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BOPET 薄膜透明度影響因素及提高方法

發(fā)布時(shí)間：2015-07-09 09:47 瀏覽：5335 返回列表

雙軸定向拉伸聚酯薄膜(簡稱BOPET 薄膜) 由無定形聚酯(PET) 切片經(jīng)熔融擠出、在縱橫雙軸方向進(jìn)行拉伸定向而制成。具有透明度高、無毒無味、拉伸強(qiáng)度大、挺度佳、抗翹曲度好、不易破損、阻氧性和阻濕性好、耐寒、耐熱, 且耐化學(xué)腐蝕及尺寸穩(wěn)定好等優(yōu)點(diǎn)性, 從而在電子、電氣、絕緣、磁記錄材料、感光材料、膠片、標(biāo)牌、裝飾、轉(zhuǎn)移基材及各類包裝等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。聚酯是透明性很好的塑料之一, 這給制造高透明的制品提供了首要的條件; 但若原料選用不合理、加工工藝條件不當(dāng), 也不能生產(chǎn)出高透明的制品。本文主要闡述影響B(tài)OPET薄膜透明度的因素及提高透明度的措施。

1.影響B(tài)OPET薄膜透明度的因素

1.1 原材料的影響

1.1.1 PET樹脂的影響

PET是具有對稱性芳環(huán)結(jié)構(gòu)的線型大分子, 并具有高度的立體規(guī)整性, 所有的芳環(huán)幾乎處于同一個(gè)平面上; 這使得相鄰大分子的凹凸部分便于彼此鑲嵌,從而具有緊密斂集能力與結(jié)晶傾向; 故PET 具有很強(qiáng)的結(jié)晶性; 而結(jié)晶性對透明性的影響最大。

由縮聚反應(yīng)制得的PET 樹脂是從低摩爾質(zhì)量到高摩爾質(zhì)量的分子集合體; 因此, 存在摩爾質(zhì)量分布的問題。而摩爾質(zhì)量分布對透明性也有一定的影響。

PET的分子鏈節(jié)是通過酯基相互連接的, 故其許多重要性質(zhì)均與酯鍵的存在有關(guān)。如酯鍵在高溫和水或乙二醇等存在下, 會(huì)發(fā)生降解, 而降解產(chǎn)生的低分子物對透明性也有不同程度的影響。

1.1.2 　助劑的影響

在生產(chǎn)BOPET薄膜時(shí), 為了調(diào)整薄膜的表面結(jié)構(gòu)、改善薄膜的某些物理性能(如表面靜電、表面摩擦系數(shù)) 和有利于薄膜的后加工, 往往需加入一定量的助劑。助劑是影響薄膜透明度的因素之一, 助劑選用不當(dāng)和添加量過大將嚴(yán)重影響B(tài)OPET薄膜的透明度。

1.2 生產(chǎn)工藝條件的影響

1.2.1原料干燥工序

若PET 干燥不充分, 原料中水分含量過高, 則在擠出一鑄片時(shí), 片材會(huì)出現(xiàn)云霧現(xiàn)象, 從而影響片材的透明性; 另一方面, 由于擠出一鑄片時(shí)擠出機(jī)最高溫度達(dá)290 ℃, 而PET 是一種易水解的結(jié)晶聚合物, 在較高溫度和水分存在的會(huì)發(fā)生水解、熱氧降解等反應(yīng), 反應(yīng)生成的低分子物在一定程度上也會(huì)影響B(tài)OPET薄膜的透明性。

1.2.2 擠出一鑄片工序

欲制得透明度高的BOPET 薄膜, 首先必須制得透明、光滑的高質(zhì)量片材。片材的厚度不當(dāng)、冷卻系統(tǒng)的冷卻效果不佳和機(jī)頭加熱溫度的控制精度、機(jī)頭內(nèi)腔的光潔度及加工精度不高, 以及片材的擠出速度過高將嚴(yán)重影響片材的透明度。實(shí)踐證明, 隨著片材擠出速度的增加, 片材的透明度隨之下降。主要原因是: 1) 增加擠出速度需提高螺桿轉(zhuǎn)速, 易使PET塑化不均; 2) 成型周期縮短, 片材不能充分冷卻;3) PET熔料擠出速度加快后, 熔融PET 樹脂產(chǎn)生不規(guī)則料流, 在冷卻前得不到充分緩和, 表面質(zhì)量差,引起透明性的降低。

1.2.3 拉伸工序

預(yù)熱: 片材拉伸之前需進(jìn)行預(yù)熱, 預(yù)熱時(shí)間和預(yù)熱溫度對BOPET 薄膜的透明性也有一定的影響。預(yù)熱時(shí)間過短, PET 片材在拉伸時(shí)會(huì)出現(xiàn)冷拉伸, 從而導(dǎo)致發(fā)白現(xiàn)象; 過長則片材會(huì)有足夠的時(shí)間結(jié)晶。預(yù)熱溫度過高, 聚合物分子運(yùn)動(dòng)能力增加, 容易形成較大或較多晶粒, 使片材霧度增加。

拉伸: 拉伸取向使PET 分子有序排列, 促進(jìn)結(jié)晶, 所形成的晶體稱為誘導(dǎo)晶體, 因其晶粒很小不會(huì)折射光線, 故取向后, 制品透明性較好。大量實(shí)踐表明: 拉伸倍率越大, 透明性越好; 但拉伸比過大時(shí),制品被過度拉伸會(huì)出現(xiàn)泛白現(xiàn)象, 從而影響B(tài)OPET薄膜的透明性。

2.提高透明度的措施

2.1 合理選用原料及助劑

2.1.1 合理選用原料

聚酯的性能特別是結(jié)晶度對光的散射產(chǎn)生影響,從而會(huì)影響薄膜的霧度即透明度。PET 的結(jié)晶度與薄膜的霧度之間的關(guān)系如圖2。從圖2 中可看出: PET的結(jié)晶度提高, 則BOPET 薄膜的霧度增加, 即BOPET的透明度下降; 因此, 在保證薄膜質(zhì)量的前提下, 盡可能選用結(jié)晶度較低的PET原料。

2.1.2　優(yōu)選合適的的助劑并合理配方

BOPET 薄膜常用的助劑有二氧化硅、碳酸鈣、氧化鋁、高嶺土等無機(jī)粒子和交聯(lián)聚苯乙烯等有機(jī)粒子。由于有機(jī)助劑的折射率與PET 樹脂相近, 且與PET樹脂的相容性較好, 故對產(chǎn)品的透明性影響相對較小。因此在配方中應(yīng)盡可能選用有機(jī)助劑, 不用或少用無機(jī)助劑。

BOPET 薄膜的透明度還與助劑的含量有關(guān)。隨著助劑含量的增加, 散射光增大, 薄膜的霧度隨之上升; 因此, 生產(chǎn)BOPET 薄膜時(shí), 應(yīng)合理配方, 盡可能不過量添加助劑。

2.2 充分干燥的原料

聚酯切片干燥前一般水含量為0.4 % , 欲制得透明度較高的BOPET 薄膜, 原料的最終水含率必須小于20 mg/ kg。因此, 選擇合適高效的干燥設(shè)備和適宜的干燥條件是保證充分干燥的關(guān)鍵。大多數(shù)BOPET薄膜生產(chǎn)線都是采用氣流干燥法進(jìn)行干燥。故影響PET切片干燥質(zhì)量的因素主要有干燥溫度、干燥時(shí)間以及干燥氣體的濕含量。

PET樹脂的水含量隨著干燥溫度的升高而降低;隨干燥時(shí)間增加而降低, 但當(dāng)干燥時(shí)間達(dá)到一定值后, 含水量就不再降低。

氣流干燥過程中, 加熱空氣的濕含量是影響切片中水分蒸發(fā)速度的重要因素。加熱空氣濕含量越低,與切片濕含量的差值越大, 切片中的水分就越容易蒸發(fā)而被空氣帶走。實(shí)踐證明: 采用露點(diǎn)溫度低于-40 ℃的加熱空氣、干燥時(shí)間為4 h , 即能滿足生產(chǎn)較高透明度的BOPET的質(zhì)量要求。

2.3 嚴(yán)格控制片材的質(zhì)量

片材的質(zhì)量特別是透明度是影響B(tài)OPET 透明度的重要因素之一。適當(dāng)?shù)钠暮穸�、冷卻效果好的冷卻系統(tǒng)和機(jī)頭加熱溫度的控制精度、機(jī)頭內(nèi)腔的光潔度及加工精度高是制得高透明度片材的前提條件。而合適的鑄片工藝條件是關(guān)鍵。由實(shí)踐得出的合適的擠出鑄片工藝條件見表1。同時(shí), 應(yīng)考慮擠出設(shè)備的生產(chǎn)能力和冷卻設(shè)備(冷卻轉(zhuǎn)鼓) 的冷卻效果, 控制片材的結(jié)晶度小于3 %。

2.4 嚴(yán)格控制拉伸工藝條件

PET的玻璃化溫度Tg 為67 ℃, 熔點(diǎn)Tm 為260℃, 最大結(jié)晶速度時(shí)的結(jié)晶溫度為190 ℃。拉伸工藝條件主要與上述溫度相關(guān)。欲制得較高透明度的BOPET薄膜, 應(yīng)嚴(yán)格控制拉伸工藝條件。

2.4.1 縱向拉伸

片材在拉伸之前需進(jìn)行預(yù)熱, 直到拉伸之前縱向拉伸預(yù)熱區(qū)預(yù)熱輥的溫度逐漸遞增, 為使片材在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到內(nèi)外溫度分布均勻, 可利用紅外加熱器進(jìn)一步加熱, 使預(yù)熱溫度控制在82 ℃左右; 拉伸溫度小于90 ℃; 拉伸比不能過大, 一般小于317。在此條件下縱向拉伸后的薄膜需在小于35 ℃的溫度下驟冷,以降低結(jié)晶速率, 并為橫向拉伸創(chuàng)造好的加工條件。

2.4.2 橫向拉伸

經(jīng)縱向拉伸的片材進(jìn)入橫向拉伸后, 需要經(jīng)過預(yù)熱、拉伸、熱處理和冷卻四個(gè)階段。其預(yù)熱溫度應(yīng)控制在82～90 ℃; 拉伸溫度控制在95～110 ℃; 拉伸比也不能過大, 一般小于4 ; 熱定型溫度應(yīng)盡可能避開最大結(jié)晶速度時(shí)的結(jié)晶溫度190 ℃。

3.結(jié)論

在BOPET 薄膜生產(chǎn)過程中, 選用合適的原料并充分干燥; 加入適量和恰當(dāng)品種的添加劑; 采用合適的加工工藝條件, 可以生產(chǎn)出低霧度即高透明度的BOPET薄膜。

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