PET薄膜透明度的分析及实验

第２７卷第１期　２０１４－０１　聚酯工业　Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　Ｉｎｄｕｓｔ￣　Ｖ０１．２７　Ｎｏ．１　Ｊａｎ．２０１４　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－８２６１．２０１４．Ｏ１．００９　ＰＥＴ薄膜透明度的分析及实验　郭凤刚　（富维薄膜（山东）有限公司，山东潍坊２６１０６１）　摘要：从原料、干燥条件、熔融工艺、ＴＤＯ拉伸工艺等方面分析了影响ＰＥＴ薄膜透明度的因素。并进行了原料和工艺对光学　性能影响的实验。　关键词：ＰＥＴ薄膜；透明度；影响因素　中图分类号：ＴＱ３２３．４１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８－８２６１（２０１４）０１－００３１－０４　Ｏ　引言　ＰＥＴ薄膜作为一综合性能优异材料，广泛的应　用于包装、电子行业。尤其是在电子ＬＣＤ行业和建　装置。湿切片由输送系统送至湿切片料斗以备结晶　器使用，湿切片由湿切片料斗靠自身质量通过插板　阀经回转阀落人脉动床结晶器，在结晶器中接受　１４５　ｏＣ的热风加热，进行一定的预结晶，去除切片的　表面水，以防切片在干燥塔中结块。切片结晶器中　的停留时间一般为１５—２５　ｍｉｎ。经过预结晶的切片　连续均匀地喂入干燥塔，在干燥塔中切片接受１５５　筑汽车贴膜行业，薄膜的透明度越来越受到关注。　目前国内ＬＣＤ用膜、扩散膜、增亮膜、抗静电保护　膜、硬化膜都还依赖于日本和韩国产品进口。在保　证产品使用性能的前提下，如何降低产品的雾度，提　高透明度成为国内各企业研发改进的方向。　℃左右的热风进一步的去水干燥，停留时间约为４　ｈ　左右（根据干燥塔料位设定和生产线负荷决定）。　流化床干燥塔式结晶干燥系统加工后切片的水质量　分数在２５×１０　左右，最低可达２０×１０一，干燥后　的切片经过出口插板阀直接进入螺杆挤压机。　１影响透明度因素　１．１原料的影响　ＰＥＴ薄膜在加工过程中，为改善收卷和后续加工　干燥空气的露点越低对原料的除湿效果越好，　湿度低能够有效地去除水分减少水降解；干燥的时　间需要一合适值，并非越长越好，原料在干燥的过程　中，多少都有一定的黏度降，约０．０２　ｄＬ／ｇ，降解严重　的会严重影响产品的雾度、透明度。　１．２．２熔融工艺　需要，加入微量的无机助剂，如二氧化硅、硫酸钡、高　岭土、碳酸钙等，此外还有热固性高分子如热固性丙　烯酸树脂、无机类有机包覆处理粒子、有机硅树脂等，　添加剂的粒径，添加量，粒子的表面能，加工过程中二　次团聚性能成为影响薄膜雾度和透明度的主要因素。　普通的ＰＥＴ原料为对称性芳环结构的大分子，　具有非常高的规整度，分子极性大，结晶性能高，而　结晶性能是影响透明度和雾度的一个非常关键的指　挤出机一般采用单螺杆、双螺线型挤出机，通过　一个高效的电加热和循环水冷却机壳的双螺线挤出　机将干燥的切片熔融。挤出后的熔体首先进行预过　滤，滤掉切片中粗大杂质，避免伤害计量泵，再通过　标。在生产过程中如何避免和控制球晶的生成，是　保证使用性能降低结晶速率的关键。　此外原料的洁净度，即凝聚粒子的含量多少，切　计量泵进行精确计量，计量后的熔体再经精过滤器　滤掉熔体中细小杂质后送至Ｔ型模头急冷铸成膜　片，在熔体到达模头之前的管线内布有静态混合器，　将熔体压力及熔体温度混合均匀从而具有一定的稳　定性。　片中催化剂锑、磷热稳定剂的含量以及铁等金属粒　子等都影响了原料的透明度。　１．２工艺的影响　１．２．１干燥条件　目前国内干燥形式为流化床干燥塔式结晶干燥　收稿日期：２０１３－０７—１８。　模头的温度最终会影响产品的透明性。生产过　程中证明：铸片的透明性与挤出速度、挤出温度、冷　作者简介：郭风刚（１９７３一），男，山东潍坊人，工程师，工学学士，从事聚酯薄膜生产技术工作。　３２　聚　酯　工　业　第２７卷　却温度有非常大的关系。　１．２．３　ＴＤＯ拉伸工艺　经纵向拉伸的薄膜送至ＴＤＯ后，在ＴＤＯ入口　处通过边膜跟踪器自动探边，保证铗具可以有效地　夹住膜边。在预热区预热后，再加热至拉伸温度进　行横向拉伸，然后进行热定型处理，增加结晶，稳定　拉伸取向过程，提高薄膜的尺寸具有热稳定性。经　热处理后，薄膜被送至牵引站。薄膜的横向拉伸比　和热定型温度取决于薄膜的用途。对于尺寸稳定性　好的ＢＯＰＥＴ，热定型温度应较高、松弛量要较大；对　于纵向机械性能要求高或较厚的薄膜，横向拉伸比　则较小；对于横向厚度公差小、纵横两向性能非平衡　的薄膜，横向拉伸比可大些。　影响薄膜透明性，则取决于薄膜的拉伸定型温度　以及时间。如工艺不当，造成球晶和过结晶，则薄膜　会呈现雾状，透明性非常差，且薄膜的柔韧性非常差。　１．３涂布工艺影响　通过涂布不同的原料树脂，可有效改善薄膜的　雾度和透明度，此为提高产品的透明度光学膜生产　的一主流方向，此工艺本章不做论述。　２原料对光学性能影响实验　２．１原料的影响　２．１．１不同原料添加剂粒径的影响　在各生产条件不变的条件下（干燥条件、熔融铸　片、ＴＤＯ一致），试用不同粒径的，不同种类的添加剂　对薄膜光学性能雾度和透明度的影响如表１所示。　表１不同原料添加剂、不同添加量对薄膜　透明度和雾度的影响　Ｔａｂｌｅ　１　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｄｄｉｔｉｖｅ。　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｎ　ｆｉｌｍ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｈａｚｅ　由表１可以看出：试验１、试验３、试验４不同　粒径的产品，添加相同的量，薄膜的厚度都为５Ｏ　ｍ，但是薄膜的雾度及透明度都有非常大的变化，　随着粒径的减小，薄膜的雾度降低，而透明度提高，　且纳米级的产品和微米级的产品之间雾度和透明度　变化非常大。　试验１和试验２，相同的粒径，不同的添加量，　薄膜的雾度有非常大的差异，但是透明度差异不大。　试验５和试验６，与试验１—４有本质差异，相　同的添加量，有机硅添加剂的雾度变小，透明度提　高。不同量的有机添加剂，雾度和透明度差异不大。　以上可以看出，无机添加剂，随着粒径的减小，　对光的干涉即折射和漫反射影响越来越小。有机添　加剂因与ＰＥＴ有良好的亲和性，并且其折射率与　ＰＥＴ非常接近，因此对光的干涉非常小，添加量的多　少对其光学性能影响不大，只是对后续的生产加工　产生影响。因此纳米添加剂和有机添加剂是改善薄　膜雾度和透明度的方向。　２．１．２不同原料的影响　在相同的工艺条件，相同的添加剂条件下，使用　不同牌号的有光原料，薄膜的性能指标见下，普通有　光料和光学料的雾度差异不大，透明度有较大差异，　过滤能力好的产品的透明度明显好于普通有光料，　而仪化光学料和进口光学料光学性能差异不大（见　表２）。　表２不同原料对薄膜光学特性的影响　Ｔａｂｌｅ　２　Ｅｆ　ｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｎ　ｆｉｌｍ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　２．１．３原料结晶性能影响　不同的原料，铸片贴覆性能不一样，良好的贴覆　性能有力于原料的冷却，从而保证产品的透明性，同　时结晶性能不一的原料，相同的贴覆条件下，原料的　透明性也不同。随着原料结晶性的降低，铸片的透　明性明显提高。　３工艺对光学性能的影响实验　３．１干燥工艺　在其他各工序的工艺不变的情况下，对干燥工　序中的主要工艺一干燥空气露点、流化床温度、于燥　塔温度和时间进行工艺调整（见表３）。　第１期　郭凤刚：ＰＥＴ薄膜透明度的分析及实验　体实验结果见图２。　３３　通过以上试验分析，在较低的空气露点条件下　一６Ｏ℃，合适的干燥温度１７０℃，干燥时问３．５　ｈ，　薄膜的透明性有一较高值。　试验１和２，相同的干燥条件，空气湿度不一，　较低的空气露点薄膜透明性较高；试验３，４在相同　的空气条件下，延长干燥时间，薄膜的透明性较好；　拳　试验５和试验６，在相同的空气露点条件下，较高的　干燥条件，长时间的干燥，薄膜的透明性受影响。　从以上实验分析可以得出以下结论：通过调整　干燥空气的露点、干燥塔温度和时间，可以降低干燥　后原料水分的含量和减少原料的热和水降解，从而　提高ＰＥＴ薄膜的透明度。　表３工艺条件对薄膜透明性的影响　Ｔａｂｌｅ　３　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｍｍ　ｔｒａｎｓｐｒａｒｅｎｃｙ　１００　１５０　２００　２５０　３００　挤出速率，ｓ　图２挤出速率对透明性的影响　Ｆｉｇ．２　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｎ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ　３．３拉伸工艺　ＴＤＯ拉伸定型工艺对薄膜的透明性影响非常　、　高。薄膜在ＴＤＯ区域要经过预热，拉伸，定型和冷　８　７　６　５　４　却过程，一般预热８０～１１０　ｏＣ，拉伸１００～１３０　ｏＣ，定　型２００～２５０℃，冷却５０～２００℃。热定型温度避免　它形成球晶，随着结晶度的提高，雾度不变大，透明　度降低。它们之间的关系如图３所示。　３．２熔融挤出工艺　通过改变挤出机和管线，以及模头和适配器的　温度，铸片的透明性有一定的变化，在一定的条件　下，温度越高，透明性越好，但是温度高到一定值，　ＰＥＴ降解严重，薄膜的透明性明显下降，这与树脂的　塑化均匀与否有关。实验结果如图１所示。　４０　４５　５Ｏ　结晶度，％　＼　露　蝌　譬　蝴　２６０　２６５　２７０　２７５　２８０　２８５　２９０　２９５　３００　温度，℃　图１挤出温度对透明性的影响　Ｆｉｇ．１　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｉｆｌｍ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ　结晶度／％　图３结晶度与雾度及透明性的关系　Ｆｉｇ．３　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ。ｈａｚｅ　在模头挤出过程中，挤出速率越高，熔体离模膨　胀越严重，表面受影响越大，薄膜的透明性越差，具　聚　酯　工　业　第２７卷　４总结　（１）通过以上试验分析，原料的洁净度、结晶性　能、原料的粒径以及种类影响薄膜的透明性；　（２）干燥空气的露点温度、干燥温度和时１９影　响薄嚣　工温度和挤出速率影响薄膜的透　明性；　（４）薄膜的拉伸工艺和洁净度影响薄膜的透明　性。　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ　ｏｆ　ＰＥＴ　ｆｉｌｍ　ＧＵＯ　Ｆｅｎｇ—ｇａｎｇ　（Ｆｕｗｅｉ　Ｆｉｌｍ（Ｓｈａｎｄｏｎｇ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｗｅｉｆａｎｇ　２６１０６１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ｈａｖｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ　ｏｆ　ＰＥＴ　ｆｉｌｍ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｓｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｄｒｙｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｍｅｌｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ＴＤＯ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＥＴ　ｆｉｌｍ；ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ；ｅｆｆｅｃｔ　ｆａｃｔｏｒｓ　国内聚酯产能持续扩增　中国是全球聚酯第一需求大国，２０１２年我国聚酯产能已占全球聚酯产能的５５％以上，且近些年全球聚　酯的扩产也主要集中在中国。　据统计，２０１３年上半年国内投产的聚酯装置共１２套合计２７０万ｔ／ａ，其中第一季度投产６套合计１４５万　ｔ／ａ，第二季度投产６套合计１２５万ｔ／ａ，见表１。　表１　２０１３年上半年国内聚酯装置投产情况　从新聚酯装置投产的品种来看，涤纶长丝占６５％、聚酯薄膜占２５％、ＰＢＴ（对苯二甲酸丁二醇酯）占７％、　涤纶短纤占３％。具体到涤纶长丝方面，包括嘉兴龙腾、福建金纶、桐昆恒腾、新风呜中维、福建百宏、江苏宏　泰和恒力南通。截至２０１３年６月底，仅恒力南通２０万ｔ／ａ的装置１４条生产线全部配套完毕，日产量５００多　ｔ。其他不少原计划上半年投产的装置，将延后至下半年或２０１４年投产。２０１３年国内涤纶短纤新增产能有　限，为６月份仪征化纤１０万ｔ／ａ装置，新增后国内直纺涤短总产能约计６０４万ｔ／ａ。２０１３年以来，宁波可人、　恒力营口、仪征石化相关聚酯薄膜或膜级切片装置相继投产，合计产能达７０万ｔ／ａ。５月１１日，仪征石化２０　万ｔ／ａ聚酯专用料项目一次投料开车成功，自此仪化膜用聚酯切片专用料占国内聚酯薄膜市场份额的３Ｏ％　以上。　（钱伯章供稿）