塑料加工应用l 997年第4期 双向拉伸塑料薄膜综述 { 一一 \ 王德全 r0 I72/7 (化学I业邵南通合成材料实验厂,南通,226006) 聍进了当代双向扛伸塑料薄膜的含义、种类、性能特点破工艺方法,同时也论述-i国内外埕展现状、技术水平 市场应用与发展前景. 关键词翌自垄韭兰苎苎鐾 结晶聚合物 无定型聚台抽拉伸取向缠绕 句、切综述 1双向拉伸塑料薄膜的含义、范围及种类 苯二胺薄膜(BO—PPTA)等,其中以双向拉伸 双向拉伸塑料薄膜(Biaxially Oriented 聚丙烯薄膜(BOPP)及聚酯薄膜(BOPET)产量 Plastics Film)简称BOPF,是由双向拉伸(或称 大、性能好.用途广泛。 双轴取向)所制得塑料薄膜的总称。它是经物 理、化学、机械等手段特殊成型加工而成的.是 2双向拉伸塑料薄膜的特点及其物理机械性 在低于薄膜熔点,高于玻璃化温度下,对厚膜或 能 平片进行纵向和横向双向拉伸.然后在紧张状 BOPF由于纵横两个方向进行了一定倍数 态下进行热定型处理而得到的制品。双向拉伸 的拉伸取向.使聚合物多生成伸直链结构。因而 薄膜范围很广.它包括了大部分的结晶聚台物 纵横方向都可得到强度好、厚度均匀的薄膜.尽 及部分无定型聚合物 一般 井薄膜的机械强度 管每个聚合物品种的拉伸工艺不同,但均有以 及伸长率可做到无方向性而得到纵横方向平 下的共同特点 衡(balance)的薄膜即所谓平衡膜,也可做到有 (1)拉伸强度增加:比未拉伸的薄膜一般可 方向性的纵向与横向平衡的所谓强化膜(Ten· 增加3 5倍。这是BOPF很有价值的特点,这 silized Film)。双向拉伸的方式有平膜(Flat 对BOPA、BOPET尤为显著。 Film).分纵横同时一次双向拉伸法与纵横逐次 (2)冲击强度与耐弯曲性增大:比没拉伸的 (或二次)拉伸法;管形膜(Tubular Film).为吹 薄膜一般可增加几倍甚至十几倍,这对BOPP 塑纵横同时双向拉伸法。实现工业化的双向拉 及BoPs甚为显著。 伸塑料薄膜(BOPF)品种有聚对苯二甲酸乙二 (3)耐寒、耐热性增高:提高了耐寒耐热性 醇酯(BOPET)、聚丙烯(BOPP)、聚酰胺 能,可在较长时间内。在温度梯度大的情况下使 (BOPA)、聚苯乙烯(BOPS)、聚偏二氯乙烯共 用,不致过早脆裂或变硬。对空间及海洋技术是 聚物(BoPVI )、聚氯乙烯(BOPVC)、辐射交 种非常宝贵的特性。 联聚乙烯(BO—CIPE)、聚乙烯醇(BOPVA)、 (4)改善了透明度:对感光材料、包装材料 聚萘二甲酸乙二醇酯(BOPEN)、聚偏氟乙烯 是非常有用的特性。 (BOPVDF),还有9O年代的最新品种特种薄 (5)幅度大、厚度小、面积系数大,均匀性 膜芳酰胺薄膜(Aramid lm)。及对苯二甲酰对 好:这是其它加工方法无法比拟的, 维普资讯 http://www.cqvip.com
双向拉伸塑料薄膜综述——王德垒 肆蒜 u晤革.= {1.一lJ一 z {一 i 薹: 卑一,● _王&一一 z0 ; %置 喜一 菩 哥一 =毒暑苜喜 蓦哥 墨 蓦 ;三 聃u 辞前辞 蓦 i哥 暑雾 摹 酱 田三 享孑一0 沸肆 量 z0 ●●zc 0 =§ 一目 {} 喜瞄茸赣藩 卑 ,●铲i;一一 —ien P1 ;*墨E瓷 宅瞳 謇蓠 q ; ; 一 ; 呈乏 。 ? = 2誊 = 竿 喜 卜甚 将 蛋 : 。! : 1 譬 一 暑 爵_鬲 田 耋 : i 。 : 三 = 釜搴磐; 兽 确 V; I: 一 I 一 罢 蒜 盘 ; 嚣善 。 = I } = 基于 = !I: = ii 譬I 蓦 罢 髫 宝 兰 } 盆; 釜寻 昌 § ! : 星 ; 罢 : 薹 商 = 0了 0 罩 ” 昌 一 詈v星 芸 言i§ ; 罢 嘉 耄 姆_1∞oPF 星 zoPF尊描彗{: 鲁: 袁痒爵j兽了 嚣 亡 姗 。 : 7 i ^ 主 暑 ; 。 : 三 ; 三 硝 i 芒 喜 : 三 ; =嚣 , 8 事 = 夸 吾 v 喜 兰詈 罾 曼 期 罾 一 三 三 蚕 薹 誊 萋 8 罨 维普资讯 http://www.cqvip.com
塑料加工应用1997年第4期 (6)表面质量好:光滑、平整、尺寸稳定性 向的过程实质上是球晶的形变过程,晶态聚台 好,热收缩性小 这给后加工工序(如印刷、镀金 物拉伸取向以形成微丝结构为主,聚合物拉伸 等)带来便利 取向的结果,伸直链段的数目增多,而褶叠链段 (7)提高了电绝缘性能:如6.452 ̄m (1平 的数目减小.从而提高聚合物材料的力学强度 方寸)的未拉伸聚丙烯薄膜(NOPP)其介电强 和韧性 因此提高取向聚合物力学强度一个途 度为9V/25.4 ̄(DC直流).而双向拉伸的聚丙 径是如何控制加工过程中肝生成的聚合物聚集 烯薄膜(BOPP)提高到12V/25.4 。 态结构,使之多生成直链结构。双向拉伸塑料薄 (8)根据需要按取向的工艺性能及产品要 膜拉伸取向一般规律如下: 求,可制造高强度BOPF,并可与其它聚台物制 (1)在拉伸温度与拉伸速度一定时,拉伸温 造成复合薄膜(Laminated film) 度超过材料玻璃化温度T 越低.则取向作用越 双向拉伸塑料薄膜(BOPF)与非拉伸塑料 大 薄膜(NOPF)其物理机械性能如表1肝示 (2)在拉伸温度与拉伸速度一定时.拉伸倍 数越大.则取向作用越大。 3双向拉伸塑料薄膜拉伸取向的基本原理及 (3 J在拉伸温度与拉伸倍数一定时,拉伸速 工艺方法 度越快,则取向作用越大。 双向拉伸薄膜是在一定的温度,通常在聚 (4)在任何拉伸条件下,冷却速度越快.则 合物玻璃化温度(T )以上,熔点(T )以下将聚 取向越大。 合物厚膜或薄片沿其平面.纵横两个方向分别 双向拉伸(双轴取向)薄膜工艺方法: 平行地进行取向拉伸,使大分子链取向。对无定 般分为平膜拉伸法及管形吹塑法(通祢 型聚合物拉伸温度应在T 一T (流动温度)问, 泡管法)两大类.其中工业生产以平膜拉伸法为 即聚合物处于粘弹态。结晶聚台物拉伸取向通 主 固其实施工艺途径不同又分为一次拉伸及 常在T 以上适当温度进行 结晶聚台物拉伸取 两次拉伸法。工艺方法分类如表2: 表2双向拉伸薄膜工艺方法分类 平膜拉忡法r一次拉伸 纵横 时双向拉伸 tn。,烈向拉伸 fl (B O 拉伸 m先横向后纵向 横向 J i多用于强化膜 管形拉仲 r静压型泡管拉伸洼 (Fub[aT B(】)L流动压型泡管扣伸法 表3列举了BOPF取向工艺参数,表4列 国发展起来并用于BOPS电绝缘薄膜的生产。 举了厚度25g各种BOPF的密度、面积系数 4o年代末美国Dow化学公司推出了偏二氯乙 (得率)汇总一览表。 烯与氯乙烯共聚物即双向拉伸聚偏二氯乙烯 (BOPVI)C)薄膜,商品名为Saran。1939年德国 4国内外发展情况及技术水平 I.G公司发明了尼龙6(PA6),40年代PA薄膜 4.1国外部分 用于飞机油箱衬里及防毒面具,60年代末 1 935年薄膜双向拉伸工艺方法首先由德 BOPA薄膜广泛用于包装。 维普资讯 http://www.cqvip.com
l职向拉伸塑料薄膜综述…王德垒 37 图1双向拉伸塑料薄膜工艺设备图 1.挤出机 2.平疃机头 3 冷却转鼓(滚筒)4.纵拉机5.拉幅机预热段 6.拉幅机拉伸段7.拉幅机热定型段8.热风t空气)喷嘴9 缠绕机 表3双向拉伸塑料薄膜(BOPF)取向工艺参数 注://:表示纵向 上:表示横向 维普资讯 http://www.cqvip.com
塑料加工应用1997年第4期 表4厚度2 各种BOPF的密度、面积系数(得率)汇总表 1953年英国I.C.I公司开发以聚酯树脂 生产技术水平:BOPF主要工业化生产的 (PET)经双向拉伸制成聚酯薄膜并以Melinex 品种:BOPET、BOPP、BOPS、BOPA、BOPVD。 商品出售.双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)始于 C,其中大规模现代化生产在几十万t以上的有 1958年.意大利Montecatini公司以商品名 BOPET、BOPP,主要的高新品种有BOPEN、 Moplefan出售。 BOPVDF、BOPPTA(BO ARAMID)等。从产 双向拉伸塑料薄膜BOPF代表性的工业 量增长看:以BOPET为例.1980年世界 规模的主要产品(BOPET、BOPP、BOPA).欧 BOPET产量为40万t,1 991年已达98.8万t 洲、美国、日本市场消费量不完全统计如表5所 (能力为108万t),11年间增长了147 ,年均 示: 增长率为1 3 。首先是规格尺寸精度高, 表5欧洲、日本、美国BOPF消费量(1Okt) BOPET薄膜最薄厚度为2 ,最厚为356 ,厚 地隧 B0PET B0PP 肿PA 度公差在士10 以内。薄型高强度BOPET录 或 国别 l995年 1996正 1 995年 1 996芷 1995正 1 996与 音磁带(音频磁带)盒式C一80(60min)为12,u, 敢洲 26 26 46.8 46.8 5 7 5.8 C一90(90min)为7—8 .C一1 20(120min)为 日本 24.4 24,5 45.5 45 7 2 8 2 9 6 .C一18o(180min)为4.5 。生产薄膜用的挤 美国 8 7 9.2 37 8 50 3 4 6 4.8 出机螺杆直径 ̄150mm,厚膜用的挤出机螺杆 台计 59.1 59 7 130 l l42.8 13.1 l3 5 已达 ̄300mm,BOPET拉幅机最宽已达7m.生 资料来源:(1)Modern P Jastics international,1997,27 产10 ̄25g的BOPET,车速达160m/min。Du (1):64~70 pont BOPET工艺技术:连续缩聚、直接铸片、 (2)Moderm Plastics nternationa】,f995,25 拉幅收卷、分切包装等,整个生产过程由电子计 (9):1 2 算机控制,四条生产线共有450个控制数据点 (3)塑料加工应用,1992(3):64 如温度、压力、流量、速度、料液粘度等。德国 维普资讯 http://www.cqvip.com
醒向拉伸塑料薄疃综述一一王德垒 Hoehst Kalle公司挤出厚片拉幅薄膜有生 产线.其生产控制及管理上有一定水平,除车间 PET分开。 (5)连续化 自动化水平高:所有的双向拉 内有少数仪表显示外,有专门的电子计算机控 制室.用电子计蓟.机对大生产线进行控制管理。 伸生产线工艺连续性强、产量大、质量要求高. 为保证整个生产过程连续、稳定、高产、优质,要 求生产线有很高的自动化水平,薄膜厚度用口 有电视萤光屏反映生产情况,有专人进行操纵 管理。 BOPP最薄为4 .最厚为60 .电容器用有 4、5、6、7、8、9、10、1 2、1 5 。1 6~6O 各种厚度用 于包装及复合薄膜之用 BOPP工业规模生产 的挤出机最大为 ̄250mm.拉幅机最大宽度已 达9m。薄膜宽度为8m 在自控方面,薄膜可以 反馈控制,自控方面干线中程式逻辑控制系统 应用于单一机组,驱动与控制结合成总体 的程式化自动控制系统,使用电脑的控制 系统 德国Hoechst公司与英国Courtauldsl995 年建设了巨大的BOPP工厂,生产能力为 120kt/a 投资4.15亿美元.有三条9m宽的 BOPP生产线,1 995年欧洲BOPP消费量为 46.8万t。 总之,国外BOPF技术水平是很高的。其 生产技术特点综合有以下几点: (1)产品质量高:厚度公差小,一般在25 以内分布均匀,性能均衡,质量控制严格。 (2)设备装蔑大型化:PP用挤出机  ̄250mm,PET用挤出机 ̄300mm,BOPP用拉 幅机宽9m,BOPET拉幅机宽7m。薄膜宽至少 2m以上,一般为3—4m。生产线上关键环节设 计严格,并制造得十分优良,宽幅空间加热均 匀,温度变化在±l C以内,稳定的风速,速度变 化只有±2 。高精度机头,高速下自动切割收 卷,这都不是容易的工作。 (3)拉伸高速生产,要求快: 拉幅车速一般采用l0O~200m/min,1 996 年资料报导:高速拉幅机车速已达450m/ min ,薄膜厚度为75g。薄膜(厚膜)375 ̄时, 车速达200m/min,这种设备由德国DORNIR 公司制造。 (4)综合性的BOPF工厂重视专用产品专 机生产,例如BOPET薄的与厚的分开,PP与 射线测厚仪测定(横向连续扫描)、纵向用紫 外线测厚仪,并能反馈 由过程控制计算机和程 序逻辑控制器(PLC)控制整个生产过程。由阴 极射线管(I RT)和电传打印机显示和记录工 艺参数.全部装置只有一个控制室,这是现代化 BOPF工厂所必须的。 4.2国内部分 我国双向拉伸塑料薄膜研制工作始于5o 年代末.首先是BOPET.70年代研制BOPP及 BOPS。按品种发展情况叙述如下: [BOPET]:我国BOPET研究工作始于 1 958年.1 965年沈阳化工研究院以熔栅法两次 拉伸,北京化工研究院以挤出法一次拉伸研制 成功,达到当时意大利水平并于1965年于北京 通过了化工部部级鉴定。在设备方面,1964~ 1965年先后由一机部系统和化工系统在印染 用拉幅机的基础上.天津绝缘材料厂、常卅I绝缘 材料厂、上海电磁线厂、沈阳化工研究院等单位 制成双向拉伸机(拉幅机)并试验生产,积累了 许多宝贵经验,为我国发展积向拉伸薄膜奠定 了基础 1968年我国首次从德国BRUKNER 公司引进了两台双向拉伸机.从此我国双向拉 伸薄膜逐步发展起来 经过了30年的历程我国 BOPET薄膜发生了巨大变化。至1991年我国 拥有22条BOPET薄膜生产线.总生产能力 2.7万t,这些生产线每年需PET树脂5.5万 t,1990年我国BOPET产量约l万t 。自1993 年以来共引进了BOPET生产线l5条“ ,总投 资9千万美元,大部分工厂设于南京、杭州、汕 头、上海、佛山、中山、泉卅I等地,1994年产量近 4万t。国产BOPET能满足大部电气绝缘材料 及电容器和粘结带、x光片基需求,但包装用薄 膜占很大比重,磁带带基及其树脂大部分依赖 进口。4~12V膜、l0O 以上的膜生产难度较 大,还需进一步掌握其生产技术。全国BOPET 维普资讯 http://www.cqvip.com
薄膜需求量预期在5 l0万t/a ,另据报导: Du pont公司与广东红旗塑料包装材料公司在 佛山市建BOPET薄膜厂.建成后将是世界上 撮大的BOPET薄膜生产线.年生产能力为 13.8万t ,于1996年试车投产。在设备方面、 机械工业部桂林电器科学研究所(桂林东辰薄 膜设备有限责任公司)是国内能提供BOPET 薄膜定型生产线的单位,主要参数如下: 表5国内(非进口)BOPET生产线主要参数 [aopp]:1 972年嘉兴绝缘材料厂试制成 功,l973年晨光化工研究院三分厂也对BOPP 进行了试制。1 980年四川东方绝缘材料厂引进 日本信越的管形法(泡管法)BOPP生产线,电 容器薄膜生产能力为500t/a。1983年北京化工 六厂从德国BRUCKNER公司引进了年产 5000t的BOPP薄膜生产线.1984年正式投产, 薄膜厚度为lj 6o .宽度为6m。北京燕山石 化公司化工二厂引进的同一公司的设备,宽度 为4m。其后,广东、安徽、广西等地也陆续引进 生产装置。1989年国内产量为5万t。1985年 12月上海塑料制品二厂对管形膜BOPP通过 了技术鉴定.产品主要性能达到国外同类产品 水平 我国BOPP薄膜近年来发展很快.成为 热点产品,自1993年以来我国已引进了3o条 BOPP生产线,总金额达6,1亿美元,总生产能 力达20万t/a“ 1993年,国内市场对BOPP 需求量在lo万t以上,据称1994年产量已达 2o万t。据有关部门预测:到2000年BOPP薄 膜的总需求将不低于26万t 。与国外差距在 于国外最宽为8—9m,国内为6m。此外电工用 BOPP专用树脂料要求灰分<200ppm,国内尚 需进13。关于BOPP薄膜定型生产线如表6所 示: 塑料加工应用1997年第4期 表6国内(非进口)BOPP生产线主要参数 机组规格.m 1.2 2 5 4 生产速度.m/mIn 3O 120 30 120 3O 120 膜厚范围. 10 40 10 40 10 40 生产量, 3000 -量备外形 (长×宽×高)(m) [-BOPA--6]:河北省塑料公司发表了尼龙 膜的加工与应用文章,报导了吹塑法及流延法 尼龙膜,黑龙江省方正县肠衣厂引进德国管形 法尼龙肠衣膜生产线,其直径28—1200mm。广 东佛山塑料一厂引进了t30PA生产线,能力为 3000t/a。 。河南中南机械厂正在江苏昆山建 BOPA一6薄膜生产线,装置规模3000t/a。 .投 资2亿人民币.引进德国BRUCKNER公司的 技术与设备,产品规格为l2 4o ,主要用于食 品包装,计划1997年完成建设安装。1 995年我 国对BOPA薄膜需求量在l万t以上 [BOPS]:6o年代末天津近代化学厂,70 年代晨光化工三厂、东北朝阳塑料厂采用马蹄 型拉伸BOPS薄膜,主要做高频电容器用,但厚 度不均,合格率低。1995年我国引进BOPS片 材生产线7条。 ,总生产能力近6万t。由于市 场需要大,将有较好的发展。 [ ̄OPVDC3;近年来PVDC薄膜有较快的 发展,1991年天津第二塑料厂引进加拿大技术 装备,生产PVDC片、膜(机装肠衣膜)。洛阳市 第四塑料厂从美国引进两条同样的生产线。浙 江海盐塑料厂引进PVDC共挤出包装膜生产 线年生产能力3000t。大连塑料研究所、南通树 脂厂均开发了PVDC肠衣膜。浙江化工研 究院等单位联合承担的偏氯乙烯共聚树脂合成 膜技术已通过化工部技术鉴定,并建成lOOOt/ a“”生产装置,可提供3sL—l1—15—101保鲜 树脂膜和sL—L一101肠衣膜两种树脂。肠衣 膜主要依靠进口,1994年我国从国外进口偏氯 肠衣膜5000t,据市场预测目前我国PVDC需 求量约为4000t,到本世纪末PVDC膜需求量 将达到l万t。 . ’ . 维普资讯 http://www.cqvip.com
双向拉伸塑料薄膜综述一一王德全 5双向拉伸塑料薄膜(BOPF)的应用 BOPF典型的用途及工业上的应用如下: [BOPET]:性能优异,生产增长快,用途广 泛,可用于: (1)感光材料工业:照像胶片、x光胶片(工 业及医用)、缩微胶片、投影幻灯片 (2)磁记录材料工业:计算机带、录音带、录 相带等。 (3)电器及绝缘材料工业:马达与发电机的 电绝缘材料、电线与电缆、电容器等。 (4)包装工业:食品真空与气体包装 收缩 袋与管状包装。带观测孔的包装,包装带、炉烘 烤袋包装 (5)一般工业:压敏胶带带基、工程复制器、 拷贝材料、描图纸、建筑图复制品等系列、炭素 纸、打字机带、传递机带等。 (6)其它用途:标签、彩画印花、塑料绳索、 装饰金属化基材、传声砖用的表面材料、墙板用 的表面材料。 [BOPP]: (1)各类食品包装。 (2)纤维工业:纺织品、高级服装等。 (3)烟草包装:香烟、雪茄等 全国6o多家 大中型卷烟厂.每年需耗BOPP薄膜约6万t (4)一般包装:化妆品、纸制品、杂货、机器 包装 (5)工业用电气绝缘材料:电容器、电缆包 皮、粘结带、绳索、真空蒸发薄膜。 (6)贴合复合用:与纸张、铝箔、玻璃纸 及 其它塑料如PVDC、PC、PE等进行复合。 I-BOPA一6]:(1)接触食品的薄膜,(2)传 统食品袋,微波炉用食品袋.低透氧性食品包装 袋,香肠包装膜、冷冻食品包装膜,(3)PA一6 LDPE复合膜用于运输无菌的商品。(4)粮食包 装用 I-BOPVDO]:用于各类食品包装及化妆品. 管道内外层包装等 [BOPS]:电容器、电缆、薄膜及片材包装 材料;食品包装、高级衣料及服装包装。 [BO—PVA]:囤亲水性、透明性及防静电 性能均好适于纤维品包装:如绒线、毛巾、布匹、 各类衣料;~般杂货包装;食品、药品用包装;还 用于太阳眼镜和偏振光膜、透析膜 [BO—PEN]:(1)磁记录工业:高密度磁 带、耐热打字带;(2)电容器,耐热电容器;(3)高 功能薄膜,高级照像系统,新型胶卷.使像机和 胶卷微型化。 EBO—PPTA] :(1)用于计算机数据储存 介质;(2)邮资指示微型带基。 [BO--PVO]:(1)防雨服装;(2)工作服(化 工、冶金、电镀厂、酿造厂);(3)医用罩衣围裙; (4)海员工作 (要求强度高、耐寒);(5)武器包 装薄膜。 双向拉伸塑料薄膜有比一般薄膜强度好、 透明、质量轻、薄、功能多等诸多优点,广泛用于 各个领域,应用范围无所不及 我国现正在大力 发展石油化工工业.这为BOPF提供大量的 PP、PET、PS、PA等原料。这必将促进130PF 新品种的不断涌现. 满足社会的需要。 6参考文献 1 Moclern P1asties lnternational,1995 25(9):12 2 Ger[13arl P[astiCS an【j Rubber Machinery,VDMA 1 996.P30 3塑料加工应厨.1 992.(3):63 4塑料I业,1 996.24(3)}114 5塑料工业,1 996.24(1):94 6塑料工业.1 996.24(3):114 7塑料加工应用,1 995.(4):4,7 8 CH1NA PFP.1995 1(2):25 9塑料I业,1 996.24(2):95 10 CHIN"A PFP.1 995.1(2):24 1l塑料工业.1995 23(3):55 12 Modern P[astits Int㈣at1ona1.1994.24(12):31
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
Copyright © 2019- baoquwan.com 版权所有 湘ICP备2024080961号-7
违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com
本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务