫度的均勻一致、擠出機(jī)的穩(wěn)定出料和良好排氣，并有利于提高擠出能力。

　　若擠出量不是太大，推薦選用排氣式雙螺桿擠出機(jī)。這種擠出機(jī)有兩個(gè)排氣口與兩個(gè)抽真空系統(tǒng)相連接，具有很好的抽排氣、除濕功能，可將物料中所含的水分和低聚物抽走，因而可以省去一套復(fù)雜的預(yù)結(jié)晶/干燥系統(tǒng)，節(jié)省投資并降低運(yùn)行成本。擠出機(jī)溫度設(shè)定從加料口到機(jī)頭約為210℃～280℃。

　　●  熔體計(jì)量泵。熔體計(jì)量是通過高精度的齒輪泵來實(shí)現(xiàn)的。計(jì)量泵的作用是保證向模頭提供的熔體具有足夠而穩(wěn)定的壓力，以克服熔體通過過濾器時(shí)的阻力，保持薄膜厚度的均勻性。熔體計(jì)量泵通常采用斜的二齒輪，泵的加熱溫度控制在270℃～280℃。

　　●  熔體過濾器。為了去除熔體中可能存在的雜質(zhì)、凝膠粒子、魚眼等異物，常在熔體管線上計(jì)量泵的前后各安裝一個(gè)過濾器。BOPET薄膜生產(chǎn)線通常采用碟狀過濾器，其材料為不銹鋼網(wǎng)與不銹鋼燒結(jié)氈組合而成。不銹鋼碟片的尺寸為φ12in（1in=25.4mm），過濾網(wǎng)孔徑一般在20～30μm，過濾器加熱溫度控制在275℃～285℃。

　　●  熔體管。熔體管的作用是將擠出機(jī)、計(jì)量泵、過濾器等與模頭連接起來，以讓熔體從中通過。熔體管內(nèi)壁要求非常光潔且無死角，熔體管串連起來的長度盡量短一些，以免熔體在其中滯流，停留時(shí)間過長而產(chǎn)生降解。    

　　來自擠出機(jī)的熔體被擠入到熔體管后，分別流經(jīng)粗過濾器、計(jì)量泵、精過濾器后進(jìn)入模頭。如果是三層共擠生產(chǎn)線，在模頭上方還配置一個(gè)熔體分配器。

　　過濾器、計(jì)量泵和熔體管等可以用電加熱，也可用導(dǎo)熱油夾套加熱。熔體管加熱溫度控制在275℃～285℃。

　　●  靜態(tài)混合器。熔體流過熔體管時(shí)，沿著管壁的熔體溫度與熔體中心的溫度有較大的溫差。為使進(jìn)入模頭的熔體溫度均勻一致，以保證模頭出料均勻，須在熔體管連接模頭一端的內(nèi)部安裝若干組靜態(tài)混合器，熔體流過靜態(tài)混合器時(shí)，會自動產(chǎn)生分-合-分-合的混和作用，從而達(dá)到均化熔體溫度的目的。

4、鑄片系統(tǒng)
　　●  模頭。模頭是流延鑄片的關(guān)鍵模具，直接決定鑄片的外形和厚度均勻性。BOPET常采用衣架型模頭，模頭開度通過若干個(gè)帶有加專線圈的推/拉式差動螺栓進(jìn)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(jìn)行模唇開度的微調(diào)。模頭溫度控制在275℃～280℃。

　　●  急冷輥（鑄片輥、俗稱冷鼓）。從模頭流出呈粘流態(tài)的PET熔體在勻速轉(zhuǎn)動的急冷輥上被快速冷卻至其玻璃化溫度以下，形成厚度均勻的玻璃態(tài)鑄片。急冷的目的是使厚片形成無定型結(jié)構(gòu)，盡量減少其結(jié)晶，以免對下道拉伸工序產(chǎn)生**影響。為此，要求鑄片輥表面溫度均勻，冷卻效果好。同時(shí)要求急冷輥轉(zhuǎn)速均勻而穩(wěn)定。另外，鑄片輥內(nèi)通30℃左右的冷卻水，以保證將鑄片冷卻至50℃以下。

　　●  靜電吸附裝置。靜電吸附裝置的作用是使鑄片與急冷輥緊密接觸，防止急冷輥快速轉(zhuǎn)動時(shí)卷入空氣，以保證傳熱/冷卻效果。

　　靜電吸附裝置由金屬絲電極、高壓發(fā)生器及電極收放力矩電機(jī)等組成。其工作原理是：利用高壓發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)千伏直流電壓，使電極絲、鑄片輥分別變成負(fù)極和正極（鑄片輥接地），鑄片在此高壓靜電場中因靜電感應(yīng)而帶上與鑄片輥極性相反的靜電荷，在異性相吸的作用下，鑄片與急冷輥表面緊密吸附在一起，達(dá)到排除空氣和良好傳熱的目的。

5、 縱向拉伸（MDO）
　　將來自鑄片機(jī)的厚片在縱向拉伸機(jī)組中加熱到高彈態(tài)下進(jìn)行一定倍數(shù)的縱向拉伸?？v向拉伸機(jī)由預(yù)熱輥、拉伸輥、冷卻輥、張力輥和橡膠壓輥、紅外加熱管、加熱機(jī)組以及驅(qū)動裝置等組成?？v向拉伸通常為單點(diǎn)拉伸，也有多點(diǎn)拉伸，如兩點(diǎn)或三點(diǎn)拉伸?？v拉比是通過慢拉輥與快拉輥之間的速度差而產(chǎn)生的，一般為3.3～4倍。 

6、 橫向拉伸（TDO）
　　橫向拉伸機(jī)由烘箱、鏈夾和導(dǎo)軌、靜壓箱、鏈條張緊器、導(dǎo)軌寬度調(diào)節(jié)裝置、開閉夾器、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及EPC等組成。其作用是將經(jīng)過縱向拉伸的薄膜在橫拉機(jī)內(nèi)分別通過預(yù)熱、拉幅、熱定型和冷卻而完成薄膜的橫向拉伸。橫拉比為3.5～4倍。

7、 牽引收卷與分切
　　本工序由若干個(gè)牽引導(dǎo)向輥、冷卻輥、展平輥、張力輥、跟蹤輥、切邊裝置、測厚儀及電暈處理機(jī)等組成。經(jīng)過雙向拉伸的薄膜通過切邊、測厚、電暈處理后便可進(jìn)行收卷和分切，經(jīng)檢驗(yàn)合格后即是成品。
    BOPET薄膜的主要應(yīng)用

1、包裝材料
● 印刷復(fù)合膜 。為了增強(qiáng)包裝效果和阻隔性能，實(shí)現(xiàn)性能互補(bǔ)并適應(yīng)封口需要，常采用印刷復(fù)合膜作為包裝材料。復(fù)合方法包括干法復(fù)合、濕法復(fù)合、擠出復(fù)合、共擠出復(fù)合等。

● 真空鍍鋁膜。真空鍍鋁膜是采用特殊工藝在BOPET薄膜表面蒸鍍上一層極薄的金屬鋁而制成，從而使薄膜表面具有金屬光澤，并大大提高了其阻隔性。因此，真空鍍鋁膜已被廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、工業(yè)產(chǎn)品的包裝。

● 電化鋁燙?。C金）。電化鋁燙印是一種不使用油墨的特種印刷工藝，借助一定的壓力與溫度，應(yīng)用于裝在燙印機(jī)上的模版，使印刷品和燙印箔在短時(shí)間內(nèi)相互受壓，將金屬箔或顏料按燙印模版的圖文轉(zhuǎn)印到被燙印到制品表面，俗稱燙金。在這里，塑料薄膜（燙金膜）僅作為載體。

●  轉(zhuǎn)移膜。真空鍍鋁卡紙是近年來發(fā)展起來的一種新穎的**包裝材料。這種紙色澤光亮，金屬感強(qiáng)，印品亮麗高雅，可以代替印刷品的大面積燙金，可以起到美化商品的作用。由于采用真空鍍鋁的方法，在卡紙表面僅覆蓋一層緊密光亮的、厚度為0.25～0.3μm薄鋁層，僅是裱鋁卡紙鋁箔層厚度的1/500，既有高貴美觀的金屬質(zhì)感，又具有可降解、回收的環(huán)保屬性，是一種綠色包裝材料。

　　真空鍍鋁卡紙通常采用轉(zhuǎn)移法生產(chǎn)，就是將BOPET置于真空鍍鋁機(jī)鍍鋁后，進(jìn)行涂膠與紙復(fù)合，再將BOPET薄膜剝離，鋁分子層通過膠粘作用便轉(zhuǎn)移到紙板表面上。BOPET薄膜在這里也起鋁箔轉(zhuǎn)移的作用，且可多次使用，故稱轉(zhuǎn)移膜。

●  激光全息防偽膜。激光全息防偽膜是在BOPET薄膜面壓印上可激光顯示的圖案標(biāo)識后鍍鋁而制成的，主要用于防偽。例如，國際知名的銀行信用卡、政府部門頒發(fā)的各類許可證、身份證、駕駛證、護(hù)照、海關(guān)單據(jù)、國際知名品牌服裝、電器等物品上都能發(fā)現(xiàn)全息防偽標(biāo)識。

●  護(hù)卡膜。護(hù)卡膜以BOPET薄膜為基材，在其上擠出涂布一層可熱封的熱熔膠（如EVA）而成，用于各種證件包括身份證、文件檔案、相片等表面的保護(hù)。

2、裝飾材料
●  金銀線。金銀線用BOPET薄膜為基膜經(jīng)真空鍍鋁、涂布上色而成，其顏色多樣亮麗，廣泛用于針織品、刺繡、工藝品、裝飾品等。

●  金拉線。金拉線用BOPET薄膜經(jīng)過上色、分切等處理而制成，主要用于香煙盒、**盒的包裝封條。

●  玻璃貼膜。玻璃貼膜大致分為建筑玻璃膜、汽車玻璃膜、**玻璃膜。

　　建筑玻璃膜以節(jié)能為主要目的，外帶防紫外線和**功能，厚度通常為25～38μm，可分為熱反射膜和低輻射膜。

　　熱反射膜貼在玻璃表面使房內(nèi)能透過可見光和近紅外光，但不能透過遠(yuǎn)紅外光，因此有足夠的光線進(jìn)入室內(nèi)，而將大部分的太陽能熱量反射回去，在炎熱的夏季可避免室內(nèi)溫度升高太多，從而降低室內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷，利于節(jié)省能耗。

　　低輻射膜透過一定量的短波太陽輻射能，使太陽輻射熱進(jìn)入室內(nèi)，被室內(nèi)物體所吸收，同時(shí)又能將90％以上的室內(nèi)物體輻射的長波紅外線反射保留于室內(nèi)。低輻射膜能充分利用太陽光輻射和室內(nèi)物體的長波輻射能，在寒冷地區(qū)和采暖建筑中使用可起到保溫和節(jié)能的作用。

　　汽車玻璃膜除具有節(jié)能和**性高的特點(diǎn)，對透明度的要求也很高。因?yàn)閷τ谄嚀躏L(fēng)玻璃，貼膜后可見光透過率必須大于70％才能符合國標(biāo)GB7258-1997的要求。

　　**玻璃膜的主要功能是**防爆，一般用于銀行、珠寶商店櫥窗、博物館等。這種薄膜具有較好的抗沖擊性、隔紫外線能力、較高的透明度，通常由單層或多層PET夾層合成，厚度有50μm、100μm、180μm、280μm等規(guī)格。
    雙向拉伸薄膜的發(fā)展

　　近年來，我國的塑料薄膜雙向拉伸生產(chǎn)線的發(fā)展速度很快，各種塑料薄膜雙拉生產(chǎn)線已有上百條。但無論是BOPP薄膜、還是BOPET薄膜，均已呈現(xiàn)出供大于求的趨勢。為此，很多企業(yè)都在努力調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開發(fā)差異化、功能化的薄膜新品種，并不斷開拓薄膜的新用途。

　　以BOPET薄膜為例，目前國內(nèi)雙拉生產(chǎn)線所生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格大部分在8～75μm范圍內(nèi)，此厚度范圍產(chǎn)品的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)供大于求；4μm以下或150～300μm的厚膜具有相當(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。

　　另外，市場中出現(xiàn)了熱封膜、熱收縮膜、高阻隔膜、抗紫外線輻射膜、抗靜電膜、阻燃膜等特種薄膜和功能性薄膜，可滿足不同的使用要求。

    熱封型聚酯膜是*近開發(fā)成功的新產(chǎn)品，具有可自熱封性，可直接用于各種小包裝或護(hù)卡等，而不再需要進(jìn)行復(fù)合或涂膠等工序，使用十分方便。

    熱收縮薄膜可廣泛應(yīng)用于方便食品、飲料、酒類的外包裝、化妝品等日用品外包裝、電子電器、收縮標(biāo)簽等。該薄膜的特點(diǎn)是：貼體透明，可體現(xiàn)商品形象；緊束包裝物，防散性好；防雨，防潮，防霉；無復(fù)原性，具有一定的防偽功能；屬于環(huán)保友好材料，是PVC熱收縮薄膜的理想替代品。

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