雙向拉伸聚酯薄膜生產(chǎn)知識

雙向拉伸聚酯薄膜生產(chǎn)知識第1頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五一、聚酯(PET)的熱穩(wěn)定性問題二、聚酯(PET)的結(jié)晶行為和結(jié)構(gòu)雙向拉伸聚酯薄膜(BOPET)生產(chǎn)知識第2頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五一、聚酯(PET)的熱穩(wěn)定性問題1、熱穩(wěn)定性對其加工成形的重要性2、影響熱穩(wěn)定性的反應(yīng)3、熱穩(wěn)定性的測定和表征4、提高熱穩(wěn)定性的途徑第3頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、熱穩(wěn)定性對其加工成形的重要性聚酯的應(yīng)用與其分子量大小(或以特性黏度[η]表征)密切相關(guān)，當[η]低于0.45dL/g時，基本上失去其強度優(yōu)勢而降低應(yīng)用的價值。降解還會造成樹脂品質(zhì)的下降、劣化，直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。第4頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五加工成形過程中，由于在高溫下(270～310℃左右)熔融塑化，難以避免發(fā)生降解反應(yīng)，使分子量下降，因此，必須防止它的[η]下降到0.45dL/g以下，同時要保證熔融塑化的樹脂熔體黏度基本穩(wěn)定，波動小，以保證后續(xù)的拉伸等過程的工藝穩(wěn)定和正常運行。第5頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五2、影響熱穩(wěn)定性的反應(yīng)2．1水解反應(yīng)2．2熱降解反應(yīng)第6頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五2．3熱氧降解反應(yīng)第7頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3．1熱不穩(wěn)定性現(xiàn)象

聚酯受高溫的作用發(fā)生化學(xué)變化，呈現(xiàn)熱不穩(wěn)定性，主要的現(xiàn)象有：

分子量下降凝膠物增加羧基含量增大樹脂色澤變黃有刺激性氣味等。3、熱穩(wěn)定性的測定和表征第8頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五測定樹脂受高溫作用(如干燥、熔融擠出)前后的[η]，以下降的百分數(shù)表示。聚酯樹脂切片的指標中，曾以[η]降作為熱穩(wěn)定性指標的測定方法，現(xiàn)在很少人進行這項測定。這方法測得的應(yīng)是熱降解反應(yīng)在規(guī)定條件下進行的程度，測定結(jié)果依賴于測定條件的標準化(如特定的測試條件：溫度、升溫過程、樣品質(zhì)量等)，又受干燥是否徹底，用來保護的氮氣除氧是否完全等影響。3．2[η]降的測定第9頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3．3DSC法測定聚蘸樹脂熱氧穩(wěn)定性3．3．1熔融峰面積法第10頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3．3．2氧化開始溫度、氧化降溫、氧化熱焓表示法第11頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4、提高熱穩(wěn)定性的途徑4．1二甘醇和共縮聚改性對熱穩(wěn)定性的影響

二甘醇的生成或加入第三組分會造成對聚酯結(jié)構(gòu)規(guī)整性的破壞，構(gòu)成結(jié)構(gòu)的弱點，還會導(dǎo)致聚酯樹脂熱穩(wěn)定性的下降。4．2磷酸、磷酸酯的穩(wěn)定作用磷酸、磷酸脂對金屬離子有絡(luò)合作用，可鈍化金屬離子的催化能力，減緩了熱降解作用。常用的磷酸酯類穩(wěn)定劑有：磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯等。用作食品、醫(yī)藥包裝的材料聚酯樹脂不宜用此類穩(wěn)定劑。第12頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4．3抗氧劑的穩(wěn)定作用在樹脂中添加抗氧劑以提高樹脂的熱氧穩(wěn)定性。

抗氧劑與氧的作用活性較大，在氧未與樹脂作用之時，先行與氧反應(yīng)，把氧耗盡，從而達到保護樹脂的作用。

效果較好的的抗氧劑是阻礙酚類：如抗氧劑1222、抗氧劑300，亞磷酸雙酚A等。有一類化合物可以加快過氧化物分解，稱為助抗氧劑，如磷酸、磷酸脂及一些硫醇化合物。第13頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、結(jié)晶行為和成膜過程二、聚酯(PET)的結(jié)晶行為和結(jié)構(gòu)2、聚酯結(jié)晶形態(tài)結(jié)構(gòu)及主要特性3、聚酯的結(jié)晶過程和動力學(xué)4、影響聚酯(PET)結(jié)晶行為的因素第14頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、結(jié)晶行為和成膜過程聚酯(PET)是半結(jié)晶性高聚物，結(jié)晶度高時可為50～60％，在成膜工藝過程中，結(jié)晶度的變化大致如下：第15頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五成膜的關(guān)鍵：

厚片的結(jié)晶度小于3％

薄膜高溫熱收縮值達標的保證：

熱定型后結(jié)晶達到50％PET樹脂結(jié)晶行為提出要求：

①易驟冷為無定形態(tài)(結(jié)晶度<3％)，熔體結(jié)晶與冷結(jié)晶的峰溫差(tmc－tc)要??；②在拉伸溫度范圍結(jié)晶慢，以利于控制，故冷結(jié)晶的峰溫(tc)要高；③在熱定型溫度范圍內(nèi)結(jié)晶快，在高車速下也能達到結(jié)晶度50％的要求。第16頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五2、聚酯結(jié)晶形態(tài)結(jié)構(gòu)及主要特性聚酯結(jié)晶形態(tài)結(jié)構(gòu)有多種類型：無定形態(tài)：

分子鏈無規(guī)排布(“亂麻”一團)，外觀為透明狀。無定形態(tài)非晶取向態(tài)片晶球晶球晶取向第17頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五非晶取向態(tài)：

分子鏈沿一方向擇優(yōu)排列，當溫度達到tg以上時分子鏈會解取向而收縮，外觀為透明狀。片晶：

分子鏈在tg以上解凍，能運動時便可能進行結(jié)晶。片晶尺寸是可變的(常用片晶厚度L表示)，它決定于結(jié)晶溫度等條件，它決定樹脂的結(jié)晶熔點的高低，L一般在5～10nm，對可見光(0.3～0.7um)的散射不強。第18頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五球晶：

是由片晶按球形對稱排列構(gòu)成的多晶體，大小也是可變的，一般在0.2～15um，對可見光散射強，故切片結(jié)晶后由透明變?yōu)椴煌该?。結(jié)晶取向：

片晶的一個軸(一般為C軸)沿一方向取向。它一般在熔融狀態(tài)才會解取向。第19頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五球晶和結(jié)晶取向的構(gòu)成單元都是片晶。它們在光學(xué)性能上的差別是很明顯的，前者是不透明，后者是透明狀態(tài)。它們都屬聚酯的結(jié)晶態(tài)。無論是球晶還是結(jié)晶取向，結(jié)晶態(tài)都不是100％結(jié)晶的，因此可用結(jié)晶度來表征。結(jié)晶度高低對熔點無影響，但對結(jié)晶取向狀態(tài)的收縮率有關(guān)。

結(jié)晶取向狀態(tài)包含著基團/鏈節(jié)取向、分子鏈取向和結(jié)晶取向3個部分的取向，若保持有分子鏈取向，而且溫度高于tg時，或溫度高于片晶的熔融溫度時，便會發(fā)生解取向并收縮。第20頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3、聚酯的結(jié)晶過程和動力學(xué)結(jié)晶過程包含成核過程和生長過程，2個過程總的結(jié)果為總的結(jié)晶過程。結(jié)晶成核過程依核機理分為異相成核和均相成核2種。第21頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五總結(jié)晶速度常數(shù)(K)與結(jié)晶溫度(tc)常用下圖表示：tgtmtca，b二點的K值相同，但結(jié)晶溫度不同。相同時間內(nèi)結(jié)晶后達到的結(jié)晶度相同，而結(jié)晶結(jié)構(gòu)是不相同的；在a處形成的結(jié)晶小而多，在b處形成的結(jié)晶大而少，因此性能是不同的。第22頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4、影響聚酯(PET)結(jié)晶行為的因素4.1成核劑及結(jié)晶促進劑苯甲酸鹽、離聚體等是聚酯的結(jié)晶成核劑。催化劑和一些無機添加劑能加快結(jié)晶成核，相當于成核劑。磷酸酯作為穩(wěn)定劑，但它有降低tg作用，起結(jié)晶促進劑作用(降低體系的黏度，利于分子鏈遷移，加快結(jié)晶生長等)。第23頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.2共聚加入第三組分會使PET結(jié)晶傾向變慢，樹脂合成中副反應(yīng)生成的二甘醇等相當于第三組分，對結(jié)晶性能有明顯影響?？刂贫蚀剂吭谀硞€穩(wěn)定值有利于加工工藝穩(wěn)定。適當偏高，有利于成膜和高速生產(chǎn)。第24頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五加入間苯二甲酸(2％～5％)共聚改性PET，改性后的樹脂結(jié)晶較慢；如下圖所示，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)較不完整和片晶尺寸細?。怀赡すに囆阅艿玫礁倪M，利于生產(chǎn)較厚的薄膜。間苯二甲酸共聚改性聚酯的熱行為(DSC)和結(jié)晶結(jié)構(gòu)(SEM)第25頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五分子量分布中低分子量部分含量的多少對結(jié)晶有影響，可用DSC譜的降溫結(jié)晶過程來說明:由于分子質(zhì)量較小的PET結(jié)晶成核，相當于成核劑作用，使樹脂熔體降溫結(jié)晶的整個過程往高溫移，或使開始結(jié)晶發(fā)生在較高溫度，或?qū)е氯垠w結(jié)晶出現(xiàn)雙峰或不對稱(t開始－t峰)不等于(t峰－t終)。4.3分子質(zhì)量分布的影響第26頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五三、聚酯(PET)樹脂切片的干燥和結(jié)晶1、聚酯(PET)樹脂結(jié)晶、干燥的必要性和要求2、水在聚酯樹脂切片中存在的狀態(tài)和干燥原理3、預(yù)結(jié)晶和干燥過程中的結(jié)晶變化4、烘干條件下樹酯氧化問題5、干燥設(shè)備和工藝6、干燥過程中結(jié)塊問題與聚酯樹脂結(jié)晶行為第27頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、聚酯(PET)樹脂結(jié)晶、干燥的必要性和要求為了防止聚酯樹脂切片在干燥過程中結(jié)塊和進入擠出機時發(fā)生抱螺桿現(xiàn)象(導(dǎo)致不能順暢進料)，要對樹脂切片進行結(jié)晶處理。由于結(jié)晶的過程和切片結(jié)晶狀態(tài)的變化與干燥過程同時進行，以致對結(jié)晶的必要性和指標要求忽略了，對結(jié)晶狀態(tài)的變化可能影響擠出過程以及產(chǎn)品品質(zhì)的問題也沒能給予充分的重視。第28頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五結(jié)晶、干燥的要求：①樹脂切片中水分含量小于40ppm，且應(yīng)穩(wěn)定；②結(jié)晶度35％左右，應(yīng)穩(wěn)定。③△[η]<0．015dl/g，最好不降；④防止氧化，干燥切片的色澤不發(fā)黃；⑤除去粉料，且要減少粉料的生成；⑥不能產(chǎn)生高結(jié)晶熔點的物料和結(jié)塊料。第29頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五水在其中存在有2種狀態(tài)：吸附的和締和的。切片中含水量0.3％～0.5％，其中屬締和的水為0.02％左右，吸附的水在120℃下可除去，而締和的水要140℃才能除去。2、水在聚酯樹脂切片中存在的狀態(tài)和干燥原理干燥溫度是干燥速度的關(guān)鍵因素。氣流——干熱空氣干燥時，切片外的水蒸氣壓常以干熱空氣的露點表示。露點低的空氣使干燥速度加快，同時切片的水分含量能降得更低。

見下頁附圖：第30頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五150'I2熱空氣露點不同與干燥工藝的關(guān)系150℃熱空氣露點不同與干燥工藝的關(guān)系第31頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3、預(yù)結(jié)晶和干燥過程中的結(jié)晶變化預(yù)結(jié)晶的作用是防止切片在干燥溫度下結(jié)塊，此過程可視作恒溫結(jié)晶過程。聚酯恒溫結(jié)晶隨溫度升高加快(140℃以下)，而且達到的最大結(jié)晶度也隨溫度升高而加大，為了達到要求的結(jié)晶度，通常結(jié)晶溫度要140℃以上。第32頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五有些技術(shù)人員以為結(jié)晶度達到35％左右，便能防止烘干條件下結(jié)塊問題。事實上結(jié)不結(jié)塊不完全決定于結(jié)晶度，而是決定于結(jié)晶條件下形成的片晶尺寸。因為片晶尺寸決定了它的結(jié)晶熔點(為了區(qū)別通常測定條件測得的熔點，我們把恒溫條件形成的結(jié)晶的熔點稱為結(jié)晶熔點)。片晶尺寸隨結(jié)晶溫度升高和結(jié)晶時間延長而增大，相應(yīng)結(jié)晶熔點升高，一般比結(jié)晶溫度高l0～l5℃。若烘干溫度接近結(jié)晶熔點會使部分結(jié)晶熔化，此時切片受壓力就可能結(jié)塊。若烘干溫度上升得太高（250℃時），可能形成結(jié)晶熔點達到270～275℃結(jié)晶，這種料加工成型性能很差的，且容易在膜中造成晶點。第33頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4、烘干條件下樹脂氧化問題聚酯在烘干條件下，即160～200℃的空氣中會發(fā)生氧化，但氧化程度基本上處于初級階段。生成物為過氧化物，一般情況下氧化程度低，很難從表觀上觀察出來。若烘干時切片摩擦產(chǎn)生的粉塵料氧化的成分更大些。第34頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五5、干燥設(shè)備和工藝用于聚酯切片干燥的設(shè)備有多種：塔式翻板干燥設(shè)備、臥式螺旋推進干燥設(shè)備、真空轉(zhuǎn)鼓、填充塔式連續(xù)流化干燥設(shè)備等。整個干燥設(shè)備均包含預(yù)結(jié)晶和干燥2個部分，而干燥過程中實際進行的過程有如下幾個：①結(jié)晶和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的變化；②脫水；③水解反應(yīng)導(dǎo)致的△[η]；④氧化反應(yīng)；⑤粉料生成。第35頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五除粉料生成外，其他均與溫度、時間有關(guān)，也就是說與采用的工藝溫度有關(guān)外，還與干燥物料流量大小有關(guān)。溫度升高脫水快，但水解和氧化速度也快。所以好的干燥設(shè)備和工藝在于能最佳地平衡各個過程，而使烘干的切片品質(zhì)達到要求的同時，生產(chǎn)效率高和能耗低。近年比較多的生產(chǎn)廠采用的干燥設(shè)備是沸騰預(yù)結(jié)晶——連續(xù)流化床干燥的設(shè)備。下面進一步說明之：第36頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五沸騰預(yù)結(jié)晶——連續(xù)流化床干燥的設(shè)備的干燥工藝的流程和設(shè)備的總的技術(shù)要求：①干燥能力；②切片粒度大小和初始含濕量W(H2O)<0.5％；③切片最終含濕量W(H2O)<30ppm；④△[η]≤0.02dL/g；⑤結(jié)晶狀態(tài)：結(jié)晶度35％～42％；⑥1kgPET的能源消耗約500kJ。設(shè)備示意圖：第37頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五切片自料倉吹入送入主擠出機第38頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五主要技術(shù)指標和參數(shù)：預(yù)結(jié)晶和熱循環(huán)系統(tǒng)：①結(jié)晶度達35％～42％；②微塵質(zhì)量分數(shù)小于0.03％；③進口風(fēng)溫160～180℃；④出口風(fēng)溫120～130℃；⑤結(jié)晶時間10～20min。干燥和熱風(fēng)系統(tǒng)：①干熱空氣露點小于－70℃；②進口風(fēng)溫160～180℃；③干燥切片出料溫度125～135℃；③干燥時間4～6h。第39頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五6、干燥過程中結(jié)塊問題與聚酯樹脂結(jié)晶行為共聚改性的聚酯，在干燥過程中較易發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象。這是因為這一類聚酯樹脂的結(jié)晶行為傾向于結(jié)晶慢，而且同樣條件下，它們比沒改性的形成的片晶尺寸較小，結(jié)晶熔點較低。第40頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五四、聚酯(PET)的擠出1、擠出機擠出原理2、聚酯熔融擠出的要求3、擠出降解問題及減少擠出降解4、樹脂熔體品質(zhì)和擠出工藝穩(wěn)定5、擠出的工藝溫度6、過濾器的清洗第41頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、擠出機擠出原理第42頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五擠出機主要由螺桿和加熱的螺筒構(gòu)成。螺桿由電動機帶著轉(zhuǎn)動，按效能分為進料段、熔化段、勻化段。

聚酯切片在進料段被逐漸壓緊，切片夾帶的空氣從進料口排出；進入熔化段逐漸融化成熔融態(tài)；在均化段進一步熔融并定量擠出。切片在擠出機內(nèi)熔化的過程包括：熔膜形成一構(gòu)成熔體池一全熔化。

新型螺桿如分離螺桿等提高了熔融效率。擠出機功能除：

熔化聚酯切片?？刂茢D出量(擠出速度，相對較粗的計量控制)。第43頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五聚酯切片經(jīng)結(jié)晶、干燥后進入擠出機熔融塑化，對熔融擠出的要求：①△[η]很小或穩(wěn)定在一個值；②保持樹脂色澤不變黃；③熔體溫度均勻；④熔體中不含氣泡、晶點；⑤擠出量穩(wěn)定，出壓力穩(wěn)定(壓力上升慢．更換期長)；⑥熔體膜無縱向條道。2、聚酯熔融擠出的要求第44頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五降低擠出降解方法：①將樹脂干燥至水分含量小于40ppm，以避免水解降解過大；②提高樹脂本身的熱穩(wěn)定性；③“滿螺桿擠出”，在進入熔化段時達到充分壓緊，把空氣徹底排除；④提高塑化效率和近于滿負荷生產(chǎn)，以減少物料在擠出機內(nèi)停留的時間；⑤可采用真空料斗，實行真空進料。以上措施對減少熔體中氣泡也是有效的。

3、擠出降解問題及減少擠出降解第45頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五減小擠出降解，有利于：獲得高品質(zhì)的厚片拉伸和成膜以及產(chǎn)品品質(zhì)邊角料回收后直接參與回用此外，減小擠出降解就可采用低[η]樹脂生產(chǎn)，可以降低能耗。第46頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4、樹脂熔體品質(zhì)和擠出工藝穩(wěn)定4.1熔體品質(zhì)熔體品質(zhì)指的是熔體的溫度和黏度均勻，塑化完全和無生料，不含氣泡、晶點和不熔物。熔體質(zhì)量是成膜的關(guān)鍵，薄膜品質(zhì)的保證。4.1.1熔體的溫度和黏度均勻問題解決溫度和黏度均勻問題方法：①選用塑化較好的擠出機螺桿；②加裝靜態(tài)混合器或其他加強混合的裝置；③多種樹脂混合使用時．應(yīng)注意各種料的[η]盡量一致；④減少降解，防止凝膠的生成。第47頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.1.2塑化完全和無生料問題

切片進入擠出機．在機內(nèi)的停留時間僅幾十秒至幾分鐘，要使切片從室溫升到工藝的溫度，把干燥時形成的結(jié)晶熔化，須有塑化效果優(yōu)良的擠出機，否則便可能出現(xiàn)未塑化的切片堵濾網(wǎng)。第48頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.1.3氣泡問題切片含有氣泡、擠出機排氣不善、熱和熱氧分解都可能導(dǎo)致熔體中帶有氣泡。

解決的方法是：真空進料提高樹脂熱穩(wěn)定性防止“抱螺桿”現(xiàn)象發(fā)生。4.1.4晶點和不熔物第49頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.2擠出工藝穩(wěn)定問題指擠出量、擠出壓力、熔體品質(zhì)等的穩(wěn)定問題。影響穩(wěn)定擠出工藝因素有：

①進料不勻②抱螺桿③切片在熔化段未能穩(wěn)定熔融塑化④在多種原材料混合擠出時原料混合不勻。擠出不穩(wěn)定的擠出機不具有穩(wěn)定計量輸送物料的功能。采用串聯(lián)擠·出機可保證擠出量和擠出壓力(鑄片模頭唇口前的壓力)的穩(wěn)定。串聯(lián)擠出機——即把塑化和計量分由2臺擠出機來承擔。

1臺擠出機＋1臺計量泵也可完成定量定壓輸送第50頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.3過濾問題生產(chǎn)不同厚度、不同用途的薄膜對過濾的要求不同。過濾材料目前有：過濾網(wǎng)和燒結(jié)材料兩種。表征過濾器性能的參數(shù)主要有2個：過濾面積和孔徑。過濾器前后的壓差△P：熔體粘度越大，△P越大；過濾面積越大，△P越?。?/p>

在熔體黏度和過濾面積不變條件下，壓差隨擠出量增加而增大，若擠出量不變△P穩(wěn)定不變。第51頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.4靜態(tài)混器的作用第52頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五5、擠出的工藝溫度聚酯(PET)是結(jié)晶性的高聚物，所以擠出加工溫度必須在其熔點以上。聚酯的熔體黏度η隨溫度變化：溫度愈高，η愈小，即流動性愈好。為了保證熔體的流動性能滿足過濾、擠出量的要求，須把樹脂加熱到熔點以上適當?shù)臏囟龋?75～285℃。生產(chǎn)中并不采用過高的工藝溫度的，因為它不僅造成不必要的能耗，加大成本費用，而且因為高溫加速樹脂的熱降解等反應(yīng)，使擠出過程樹脂[η]降增加，影響成膜。工藝溫度的穩(wěn)定是很重要的，它不僅保證讓樹脂熔體黏度穩(wěn)定(從物化角度兩個方面保證)，而且對整個生產(chǎn)過程的工藝穩(wěn)定性也很重要。第53頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五現(xiàn)多采用三甘醇(TEG)進行清洗。其本質(zhì)是一個醇解過程，使聚酯的分子降解為低分子的酯。它對高熔點的聚酯，凝膠化的(交聯(lián))聚酯均起作用，但對炭化物、無機的微粒不起作用。因此用三甘醇煮后，常還用酸－堿－水－超聲波處理。6、過濾器的清洗第54頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五五、聚酯厚片的鑄造1、鑄造厚片(厚膜片)的品質(zhì)要求2、厚片熔體膜的成型3、熔體膜在冷卻鼓表面冷卻過程4、厚片在冷卻鼓表面貼附【附膜)的效果與傳熱效果5、雙面冷卻和強化冷卻的技術(shù)第55頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、鑄造厚片(厚膜片)的品質(zhì)要求厚片品質(zhì)：①厚片的橫截面對稱，符合要求；②無縱向條道和橫向“水波紋”；③整幅均勻結(jié)晶，結(jié)晶度小于3％，愈低愈好；④有一定的預(yù)拉伸量，且沿橫向分布均勻、對稱。⑤無氣泡、麻點等缺陷，光潔度好。第56頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五2、厚片熔體膜的成型按內(nèi)部流道設(shè)計模頭分為：魚尾型、T型、衣架型。模唇寬度的調(diào)節(jié)：手動、熱膨脹螺絲。熔體模唇流出的流變分析：將模唇沿長度(橫向)分成n個單元，各單元的熔體流出量(dQ)與擠出壓力(p)等參數(shù)關(guān)系為式中：L為模唇長dx為模唇寬度η為熔體黏度①擠出量與唇寬的二次方成正比，稍微調(diào)一點便變化很多，溫度的影響是通過η表現(xiàn)出來，生產(chǎn)中主要通過調(diào)唇寬控制厚片厚度。第57頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五②擠出膨大：熔體在模唇口處流動時受到剪切力作用，使聚酯分子鏈拉長，造成擠出膨大。擠出膨大的大小與熔體黏度和模唇高有關(guān)，這2個因素相同時，與及P有關(guān)，小，熔體受剪切力作用大，分子鏈被拉長程度增加。④熔體出模唇口后，在冷卻鼓的牽動下有一定的拉伸，拉伸的程度隨冷卻鼓線速度與擠出速度之比的增加而增加。冷卻鼓線速度與擠出速度之比，依薄膜厚度來調(diào)，厚的小一些，薄的大一些。若達到20，則機夾會出現(xiàn)振動。第58頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五以上分析表明，作為好的工藝技術(shù)和設(shè)備，便是在生產(chǎn)中基本上不用去調(diào)動唇口寬度dx。

縱向條道：形成的原因是模唇口內(nèi)有堵物，或模唇口粘污(揮發(fā)物沉積氧化形成)。第59頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3、熔體膜在冷卻鼓表面冷卻過程如下圖所示，熔體膜一邊貼冷卻鼓，另一邊接觸空氣(或水介質(zhì)等)，即有2個傳熱面，分別有各自的傳熱過程和相應(yīng)的傳熱系數(shù)。第60頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五貼冷卻鼓面的傳熱，傳熱的快慢除決定予溫差外，還決定于貼緊程度，貼緊程度不同時，實際的傳熱面積是不同的?；蛘哒f熱傳導(dǎo)系數(shù)是不同的，此時的傳熱可看成是樹脂對金屬(基本上恒定在一個溫度)的傳熱。

空氣面的傳熱，除傳導(dǎo)熱外，還得考慮空氣的對流及空氣中水分的作用。第61頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五厚片冷卻時溫度的變化估算1mm厚度的厚片在冷卻鼓應(yīng)停留約6.5s。對于1m直徑的冷卻鼓，每分種容許轉(zhuǎn)9轉(zhuǎn)來計，每轉(zhuǎn)一次出厚片2m左右，則1min可出厚度為1mm的厚片約20m，也就是說生產(chǎn)100um的薄膜，其車速可高至60m左右。第62頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4、厚片在冷卻鼓表面貼附（附膜）的效果與傳熱效果只有厚片緊貼冷卻鼓表面，才能使熔體膜沿橫向同時接觸冷卻鼓表面。否則冷卻效果將達不到要求，結(jié)晶度等沿橫向的均勻性也達不到要求。提高附膜效果的幾條途徑：①提高冷卻鼓溫度，使厚片表面處于軟的狀態(tài)下貼緊。②控制厚片熔體膜與冷卻鼓面的夾角，便于排出空氣；③靜電吸附；④真空附膜；⑤“氣刀”附膜。第63頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.1關(guān)于靜電吸附的原理PET是極性高分子材料，其酯基有一定的偶極距，在直流電場作用下會進行取向，厚片的厚度方向構(gòu)成反電場。如下圖：第64頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五靜電吸附技術(shù)的幾個問題：①通常冷卻鼓是接負極。②采用靜電吸附技術(shù)后，冷卻轉(zhuǎn)鼓溫度可適當降低。③靜電吸附電壓，一般是電壓高，效果好。如圖4所示，其效果還與車速有關(guān)④保持電壓的均勻和穩(wěn)定是至關(guān)重要⑤DMT公司對靜電吸附改進技術(shù)⑥樹脂對靜電吸附效果相關(guān)。第65頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4.2真空附膜原理真空附膜原理是在熔體膜與冷卻轉(zhuǎn)鼓面之間造成負壓，然后憑借大氣壓力把熔體膜緊壓在冷卻鼓面，同時把氣隙中空氣排除，顯然負壓越大附膜效果愈好。由于采用靜電吸附和／或真空附膜等技術(shù)，可保證熔體膜(厚片)緊緊貼于冷卻轉(zhuǎn)鼓。所以可以進一步降低冷卻鼓的溫度，從而又加強了冷卻的效能。第66頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五5、雙面冷卻和強化冷卻的技術(shù)為了加速厚型膜空氣面(非貼冷卻轉(zhuǎn)鼓面)的冷卻開發(fā)了多種冷卻技術(shù)，稱為雙面冷卻。目前采用的主要有風(fēng)冷和水冷，如下圖所示：第67頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五六、縱向拉伸工藝1、關(guān)于聚酯拉伸形變的基本特點2、拉伸和取向的關(guān)系及取向的表征3、縱向拉伸工藝流程和設(shè)備4、縱向拉伸中的幾個問題第68頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、關(guān)于聚酯拉伸形變的基本特點聚酯的tg較高，驟冷后結(jié)晶度近于0，聚酯的拉伸是在無定型狀態(tài)，拉伸溫度在tg～tg+15℃。若厚片中含有球晶，拉伸時一般不會使它變形。拉伸常伴著分子鏈的取向，有序程度增加。拉伸后的聚酯結(jié)晶時，誘導(dǎo)期很短，若不急冷，則其結(jié)晶度將上升。拉伸使分子鏈伸展和解纏，同時拉伸過程中還存在著熱運動，使伸展鏈回復(fù)為卷曲的過程(回縮)，當回縮的速度與拉伸形變的速度相等時，實際上對分子鏈沒有拉伸作用，此時宏觀上只是拉薄/拉細而已。第69頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五2、拉伸和取向的關(guān)系及取向的表征拉伸形變過程可分為3個階段，可用應(yīng)力——應(yīng)變曲線來表示。①開始形變——屈服②屈服——應(yīng)力加速上升點；③應(yīng)力快速上升點——斷裂。

聚酯的應(yīng)力一應(yīng)變曲線示意圖第70頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五從應(yīng)力——應(yīng)變曲線與溫度試樣結(jié)晶度關(guān)系，可得到縱拉工藝的參考數(shù)據(jù)。例如：關(guān)于厚片結(jié)晶度應(yīng)小于3％的要求，便是從中得出的一個重要結(jié)果。一般情況下，在一定的溫度下進行恒溫拉伸時，隨拉伸比和拉伸速度的增大，取向程度增加；隨拉伸溫度上升，取向程度下降。

應(yīng)著重指出：在生產(chǎn)工藝過程中，車速和機械拉伸比一定的條件下，縱向拉伸后薄膜取向程度，隨拉伸溫度的升高而下降。第71頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五取向程度的測定和表征：

對于非晶的取向，包含基團的和大分子鏈的2種取向，而對生產(chǎn)來說，大分子鏈取向是主要的，大分子鏈取向程度最簡便的測定和表征方法，是用其熱收縮(tg以上)大小來表征，例如在8O℃水中收縮3min，直接用其收縮值百分數(shù)(θ)來表征：式中：L0、L1分別為樣品熱收縮前后的長度。第72頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3、縱向拉伸工藝流程和設(shè)備縱向拉伸工藝流程可分為預(yù)熱、拉伸、冷卻平衡3段。縱向拉伸分為多點和單點2種工藝。3.1預(yù)熱使厚片從冷卻鼓出來的低溫狀態(tài)升溫到拉伸溫度的過程是為預(yù)熱。第73頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五縱向拉伸工藝流程對單點拉伸工藝，可采用加熱輥或熱輥加紅外加熱器的方法進行預(yù)熱。通常用加熱輥加熱到一定的溫度再用紅外加熱器加熱到拉伸溫度。預(yù)熱段各輥速比遞增，防治“涌輥”第74頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五幾種不同的預(yù)熱－加熱組合如下圖所示：第75頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五單點拉伸是用兩個拉伸輥的速差來實現(xiàn)的，應(yīng)注意：3.2拉伸①拉伸比。一般取3.0—4.0(聚酯的面拉伸比為10~l5)；②拉伸點。因拉伸放熱，拉伸點到快輥(冷卻輥)的距離很關(guān)鍵；③拉伸溫度應(yīng)高於tg。溫度高時，取向程度下降；④拉伸速度快相當于樹脂的tg升高；⑤如何保證沿橫向取向度均衡問題；⑥快輥的溫度與縱拉后薄膜的結(jié)晶度有關(guān)；⑦壓輥的作用(尤其是拉厚型的膜)及截面形狀設(shè)計。第76頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五總的要求是縱拉后薄膜要具有如下特性：①取向程度用8O℃熱水收縮3min的值表示時，θ為10～15％，且沿橫向分布（除兩邊沿部分有差別外）基本上是相等；②結(jié)晶度10～15％，沿橫向分布均勻。

要達到這個要求，并結(jié)合生產(chǎn)車速和成膜及膜品質(zhì)指標要求，生產(chǎn)中采取的工藝條件可多種組合的。這段對縱拉后薄膜的結(jié)構(gòu)和性能起著調(diào)整的作用。3.3冷卻平衡(松弛平衡、縱拉定型)第77頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4、縱向拉伸中的幾個問題①斷片問題。厚片預(yù)取向程度幾乎為0擠出降解嚴重加熱輥的溫度偏低等原因，均可能導(dǎo)致在預(yù)熱過程中發(fā)生斷片；②粘輥問題。③“荷葉邊”與拉伸的均衡性不好。④關(guān)于“冠狀”壓輥和厚片兩邊另行加熱的問題。第78頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五六、橫向拉伸工藝1、關(guān)于面拉伸比和分子質(zhì)量的關(guān)系2、橫向拉伸應(yīng)變速率3、橫向拉伸倍數(shù)4、橫向拉伸溫度5、拉伸點和拉伸應(yīng)力6、橫向拉伸技術(shù)和設(shè)備第79頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五1、關(guān)于面拉伸比和分子質(zhì)量的關(guān)系聚酯(PET)早期開發(fā)為合成纖維，主要研究它的單向拉伸，隨著在薄膜、吹瓶等的應(yīng)用開發(fā)，雙向拉伸問題的研究上升到重要的地位，與此相應(yīng)提出面拉伸比的概念，即沿縱向和橫向拉伸比的積。定義面拉伸斷裂比(?A)如下：由于分子質(zhì)量增大時分子鏈運動受的阻力和熱松弛時間均會增加，形變時應(yīng)力增加造成應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶等結(jié)構(gòu)化程度的提高，也將阻礙試樣的形變，使?A下降，參看下圖：第80頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五第81頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五2、橫向拉伸應(yīng)變速率橫向拉伸的?A與應(yīng)變速率有關(guān)，生產(chǎn)中橫向拉伸應(yīng)變速率與橫拉伸設(shè)備拉伸段的張角，即拉伸段長度和拉伸倍率有關(guān)，也與車速有關(guān)：第82頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五3、橫向拉伸倍數(shù)橫向拉伸倍數(shù)的設(shè)定決定于：成膜的性能，這方面以后將再討論；材料的面拉伸比，即縱、橫拉伸倍數(shù)匹配第83頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五4、橫向拉伸溫度與縱拉類似，對橫拉溫度同樣為：①隨拉伸溫度升高，拉伸取向程度下降；②溫度和在應(yīng)力誘導(dǎo)作用下，結(jié)晶速度加快；③溫度高、彈性回縮速度快。同時也發(fā)生縱向的解取向和一定的結(jié)晶過程。合理的橫向拉伸溫度比縱向拉伸溫度高10度以內(nèi)是可取的，但也不能隨意提高。因為除可影響縱向性能外，橫拉斷裂伸長也急速下降。第84頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五5、拉伸點和拉伸應(yīng)力理想的橫向拉伸點(即開始屈服拉開的位置)是在軸線上，然后細頸往兩邊發(fā)展。由于各種影響，拉伸點卻總是偏離中心軸線，或沿軸中心擺動。若縱拉后的片膜結(jié)構(gòu)較均一，厚薄公差小，則這種拉伸點的擺動會小，成膜性好橫向拉伸中；若縱拉伸后片膜的結(jié)構(gòu)不均一，厚薄公差波動大，則可能出現(xiàn)多處屈服和多個拉伸點，并導(dǎo)致沿橫向厚薄公差的進一步加大。第85頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五橫向拉伸的應(yīng)力，其大小與片膜的厚度，結(jié)晶度有關(guān)。溫度升高可降低拉伸應(yīng)力，但結(jié)晶也加快，若使片膜的結(jié)晶度升高，亦會使拉伸應(yīng)力上升。從原理上說應(yīng)力與厚度無關(guān)，但考慮到材料實際存在的皮芯結(jié)構(gòu)與片膜的厚度有關(guān)，因而拉伸應(yīng)力與厚度有一些關(guān)系，總拉力是隨厚度增厚而增大。第86頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五6、橫向拉伸技術(shù)和設(shè)備橫向拉幅機是由安裝在導(dǎo)軌上能作循環(huán)運行的鏈夾、加熱柜等構(gòu)成的。①夾子是橫向拉伸機的主要部件。按拉制薄膜的厚薄又分為重型夾子和輕型夾子。②導(dǎo)軌系統(tǒng)。分預(yù)熱段、拉伸段、定型段、冷卻段連成一起，其寬度可通過兩邊的螺絲進行調(diào)整，兩邊和速度的同步是橫向拉伸成功的保證。第87頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五③加熱方式和烘房：導(dǎo)軌基本都裝在烘箱內(nèi)，能否均勻、迅速地加熱薄膜是橫向拉伸的關(guān)鍵?，F(xiàn)多用熱風(fēng)加熱方式。熱風(fēng)加熱技術(shù)在于控制氣嘴的風(fēng)壓、風(fēng)量、以及氣嘴口與膜的距離，這與傳熱系數(shù)(給熱系數(shù))有關(guān)，通常拉PET膜的給熱系數(shù)用95，距離在100～200mm范圍。④導(dǎo)片(穿片)系統(tǒng)。包括開夾、閉夾裝置，自動對片裝置、托片板等，這系統(tǒng)對保證片膜能順利進入橫拉伸機，不脫夾是很重要的，因為脫夾便不能拉伸。第88頁，共96頁，2023年，2月20日，星期五八、熱定型工藝1、熱定型的