雙向拉伸PET薄膜生產技術與發展探討

侯峰 王磊

摘要：聚酯薄膜（PET薄膜）在生產生活中應用廣泛，雙向拉伸技術可制作厚度均勻、拉伸性能良好的PET薄膜，這一技術是當前應用最為廣泛的PET薄膜生產技術。本文從工藝以及設備兩個方面對雙向拉伸技術進行介紹，對其發展方向進行展望。

關鍵詞：PET薄膜;雙向拉伸;設備;工藝

雙向拉伸是塑料薄膜生產應用最多的工藝，其具有可提高光學性能、改善阻隔性能、提高耐熱耐寒性、提高薄膜拉伸強度以及生產效率高、產能大等眾多優勢。雙向拉伸工藝使分子、分子鏈有序排列而提高了拉伸后的塑料薄膜性能[1]。現對雙向拉伸PET薄膜的生產技術以及發展進行探討，具體如下。

1雙向拉伸PET薄膜的原理

高聚物樹脂經擠出機加熱、熔融擠出后片，在熔點以下、玻璃化溫度以上的溫度范圍下，此時高聚物處于高彈態系，利用橫拉機以及縱拉機施加外力，先后沿著縱向以及橫向進行拉伸，讓高聚物分子鏈在與薄膜平面方向平行的情況下有序排列，拉伸狀態下熱定型以固定取向的大分子結構，之后經冷卻以及后續處理，得到塑料薄膜。

2雙向拉伸PET薄膜的生產設備及工藝

2.1配料、混合

普通PET薄膜的主要原料包括有光PET切片以及母料切片。PET切片中加入高嶺土、硫酸鋇、碳酸鈣、二氧化硅等后，被稱為母料切片，加入添加劑時，依據薄膜的不同用途來選擇母料切片。PET薄膜多為有光切片與適量含硅母料配用，要讓二氧化硅微粒均勻分布在薄膜中從而增加微觀粗糙度，收卷時薄膜納入少量空氣以預防粘連。

2.2結晶、干燥

當PET有吸濕傾向時，要先進行預結晶以及干燥處理，之后才能進行雙向拉伸。預結晶以及干燥處理的作用有二：其一是將樹脂中的水分去除，避免熔融擠出過程中，含有酯基的PET水解降解、形成泡沫;其二是提高軟化點，避免干燥、熔融擠出時樹脂粒子結塊、粘連。

結晶、干燥設備通常為填充塔，填充塔配備結晶床，同時配備加熱器、分子篩去濕器以及空壓機等。溫度主要控制在150-170℃，在這一溫度下干燥3.5-4h，要求干燥后的說質量分數不超過50×10-6。

2.3熔融擠出

3.1 熔融擠出機

PET切片等結晶、干燥處理后，在單螺桿擠出機中加熱熔融塑化。螺桿結構直接影響到擠出熔體壓力是否穩定以及PET切片的塑化效果。除了要考慮到壓縮比、長徑比以及各功能段以外，還要使用屏障型螺桿，其具有以下特點：①排氣性能良好;②可確保擠出機出口物料溫度誤差不超過標準范圍;③對擠出物塑化有利;④可提高擠出能力;⑤出料穩定。

3.2 熔體計量泵

通過具有極高精度的齒輪泵實現對熔體的計量。計量泵的作用在于提供數量足夠且壓力穩定的熔體，從而確保熔體得以順利通過濾器，保證薄膜厚度一致。計量泵主要為斜二齒輪泵。

3.3 熔體過濾器

熔體過濾器的作用在于將熔體中可能存在的魚眼、凝膠粒子以及雜質等清除干凈，其位置多布置在計量泵前后。碟狀過濾器為不銹鋼燒結氈以及不銹鋼組合而成，其過濾網的孔徑多為10-30μm，其尺寸多為D305mm。

3.4 熔體管

熔體管的作用在于連接模頭以及過濾器、計量泵、擠出機等。熔體管不能出現四角，其

內壁要高度光潔，串聯的長度要盡量縮短，避免熔體由于滯留時間過長而發生降解。擠出機的熔體進入熔體管，依次經過粗過濾器、計量泵以及精過濾器，最后進入模頭。當采用三層共擠生產線時，還要將熔體分配器配置在模頭上方[2]。

3.5 熔體溫度

當熔體經過熔體管時，熔體中心以及四周的熔體溫度有一定差異，確保熔體溫度一致是確保出料均勻的前提，因此要將靜態混合器布置在熔體管與模頭連接的內部，從而讓熔體的溫度均勻。

4鑄片系統

4.1 模頭

模頭對鑄片厚度是否均勻以及外形具有直接影響。衣架型長縫模頭是PET生產最為常用的模頭，其具有模頭內壓力均勻、支管擴張角大的優勢。模頭的流向有I型以及T型這兩種。為了保證物料的正常流動，模頭的內腔要采取鍍硬鉻處理以防粘。采用數個推拉式差動螺栓（配有加熱線圈）來對模頭的開度進行調節，利用在線測厚儀進行自動測厚，將厚度反饋給加熱螺栓，微調模唇開度。

4.2急冷輥

其作用在于將流出模頭的粘流態的熔體在短時間內冷卻至玻璃化溫度以下。急速冷卻的目的在于減少結晶的產生，避免影響拉伸。這就要求急冷輥能滿足以下要求：轉速穩定、均勻;具有良好的冷卻效果，表面溫度均勻。急冷輥內通的冷卻水溫度在30℃作用，從而確保鑄片的溫度能在60℃以下。

4.3靜電吸附裝置

其作用在于讓急冷輥與鑄片緊密接觸，預防空氣被卷入，確保冷卻以及傳熱效果。靜電吸附裝置通過高壓發生器產生直流電壓，讓鑄片輥成為正極，讓電極絲成為負極，高壓靜電場中鑄片受到靜電感應，其靜電荷與鑄片輥極性相反，電荷異性相吸，因此急冷輥與鑄片能緊密吸附，從而排除空氣，也能取得理想的傳熱效果。

5拉伸

縱向拉伸在加熱狀態下將厚片縱向拉伸數倍，通常而言，縱拉比為3-4倍，拉伸比越大，則高分子的取向度越好，此時薄膜的強度也就越高。完成縱向拉伸后，由橫拉機來進行橫向拉伸，橫向拉伸的倍數多為3.5-4倍。

6雙向拉伸PET薄膜生產的發展方向

當前國內市場的普通厚度PET薄膜的提升空間并不大，但是隨著智能電子產品的普i及以及科學技術的不斷發展，150-300mm的厚型膜以及4微米以下的薄型膜的發展空間廣闊，因此生產目標可能會出現偏差，會依據市場需求來進行適當轉變。生產技術會更加簡單，傳統生產器械會逐漸被智能控制的生產所占領。除此之外，薄膜的材質會向環保、可降解方向發展。

結束語

當前PET薄膜的生產技術仍然在不斷優化，可以遇見的是，機械的自動化程度、精密度都會不斷提高，生產成本會越來越低，薄膜品質會越來越高。PET薄膜的用途廣泛，雙向拉伸技術從產生以來沿用至今，在尚未出現較大的工藝變革之前，這一技術仍然會沿用下去，因此這一技術的發展在于對工藝進行優化，發展過程中要注意環境保護以及減少能源消耗。

參考文獻：

[1]管清華，劉程林，焦志偉，等.基于微納層疊的PET/PA6雙向拉伸薄膜的制備與性能研究[J].塑料科技，2019，47（3）：1-4.

[2]趙素芬，涂志剛，柳孟良，等.氟彈性體類加工助劑改性雙向拉伸薄膜用PP[J].合成樹脂及塑料，2020，37（1）：43-46.