PET材料双向拉伸工艺介绍
以BOPET薄膜为例,现将主要设备和工艺流程简述如下:
①普通BOPET薄膜配料混炼所用的原材料主要有母粒切片和光亮切片。母粒切片是指含有添加剂的PET切片,如二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、高岭土等,根据薄膜的不同用途选择相应的母粒切片。
聚酯薄膜一般采用一定量的含硅母粒切片和光亮切片搭配使用,其作用是通过二氧化硅微粒在薄膜中的分布,增加薄膜表面的微观粗糙度,使得卷绕时薄膜间的空隙增大,容纳极少量的空气,防止薄膜粘连。光亮切片和一定比例的母粒切片经计量混合机混合均匀后进入下道工序。
②结晶与干燥对于容易吸湿的高聚物(如PET、PA、PC等),在双向拉伸前必须进行预结晶与干燥。这样做的目的是:提高聚合物的软化点,防止在干燥和熔融挤出过程中树脂粒子相互粘连或团聚;除去树脂中的水分,防止含有酯基的聚合物在挤出过程中发生水解或产生气泡。PET
的预结晶与干燥设备一般采用带结晶床的填料塔,并配有干空气制备装置,包括空压机、分子筛除湿机、加热器等。预结晶与干燥温度为150~170℃,干燥时间约为3.5~4h,要求干燥后的PET切片含水量控制在30~50PPm。
③熔融挤出经过结晶、干燥处理后的PET切片进入单螺杆挤出机加热熔融塑化。为保证PET切片良好的塑化质量和稳定的挤出熔体压力,螺杆的结构设计很重要,
除对长径比、线压比、各功能段有一定的要求外,还要求采用屏障型螺杆,这种结构的螺杆有利于保证挤出物料的良好塑化和挤出机出口物料温度的均匀性,挤出机出料稳定及排气良好,同时有利于提高挤出能力。如果挤出量不是太大,建议采用排气式双螺杆挤出机。
这种挤出机有两个排气口与两套真空系统相连,有良好的排气除湿功能,能抽出物料中所含的水分和低聚物,因此可省去复杂的预结晶/干燥系统,节省投资,降低运行费用。挤出机从进料口到模头的温度设定约为210~280℃。
④
流
延 模头是流延片的关键模具,直接决定流延片的形状和厚度均匀性。BOPET常采用衣架式模头,模头的开度由若干个带有加热圈的推/拉差动螺栓进行初步调整,并由在线测厚仪自动测量并反馈到模头加热螺栓上。模唇开度的微调。模头温度控制在275~280℃。
淬火辊(又称流延辊,俗称冷鼓)。从模头流出的PET熔体在均匀旋转的淬火辊上迅速冷却到其玻璃化转变温度以下,形成厚度均匀的玻璃铸片。淬火的目的是使厚片形成非晶态结构,尽量减少其结晶,以免对下一步的拉制工序产生不利影响。为此要求淬火辊表面温度均匀,冷却效果好。同时要求淬火辊转速均匀稳定。另外,淬火辊中通入30℃左右的冷却水,保证铸片冷却到50℃以下。
静电吸附装置。静电吸附装置的作用是使铸片与淬火辊紧密接触,避免淬火辊快速旋转时卷入空气,保证传热/冷却效果。静电吸附装置由电极丝、高压发生器、电极收放力矩电机组成,其工作原理是:利用高压发生器产生的数千伏直流电压,使电极丝、淬火辊分别成为正极和负极(淬火辊接地),使淬火辊上带上相反极性的静电荷,在异极吸引力的作用下,使铸片与淬火辊表面紧密吸附在一起,达到除去空气、传热良好的目的。
⑤纵向拉伸 从流延机出来的厚片在纵向拉伸单元中加热到高弹状态,进行一定倍数的纵向拉伸。纵向拉伸机由预热辊、拉伸辊、冷却辊、张力辊及橡胶压辊、红外线加热管、加热装置及驱动装置等组成。纵向拉伸通常为单点拉伸,也可为多点拉伸,如二点或三点拉伸。纵向拉伸倍数由慢速拉伸辊与快速拉伸辊的速度差产生,一般为3.3~4倍。
⑥ 横向拉伸 横向拉伸机由烘箱、链条夹钳及导轨、静压箱、链条张紧器、导轨宽度调节装置、开合夹钳、热风循环系统、润滑系统及EPC等组成。其作用是在横向拉伸机中分别通过预热、拉幅、热定型、冷却等完成薄膜的横向拉伸。横向拉伸倍率为3.5~4倍。
⑦牵引收卷、分切 此工序设备由若干牵引导辊、冷却辊、展平辊、张力辊、跟踪辊、切边装置、测厚仪及电晕处理机组成。 双向拉伸薄膜经切边、测厚、电晕处理后即可收卷、分切,经检验合格后即为成品。
此工序生产的片材纵横向物理机械性能差别很大,存在较大的内应力,在吸塑成型时易产生皱纹或被
吸破,产品合格率较低。
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