拉伸薄膜法之PET材料双向拉伸工艺解析

拉伸薄膜法包含双向拉伸和单向拉伸两种类型。其中，双向拉伸所制得的薄膜具备诸多优势，如拉伸强度高、光学性能出色、产能大以及生产效率高等。接下来，以BOPET薄膜生产为例，对PET材料的双向拉伸工艺展开详细介绍。

第一步：精准配料与充分混合

在BOPET薄膜生产中，主要原料为有光切片以及含有添加剂的PET切片（即母料切片）。生产时，会依据薄膜的不同用途，精心挑选合适的母料切片。常用的添加剂有二氧化硅、硫酸钡、碳酸钙、高岭土等。

在PET薄膜生产中，通常采用含硅母料切片与有光切片搭配使用。二氧化硅微粒在薄膜中的均匀分布，能够增加薄膜表面微观层面的粗糙度，使得收卷时薄膜之间能容纳极少量空气，有效防止薄膜粘连。有光切片和母料切片需借助计量混合机进行充分混合，之后才能进入下一道工序。

第二步：结晶与干燥处理

像PET、PA、PC这类具有吸湿倾向的高聚物，在实施双向拉伸前，必须先进行预结晶和干燥处理。这一步骤意义重大，它能够提高高聚合物的软化点，去除树脂中的水分，防止含酯基的聚合物在熔融挤出过程中发生水解或者产生气泡。同时，还能有效避免原料在操作和熔融挤出过程中出现树脂粒子相互粘连或结块的情况。

对于PET的预结晶和干燥，一般采用带有结晶床的填充塔，并配合使用干空气制备装置，该装置涵盖空压机、分子筛去湿器、加热器等部件。预结晶和干燥的温度通常设定在150 - 170℃，干燥时间约为3.5 - 4小时，干燥后的PET切片含湿量需严格控制在30 - 50PPm。

第三步：高效熔融挤出

经过结晶和干燥处理的PET切片，会进入单螺杆挤出机进行加热熔融塑化。螺杆的结构设计对PET切片的塑化质量以及挤出熔体压力的稳定性起着关键作用。

除了对长径比、压线比、各功能段有特定要求外，特别要求使用Barrier型螺杆。这种结构的螺杆能够确保挤出物料实现良好塑化，使挤出机出口物料温度均匀一致，保证挤出机稳定出料，并且具备良好的排气功能，从而大大提高挤出能力。

当挤出量不是很大时，也可以选用排气式双螺杆挤出机。这种挤出机配备两个排气口，并与两个抽真空系统相连，具有出色的抽排气和除湿功能，能够将物料中所含的水分和低聚物有效抽走。如此一来，便可省去一套复杂的预结晶或干燥系统，既节省投资，又能降低运行成本。

第四步：精细铸片

流延铸片的外形和厚度均匀性，关键取决于模头。一般BOPET生产采用衣架型模头，模头温度需精确控制在275 - 280℃。模头开度通过若干个带有加热线圈的做拉式差动螺栓进行初步调整，同时，线测厚仪会自动测量厚度，并将数据实时反馈给模头的加热螺栓，以便对模唇开度进行微调。

PET熔体从模头流出后呈液态，会在匀速转动的急冷辊上迅速冷却至玻璃化温度以下，进而形成厚度均匀的玻璃态铸片。急冷处理可使厚片形成无定型结构，减少结晶，避免对后续拉伸工序产生不良影响。

因此，在生产过程中，要求急冷辊表面温度均匀，转速均匀且稳定，冷却效果良好。为此，急冷辊内通入30℃左右的冷却水，以确保将铸片冷却至50℃以下。

此外，静电吸附装置可使铸片与急冷辊紧密接触，防止急冷辊快速转动时卷入空气，保证传热或传冷效果。该装置由金属丝电极、高压发生器及电极收放力矩电机等组成。工作时，高压发生器产生数千伏直流电压，使电极丝、急冷辊分别变为正极和负极（急冷辊接地），铸片在高压静电场中因静电感应而带上与急冷辊极性相反的静电荷，在异极相吸的作用下，铸片与急冷辊表面紧密吸附，实现排除空气和良好传热的目的。

第五步：纵向拉伸

从铸片机出来的厚片，会在纵向拉伸机组中被加热到一定倍数的高弹态，然后进行纵向拉伸。纵向拉伸机主要由预热辊、拉伸辊、冷却辊、张力辊和橡胶压辊、红外加热管、加热机组以及驱动装置等组成。常见的纵向拉伸方式为单点拉伸，不过也存在多点拉伸的情况。纵拉比是通过慢拉辊与快拉辊之间的速度差产生的，一般控制在3.3 - 4倍。

第六步：横向拉伸

横向拉伸机由烘箱、链夹和导轨、导轨宽度调节装置、静压箱、链条张紧器、开闭夹器、热风循环系统、润滑系统及EPC等组成。纵向拉伸后的薄膜会在横拉机内依次进行预热、拉幅、热定型和冷却，最终形成横拉比为3.5 - 4倍的横向拉伸薄膜。

第七步：牵引收卷与分切

牵引收卷与分切工序由牵引导向辊、冷却辊、展平辊、张力辊、跟踪辊、切边装置、测厚仪及电晕处理机等组成。该工序会对双向拉伸后的薄膜进行切边、测厚、电晕处理，之后进行收卷和分切。经检验合格后，薄膜即可作为成品等待出售。

不过，需要指出的是，采用上述工艺生产的片材，纵横向物理力学性能存在较大差异，内部存在较大的内应力。在吸塑成型时，容易出现皱褶或被吸破的情况，导致制品合格率相对较低。

通过对 PET 材料双向拉伸工艺的详细剖析，我们仿佛进行了一场精彩纷呈的探索之旅。从精心配料混合，到严谨的结晶干燥，再到复杂的熔融挤出、铸片以及纵横拉伸，每一个环节都蕴含着无数的智慧与技巧。尽管采用此工艺生产的片材存在纵横向物理力学性能差异大、内应力导致制品合格率较低等问题，但这并不能掩盖它在薄膜生产领域的卓越贡献。(以上文章内容综合来自网络，如有侵权请联系删除)