1、,Biaxially Oriented Plastics Film,雙向拉伸薄膜,BOPF,1,PPT學(xué)習(xí)交流,主要內(nèi)容,加工原理,概述,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,工藝參數(shù)控制,新技術(shù)及發(fā)展方向,2,PPT學(xué)習(xí)交流,概述,經(jīng)物理、化學(xué)、機(jī)械等手段特殊加工，在低于薄膜熔點(diǎn)、高于玻璃化溫度下，對(duì)厚膜或平片同時(shí)或分步進(jìn)行縱向和橫向拉伸，然后在張緊狀態(tài)下進(jìn)行熱定型處理而制得的制品。,3,PPT學(xué)習(xí)交流,概述,目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的雙向拉伸薄膜有：聚丙烯（PP）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚酰胺（PA）、聚苯乙烯（PS）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚氯乙烯（PVC）、輻射交聯(lián)聚乙烯（CIPE）、聚乙烯醇

2、（PVA）、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。最近的研究包括可完全生物降解的聚乳酸（BOPLA）薄膜、采用茂金屬催化劑和雙峰技術(shù)合成的線型低密度聚乙烯（LLDPE）、可采用雙向逐次拉伸工藝生產(chǎn)BOPE等。,聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、尼龍薄膜的生產(chǎn)量最大，應(yīng)用范圍最為廣泛。,4,PPT學(xué)習(xí)交流,概述,5,PPT學(xué)習(xí)交流,概述,軟磁盤(pán),印花膜,6,PPT學(xué)習(xí)交流,概述,太陽(yáng)能板,印刷電路板,電腦貼膜,BOPP合成紙,7,PPT學(xué)習(xí)交流,概述,1958年意大利 Montecatini公司首創(chuàng) BOPP薄膜生產(chǎn)技術(shù)。,1959 年和 1962 年歐美及日本相繼開(kāi)始生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)的拉伸方

3、法就有管膜法和平膜法。,我國(guó) BOPF薄膜是在19721973年間，由桂林電器科學(xué)研究所、嘉興絕緣材料廠、晨光化工研究院開(kāi)始試制的。,1980-1997年我國(guó)共引進(jìn)63條BOPP生產(chǎn)線，16條BOPET生產(chǎn)線。,8,PPT學(xué)習(xí)交流,成型加工原理,塑料薄膜雙向拉伸的原理 是將高聚物樹(shù)脂通過(guò)擠出機(jī)加熱熔融擠出厚片后在玻璃化溫度以上熔點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)高聚物的高彈態(tài)下通過(guò)縱拉機(jī)與橫拉機(jī)是在外力作用下先后沿縱向和橫向進(jìn)行一定倍數(shù)的拉伸從而使高聚物的分子鏈在平行于薄膜平面的方向上進(jìn)行取向而有序排列;并在拉伸狀態(tài)下進(jìn)行熱定型使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定下來(lái),最后經(jīng)冷卻及后續(xù)處理便可制得理想的塑料薄膜。,9,

4、PPT學(xué)習(xí)交流,成型加工原理,雙軸取向,Uniaxial orientation,Biaxial orientation,10,PPT學(xué)習(xí)交流,成型加工原理,1,取向態(tài),2,取向單元,11,PPT學(xué)習(xí)交流,成型加工原理,12,PPT學(xué)習(xí)交流,如丙綸、滌綸,A 高分子大體上取向，微晶取向， 微晶間非晶區(qū)高分子小鏈段不取向。,B 其取向態(tài)結(jié)構(gòu)是由微晶固定的，若微 晶不被破壞，不會(huì)發(fā)生解取向，只有 當(dāng)溫度升高到接近Tm時(shí)，微晶熔 融，才會(huì)發(fā)生解取向。,丙綸、滌綸耐熱性好的原因,成型加工原理,13,PPT學(xué)習(xí)交流,取向態(tài)結(jié)構(gòu)的形成,1,形成的條件,高分子取向態(tài)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)都是在成型加工成制品過(guò)程中形成的

5、。,成型加工原理,14,PPT學(xué)習(xí)交流,雙軸取向,吹塑薄膜、吹塑中空制品（瓶、桶）,沿平面方向拉伸、吹脹,PE膜、PP膜、PVC膜、PET膜,雙向拉伸薄膜,膜片在一定溫度下沿X、Y軸方向拉伸,雙軸拉伸的PP膜、PET膜,2,成型加工原理,15,PPT學(xué)習(xí)交流,雙軸取向的意義,原因,成型加工原理,16,PPT學(xué)習(xí)交流,成型加工原理,表1 BOPP薄膜拉伸前后性能對(duì)比,雙軸取向改善了薄膜的力學(xué)性能、光學(xué)性能、熱性能及阻隔性能。,17,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,平面雙向拉伸法使用最多,18,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,19,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,20,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)

6、備,21,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,三層共擠雙向拉伸薄膜 生產(chǎn)設(shè)備,22,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,三層共擠示意圖,23,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,為增加薄膜表面的粗糙度,避免薄膜之間的粘連,改善薄膜收卷性能，需加入添加劑如：SiO2、CaCO3等。,24,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,對(duì)于PET等聚合物，高溫下微量的水、酸或堿等雜質(zhì)會(huì)使聚合物降解，且軟化點(diǎn)較低，易在干燥塔內(nèi)和擠出機(jī)加料口處由于高溫粘連結(jié)塊產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。故需對(duì)此類(lèi)聚合物進(jìn)行結(jié)晶及干燥處理。,a.真空轉(zhuǎn)鼓干燥,25,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,b.氣流干燥（立式氣流干燥系統(tǒng)）,混合好的物料通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥先進(jìn)入

7、預(yù)結(jié)晶器被具有一定壓力的熱風(fēng)加熱并呈沸騰狀態(tài)而結(jié)晶。經(jīng)過(guò)預(yù)結(jié)晶的物料在此停留一定時(shí)間后便在循環(huán)熱風(fēng)的推動(dòng)下, 慢慢進(jìn)入充填式干燥塔中, 與來(lái)自塔底的干熱空氣進(jìn)行對(duì)流、熱交換, 將物料中的水分帶走, 完成干燥的目的。,26,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,將預(yù)結(jié)晶和干燥的切片通過(guò)擠出機(jī)加熱熔融并在擠出壓力的推動(dòng)下，將熔體均勻地輸送到模頭處鑄片。,通過(guò)擠出機(jī)將物料充分塑化并強(qiáng)行 通過(guò)機(jī)頭口模，在冷卻轉(zhuǎn)鼓上實(shí)現(xiàn)鑄片。,關(guān)鍵問(wèn)題,擠出熔體壓力均勻、穩(wěn)定 防止熔體過(guò)分降解及夾帶氣泡未熔物料或焦料等異物。,27,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,為保證熔體均勻穩(wěn)定的流出，在擠出機(jī)之后安裝一臺(tái)高精度的齒輪計(jì)量

8、泵，在管線中安裝靜態(tài)混合器，計(jì)量泵前后安裝熔體過(guò)濾器。,28,PPT學(xué)習(xí)交流,帶熔體泵擠出系統(tǒng),29,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,常用的熔體泵為外嚙合的二齒齒輪泵，齒輪泵是一種容積計(jì)量泵，每轉(zhuǎn)泵出量是恒定的。為保證薄膜縱向厚度均勻性，在生產(chǎn)過(guò)程中計(jì)量泵常用兩種控制方式，一種是計(jì)量泵速度不變，當(dāng)過(guò)濾器阻力加大時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)冷鼓的線速度來(lái)適應(yīng)這一變化，另一種方法是隨著精過(guò)濾器阻力的增大，自動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的速度適當(dāng)加大泵出量，來(lái)保證進(jìn)入模頭的熔體壓力不變。,30,PPT學(xué)習(xí)交流,生產(chǎn)工藝及設(shè)備,轉(zhuǎn)鼓上，被急冷至玻璃化溫度以下并形成無(wú)定形的透明的厚片，此過(guò)程稱(chēng)之為鑄片。 以PET為例，說(shuō)明鑄造過(guò)程中物

9、料的變化： 通過(guò)急冷，使 PET熔體在幾秒鐘內(nèi)從280 左右的高溫驟冷至 50 以下； PET從黏流態(tài)轉(zhuǎn)變成玻璃態(tài); PET熔體由完全無(wú)定形變成結(jié)晶度小于5%的無(wú)定形厚片。,31,PPT學(xué)習(xí)交流,成型工藝及設(shè)備,鑄片進(jìn)入縱拉機(jī)后，在一定溫度和外力作用下 完成縱向拉伸過(guò)程,縱拉機(jī)由預(yù)熱輥、拉伸輥、冷卻輥、張力輥、橡膠壓輥、紅外加熱器及穿片機(jī)構(gòu)熱水機(jī)組、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。鑄片在預(yù)熱輥組間被逐步加熱到玻璃化溫度以上，接近高彈態(tài)，然后進(jìn)入拉伸區(qū) 。物料在高彈態(tài)下拉伸，拉伸倍數(shù)33.6，最大可達(dá)4倍。拉伸比越大，大分子取向越好，薄膜的拉伸強(qiáng)度也越大。,32,PPT學(xué)習(xí)交流,成型工藝及設(shè)備,從工藝角度講可把

10、橫拉機(jī)分為進(jìn)膜段、預(yù)熱段、拉幅段、熱定型段、冷卻段、過(guò)渡段及出膜段等進(jìn)膜段和出膜段都在拉幅機(jī)烘箱的外部。,將縱拉后的薄膜在預(yù)熱段進(jìn)行充分而均勻的預(yù)熱，經(jīng)過(guò)預(yù)熱處于高彈態(tài)的薄膜在拉幅段被進(jìn)一步加熱和受橫向拉力的作用下被逐步拉寬；橫拉后的薄膜在定型段進(jìn)行熱定型處理，以進(jìn)一步完善薄膜的結(jié)晶過(guò)程，并消除內(nèi)應(yīng)力，增加其尺寸的穩(wěn)定性同時(shí)在定型段的最后一段還需有一個(gè)薄膜松弛過(guò)程，以降低薄膜的熱收縮率。冷卻段的作用是讓經(jīng)過(guò)熱處理的薄膜盡快冷卻下來(lái)，使拉伸取向的結(jié)晶晶格迅速凍結(jié)，限制結(jié)晶的繼續(xù)增長(zhǎng)，避免薄膜結(jié)晶度過(guò)高而發(fā)脆同時(shí)也防止解取向,33,PPT學(xué)習(xí)交流,成型工藝及設(shè)備,薄膜測(cè)厚儀,先進(jìn)的薄膜測(cè)厚儀既具有

11、顯示厚度的功能，還具有自動(dòng)反饋控制薄膜厚度的功能。測(cè)試數(shù)據(jù)包括薄膜的縱向和橫向斷面厚度，橫向剖面平均厚度趨勢(shì)，模頭膨脹螺栓加熱功率分布。反饋控制包括控制模頭膨脹螺栓加熱功率，調(diào)節(jié)薄膜橫向厚度，控制計(jì)量泵或冷鼓的線速度，調(diào)節(jié)薄膜的縱向厚度,薄膜先后進(jìn)行冷卻、在線自動(dòng)測(cè)厚、切邊、電暈處理、張力控制和自動(dòng)切割收卷等操作。,34,PPT學(xué)習(xí)交流,工藝參數(shù)控制,主擠出機(jī)-計(jì)量泵組、輔助擠出機(jī)組、過(guò)濾器、熔體管道和模頭、縱拉、橫拉采用電加熱或風(fēng)機(jī)空氣冷卻方式進(jìn)行溫度控制。鑄片機(jī)冷鼓通常采用水浴和夾套冷卻水的方式控制溫度, 因此需控制水冷卻裝置的水溫,薄膜的拉伸過(guò)程實(shí)際是聚合物聚集態(tài)變化的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程和物

12、料的溫度密切相關(guān)。對(duì)于PET薄膜，要獲得結(jié)晶度小于5%、晶粒分布均勻的優(yōu)質(zhì)厚片，需要求冷卻轉(zhuǎn)鼓表面溫度十分穩(wěn)定和均勻，溫度波動(dòng)小。擠出溫度的波動(dòng)，模頭溫度微小的變化都會(huì)明顯影響擠出片材的厚度公差。,一、溫度的控制,35,PPT學(xué)習(xí)交流,工藝參數(shù)控制,壓力檢測(cè)點(diǎn)一般分布在擠出機(jī)的出口（P1）、 計(jì)量泵之前（P2）、精過(guò)濾之前（P3）、 精過(guò)濾之后（P3）、機(jī)頭入口（P4）。 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)：一般通過(guò)控制擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制 計(jì)量泵前的壓力。計(jì)量泵則可以保證物料穩(wěn)定的輸出。,二、壓力的控制,擠出系統(tǒng)的壓力直接影響片材的厚度均勻性。在薄膜生產(chǎn)過(guò)程中，幾乎所有的擠出裝置都裝有熔體壓力檢測(cè)及壓力反饋系統(tǒng)。,

13、36,PPT學(xué)習(xí)交流,在雙向拉伸薄膜的生產(chǎn)過(guò)程中，薄膜必須經(jīng)過(guò)不同溫度區(qū)進(jìn)行加熱、拉伸、冷卻，薄膜在縱向方向存在延伸和收縮，因而，薄膜傳輸設(shè)備的驅(qū)動(dòng)速度要隨工藝要求做相應(yīng)的改變。,需要控制的速度的設(shè)備有： 擠出機(jī)的速度控制 計(jì)量泵的速度控制 冷卻轉(zhuǎn)鼓的速度控制：決定薄膜厚度的重要因素。 輔助收卷機(jī)的速度控制 縱向拉伸機(jī)的速度控制：前后兩臺(tái)電機(jī)的速度比值稱(chēng)為拉伸比。 橫向拉伸速度 牽引機(jī)入口速度 薄膜收卷機(jī)速速,37,PPT學(xué)習(xí)交流,38,PPT學(xué)習(xí)交流,成型工藝及設(shè)備,39,PPT學(xué)習(xí)交流,新技術(shù)及發(fā)展方向,以BOPET薄膜來(lái)說(shuō), 目前國(guó)內(nèi)雙拉生產(chǎn)線所生產(chǎn)的規(guī)格大部分是在875微米, 在此范圍

14、的產(chǎn)能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)供大于求。但不大于4微米的薄型膜或150 300微米的厚膜卻有相當(dāng)大的發(fā)展空間, 特別是厚膜的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，如液晶顯示器保護(hù)膜、太陽(yáng)膜、防爆膜在汽車(chē)和建筑方面的應(yīng)用。,40,PPT學(xué)習(xí)交流,新技術(shù)及發(fā)展方向,41,PPT學(xué)習(xí)交流,新技術(shù)及發(fā)展方向,為了提高產(chǎn)能和生產(chǎn)效率, 增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力, 薄膜雙拉生產(chǎn)線的幅寬已從原先的6m多發(fā)展到現(xiàn)在的10m, 生產(chǎn)線速度也大幅度提升, 200m/min提高到400m/min, 不僅產(chǎn)能大大增加, 料耗能耗也有所降低, 經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。,42,PPT學(xué)習(xí)交流,新技術(shù)及發(fā)展方向,為了提高薄膜的綜合性能, 現(xiàn)在雙拉生產(chǎn)線多采用A/B/A, A

15、/B/C甚至更多層的結(jié)構(gòu)。采用多層共擠可以生產(chǎn)多功能、特種膜, 以滿足不同用途的需要, 如熱封膜、高阻隔膜、抗紫外線輻射膜等。,高阻隔保鮮膜,43,PPT學(xué)習(xí)交流,新技術(shù)及發(fā)展方向,熱收縮薄膜在方便食品、飲料市場(chǎng)、電子電器、 日用商品、收縮標(biāo)簽等方面都有廣泛應(yīng)用, 而且大多 數(shù)要求單向有大的收縮率。例如橫向熱收縮, 這就 需要拉伸設(shè)備的設(shè)計(jì)做相應(yīng)的改變, 以滿足橫向高 收縮的要求,44,PPT學(xué)習(xí)交流,新技術(shù)及發(fā)展方向,將PET樹(shù)脂生產(chǎn)裝置與PET薄膜雙拉生產(chǎn)線連接起來(lái), 即將聚酯縮聚釜的出料口通過(guò)熔體管與雙拉生產(chǎn)線的模頭、鑄片裝置、MDO, TDO等工序直接連接拉膜, 可以省去結(jié)晶干燥、熔融擠出、熔體過(guò)濾等工序, 這不僅節(jié)省設(shè)備和廠房投資