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可熱封BOPET薄膜的制造工藝
  瀏覽次數(shù)：3086  發(fā)布時間：2016年03月03日 12:04:33
[導(dǎo)讀] 雙向拉伸PET (BOPET)薄膜不具有熱封性能。為了用于熱封的場合，它通常需要與其他樹脂進行繁瑣而廢錢的復(fù)合工序，從而極大地限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。然而，使用共聚PET樹脂及通過三層共擠可使該難題迎刃而解。


      雙向拉伸PET (BOPET)薄膜不具有熱封性能。為了用于熱封的場合，它通常需要與其他樹脂進行繁瑣而廢錢的復(fù)合工序，從而極大地限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。然而，使用共聚PET樹脂及通過三層共擠可使該難題迎刃而解。

　　BOPET薄膜具有優(yōu)良的綜合性能，如透明度好、霧度低、光澤度高、強度大、挺刮、耐折、阻隔性優(yōu)良等，廣泛用于印刷、鍍鋁、復(fù)合包裝、護卡、金屬化、絕緣材料、感光材料、磁帶帶基等領(lǐng)域。但是由于普通PET樹脂是結(jié)晶型高聚物，經(jīng)過熱拉伸后具有較大的結(jié)晶傾向，如對其進行熱封，將會產(chǎn)生嚴重的收縮變形。因此，用普通PET生產(chǎn)的BOPET薄膜（以下簡稱為普通BOPET薄膜）不具備熱封性能。為解決此問題，通常采用將普通BOPET薄膜與PE薄膜或CPP薄膜進行復(fù)合的辦法，但是這樣做既費工費料，又增加了原料成本，從而在很大程度上限制了BOPET薄膜的應(yīng)用。下面的幾個典型應(yīng)用實例就很好地說明了普通BOPET薄膜的這種局限性。

 

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　　● 雖然普通BOPET薄膜完全具備香煙包裝用塑料薄膜所要求的高透明、高光亮、高強度、阻隔性、挺刮等性能，甚至遠遠超過BOPP膜 ，但是它卻缺少香煙快速熱封包裝所需要的熱封性能。因而普通BOPET薄膜無法拓展煙膜之應(yīng)用領(lǐng)域，只能放棄煙膜這個利潤豐厚的市場。

　　● 在食品包裝行業(yè)中，由于普通BOPET薄膜不具備熱封性能，加工商不得不采用將BOPET與CPP或PE膜復(fù)合的方法來解決包裝封口的問題。例如，采用BOPET/膠粘劑/CPP或BOPET/膠粘劑/PE或BOPET/AL/膠粘劑/CPP等復(fù)合方式。

　　● 對于在護卡方面的應(yīng)用，普通BOPET薄膜也是由于無熱封性而必須先將熱熔膠（如EVA）通過擠出機熔融擠出、涂布復(fù)合于BOPET薄膜表面，再通過加熱加壓來完成熱封。 為了省掉這種繁瑣而廢錢的復(fù)合工序，從而進一步拓展BOPET薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域，科研人員開發(fā)出了對普通PET樹脂進行共聚改性的方法，使之具有可熱封性。 眾所周知，普通PET樹脂是由對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)在催化劑的作用下經(jīng)加熱縮聚而成的一種結(jié)晶性高聚物。為了破壞或削弱其結(jié)晶性能，可采用第三甚至第四組份與之進行共聚，使之生成無定型的PET共聚物，從而具有可熱封性能。所選用的第三組份可以是二元酸或二元醇而進行三元共聚，也可以同時選用這兩種單體而進行四元共聚。采用二元酸進行共聚改性所生成的PET稱為APET；采用二元醇進行共聚改性所生成的PET稱為PETG。

　　例如，美國Eastman公司采用了對苯二甲酸、乙二醇以及對環(huán)己烷二甲醇(CHDM)進行三元共聚反應(yīng)，通過控制對環(huán)己烷二甲醇的加入量，可分別制得PETG或PCTG，它們均屬于無定形的PET共聚物。用這種無定形的PET共聚物制成的BOPET薄膜與普通BOPET薄膜相比，不但保持了原有的優(yōu)點及解決了熱封性的問題，而且還具有低熔點、高收縮的特性，從而大大擴展了BOPET薄膜的應(yīng)用范圍。該薄膜與BOPP、CPP薄膜的主要性能對比見表1。

　　可熱封BOPET薄膜與普通BOPET薄膜的加工方法基本相同，系采用熔融擠出（單層擠出或多層共擠）、流延鑄片、縱向拉伸、橫向拉伸、牽引收卷、分切等工序而制得。它可以被加工成單層膜，但更多的是被加工成三層膜，其結(jié)構(gòu)為A/B/C結(jié)構(gòu)。其中，A、C層為表層，B層為芯層。表層之一就是共聚PET熱封層，該層厚度可占整個薄膜厚度的10%~20%，這要根據(jù)熱封強度的要求而定。通常，可熱封BOPET薄膜的熱封強度范圍為5~8N/15mm。 無論是采用單層擠出拉伸還是三層共擠出拉伸的工藝來生產(chǎn)可熱封BOPET薄膜，其技術(shù)關(guān)鍵都是要掌握PET共聚樹脂區(qū)別于普通PET樹脂的特性，即具有無定形結(jié)構(gòu)、玻璃化溫度較高及熔點和軟化點較低。在此僅以三層共擠生產(chǎn)A/B/C結(jié)構(gòu)的BOPET膜為例，簡要介紹其制膜工藝。

　　1、配料混合。假設(shè)C層為可熱封層，為了使其具有可開口性，防止收卷時薄膜之間產(chǎn)生粘連，需在共聚樹脂中摻入一定比例的含硅切片，并且要混合均勻，目的是使制成的薄膜表面具有合適的粗糙度，減低摩擦系數(shù)。

　　2、干燥處理。因為PET樹脂分子中含有酯基，在高溫下即使只有微量水分的存在，也容易產(chǎn)生水解，從而使PET分子量下降，品質(zhì)變劣。同時，因水分的存在，在加工過程中會產(chǎn)生大量氣泡。因此在制膜加工前必須對PET樹脂進行干燥處理。其干燥溫度應(yīng)控制在70℃左右，真空轉(zhuǎn)鼓的干燥時間應(yīng)不少于6h。

　　3、熔融擠出。A/B/C結(jié)構(gòu)的三層共擠需要三臺擠出機，其中的一臺作為主擠出機，用來進行芯層（B層）物料的擠出，另兩臺作為輔擠出機，分別用來進行兩個表層（A層和C層）物料的擠出。如果表層物料采用排氣式雙螺桿擠出機進行擠出，則可省去A、C兩個表層的干燥裝置。其原因是這種排氣式雙螺桿擠出機帶有兩個排氣口，它們通過管道與真空泵相連，在高真空度下(≤0.08Mpa)，PET中的水分及加工過程中所產(chǎn)生的揮發(fā)性低分子物可從排氣口直接排出。這種通過排氣式擠出機加工表層樹脂的方法既可以節(jié)省設(shè)備投資，又可以降低運行成本。作為C層的共聚PET樹脂的擠出溫度應(yīng)控制在230℃~270℃。計量泵、過濾器及熔體管的溫度應(yīng)控制在270℃~280℃。

　　4、模頭鑄片。對于A/B/C結(jié)構(gòu)的三層共擠可熱封BOPET薄膜的加工來說，最好選用具有三模腔的模頭。其原因是三層模腔的模頭設(shè)計可使鑄片的兩端不含有可熱封的共聚PET樹脂成分，以避免在橫向拉伸時因該樹脂的軟化點較低而與鏈夾發(fā)生粘連。同時，這樣做也便于邊料的回收再利用。至于模頭的溫度，則應(yīng)控制在270℃左右，而冷卻轉(zhuǎn)鼓溫度應(yīng)控制在30℃左右。

　　5、縱向拉伸。為了防止熱封層粘附拉伸鋼輥，縱向拉伸機的最后幾個預(yù)熱輥和慢速拉伸輥宜采用陶瓷輥或在輥表面噴涂“Teflon”防粘層?？v向拉伸溫度為75℃~80℃，拉伸倍數(shù)為3~3.5倍。補充加熱用的紅外加熱器的溫度應(yīng)控制低一點，并且要放在熱封層的另一側(cè)。

　　6、橫向拉伸。該工藝條件與普通BOPET的橫向拉伸基本相似。如果是用于單層可熱封BOPET的橫向拉伸，其拉伸溫度應(yīng)控制在90℃~100℃，拉伸倍數(shù)為3~3.5倍。鏈夾須加強冷卻，以防止PET共聚樹脂粘夾。

　　7、牽引收卷。在此過程中的電暈處理應(yīng)選在非熱封表面。這是因為可熱封表面無須電暈處理便具有很好的印刷性能和鍍鋁性能。