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BOPET 薄膜透明度影响因素及提高方法

发布时间:2015-07-09 09:47   浏览:1933   返回列表
    双轴定向拉伸聚酯薄膜(简称BOPET 薄膜) 由无定形聚酯(PET) 切片经熔融挤出、在纵横双轴方向进行拉伸定向而制成。具有透明度高、无毒无味、拉伸强度大、挺度佳、抗翘曲度好、不易破损、阻氧性和阻湿性好、耐寒、耐热, 且耐化学腐蚀及尺寸稳定好等优点性, 从而在电子、电气、绝缘、磁记录材料、感光材料、胶片、标牌、装饰、转移基材及各类包装等领域得到日益广泛的应用。聚酯是透明性很好的塑料之一, 这给制造高透明的制品提供了首要的条件; 但若原料选用不合理、加工工艺条件不当, 也不能生产出高透明的制品。本文主要阐述影响BOPET薄膜透明度的因素及提高透明度的措施。
    1.影响BOPET薄膜透明度的因素
    1.1 原材料的影响 
    1.1.1 PET树脂的影响
    PET是具有对称性芳环结构的线型大分子, 并具有高度的立体规整性, 所有的芳环几乎处于同一个平面上; 这使得相邻大分子的凹凸部分便于彼此镶嵌,从而具有紧密敛集能力与结晶倾向; 故PET 具有很强的结晶性; 而结晶性对透明性的影响最大。
    由缩聚反应制得的PET 树脂是从低摩尔质量到高摩尔质量的分子集合体; 因此, 存在摩尔质量分布的问题。而摩尔质量分布对透明性也有一定的影响。
    PET的分子链节是通过酯基相互连接的, 故其许多重要性质均与酯键的存在有关。如酯键在高温和水或乙二醇等存在下, 会发生降解, 而降解产生的低分子物对透明性也有不同程度的影响。
    1.1.2  助剂的影响
    在生产BOPET薄膜时, 为了调整薄膜的表面结构、改善薄膜的某些物理性能(如表面静电、表面摩擦系数) 和有利于薄膜的后加工, 往往需加入一定量的助剂。助剂是影响薄膜透明度的因素之一, 助剂选用不当和添加量过大将严重影响BOPET薄膜的透明度。
    1.2 生产工艺条件的影响
    1.2.1原料干燥工序
    若PET 干燥不充分, 原料中水分含量过高, 则在挤出一铸片时, 片材会出现云雾现象, 从而影响片材的透明性; 另一方面, 由于挤出一铸片时挤出机最高温度达290 ℃, 而PET 是一种易水解的结晶聚合物, 在较高温度和水分存在的会发生水解、热氧降解等反应, 反应生成的低分子物在一定程度上也会影响BOPET薄膜的透明性。
    1.2.2 挤出一铸片工序
    欲制得透明度高的BOPET 薄膜, 首先必须制得透明、光滑的高质量片材。片材的厚度不当、冷却系统的冷却效果不佳和机头加热温度的控制精度、机头内腔的光洁度及加工精度不高, 以及片材的挤出速度过高将严重影响片材的透明度。实践证明, 随着片材挤出速度的增加, 片材的透明度随之下降 。主要原因是: 1) 增加挤出速度需提高螺杆转速, 易使PET塑化不均; 2) 成型周期缩短, 片材不能充分冷却;3) PET熔料挤出速度加快后, 熔融PET 树脂产生不规则料流, 在冷却前得不到充分缓和, 表面质量差,引起透明性的降低。  
    1.2.3 拉伸工序
    预热: 片材拉伸之前需进行预热, 预热时间和预热温度对BOPET 薄膜的透明性也有一定的影响。预热时间过短, PET 片材在拉伸时会出现冷拉伸, 从而导致发白现象; 过长则片材会有足够的时间结晶。预热温度过高, 聚合物分子运动能力增加, 容易形成较大或较多晶粒, 使片材雾度增加。
    拉伸: 拉伸取向使PET 分子有序排列, 促进结晶, 所形成的晶体称为诱导晶体, 因其晶粒很小不会折射光线, 故取向后, 制品透明性较好。大量实践表明: 拉伸倍率越大, 透明性越好; 但拉伸比过大时,制品被过度拉伸会出现泛白现象, 从而影响BOPET薄膜的透明性。
    2.提高透明度的措施
    2.1 合理选用原料及助剂
    2.1.1 合理选用原料
    聚酯的性能特别是结晶度对光的散射产生影响,从而会影响薄膜的雾度即透明度。PET 的结晶度与薄膜的雾度之间的关系如图2。从图2 中可看出: PET的结晶度提高, 则BOPET 薄膜的雾度增加, 即BOPET的透明度下降; 因此, 在保证薄膜质量的前提下, 尽可能选用结晶度较低的PET原料。
    2.1.2 优选合适的的助剂并合理配方
    BOPET 薄膜常用的助剂有二氧化硅、碳酸钙、氧化铝、高岭土等无机粒子和交联聚苯乙烯等有机粒子。由于有机助剂的折射率与PET 树脂相近, 且与PET树脂的相容性较好, 故对产品的透明性影响相对较小。因此在配方中应尽可能选用有机助剂, 不用或少用无机助剂。
    BOPET 薄膜的透明度还与助剂的含量有关。随着助剂含量的增加, 散射光增大, 薄膜的雾度随之上升; 因此, 生产BOPET 薄膜时, 应合理配方, 尽可能不过量添加助剂。
    2.2 充分干燥的原料

    聚酯切片干燥前一般水含量为0.4 % , 欲制得透明度较高的BOPET 薄膜, 原料的最终水含率必须小于20 mg/ kg。因此, 选择合适高效的干燥设备和适宜的干燥条件是保证充分干燥的关键。大多数BOPET薄膜生产线都是采用气流干燥法进行干燥。故影响PET切片干燥质量的因素主要有干燥温度、干燥时间以及干燥气体的湿含量。

    PET树脂的水含量随着干燥温度的升高而降低;随干燥时间增加而降低, 但当干燥时间达到一定值后, 含水量就不再降低。

    气流干燥过程中, 加热空气的湿含量是影响切片中水分蒸发速度的重要因素。加热空气湿含量越低,与切片湿含量的差值越大, 切片中的水分就越容易蒸发而被空气带走。实践证明: 采用露点温度低于-40 ℃的加热空气、干燥时间为4 h , 即能满足生产较高透明度的BOPET的质量要求。

    2.3 严格控制片材的质量

    片材的质量特别是透明度是影响BOPET 透明度的重要因素之一。适当的片材厚度、冷却效果好的冷却系统和机头加热温度的控制精度、机头内腔的光洁度及加工精度高是制得高透明度片材的前提条件。而合适的铸片工艺条件是关键。由实践得出的合适的挤出铸片工艺条件见表1。同时, 应考虑挤出设备的生产能力和冷却设备(冷却转鼓) 的冷却效果, 控制片材的结晶度小于3 %。

    2.4 严格控制拉伸工艺条件

    PET的玻璃化温度Tg 为67 ℃, 熔点Tm 为260℃, 最大结晶速度时的结晶温度为190 ℃。拉伸工艺条件主要与上述温度相关。欲制得较高透明度的BOPET薄膜, 应严格控制拉伸工艺条件。
    2.4.1 纵向拉伸
    片材在拉伸之前需进行预热, 直到拉伸之前纵向拉伸预热区预热辊的温度逐渐递增, 为使片材在短时间内达到内外温度分布均匀, 可利用红外加热器进一步加热, 使预热温度控制在82 ℃左右; 拉伸温度小于90 ℃; 拉伸比不能过大, 一般小于317。在此条件下纵向拉伸后的薄膜需在小于35 ℃的温度下骤冷,以降低结晶速率, 并为横向拉伸创造好的加工条件。
    2.4.2 横向拉伸
    经纵向拉伸的片材进入横向拉伸后, 需要经过预热、拉伸、热处理和冷却四个阶段。其预热温度应控制在82~90 ℃; 拉伸温度控制在95~110 ℃; 拉伸比也不能过大, 一般小于4 ; 热定型温度应尽可能避开最大结晶速度时的结晶温度190 ℃。
    3.结论
    在BOPET 薄膜生产过程中, 选用合适的原料并充分干燥; 加入适量和恰当品种的添加剂; 采用合适的加工工艺条件, 可以生产出低雾度即高透明度的BOPET薄膜。

 

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