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雙向拉伸防靜電薄膜技術(shù)及發(fā)展趨勢
????????塑料薄膜已經(jīng)發(fā)展成為我國產(chǎn)量最大、品種最多的塑料制品之一,廣泛應用于包裝、電子電器、農(nóng)業(yè)、建筑裝飾及日用品等領域,其產(chǎn)量約占塑料制品總產(chǎn)量的20%。從應用領域看,塑料薄膜使用最廣的是包裝產(chǎn)業(yè),其次是農(nóng)用塑料薄膜,其余用于醫(yī)藥、化工、電工材料、感光材料等。
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????????據(jù)悉,中國塑料薄膜的需求量每年將以9%以上的速度增長。而且隨著各種新材料、新設備和新工藝不斷地涌現(xiàn),將促使中國的塑料薄膜朝著品種多樣化、專用化以及具備多功能的復合膜方向發(fā)展。
????????雙向拉伸技術(shù)(平膜法)具有產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點,成為薄膜制造中最重要的一種先進工藝廠技術(shù),在近十年來迅速發(fā)展,并成為各種高性能薄膜的主要生產(chǎn)手段。
????????目前市面上應用最多的雙向拉伸薄膜以雙向拉伸聚酯/抗靜電(AntiStatic BOPET)、防靜電雙向拉伸聚丙烯(BOPP)為主流,導電雙向拉伸尼龍(BOPA),永久防靜電雙向拉伸聚乙烯(BOPE)。雙向拉伸聚苯乙烯(esd BOPS)近幾年發(fā)展迅速,并成為雙向拉伸薄膜應用的重要組成部分。
????????一、雙向拉伸薄膜技術(shù)優(yōu)勢
????????塑料薄膜的成型方法很多,如壓延法、流延法、吹塑法、拉伸法等。其中,雙向拉伸成為近年來最受關(guān)注的方法之一。
????????雙向拉伸技術(shù)是20世紀70年代開始實現(xiàn)工業(yè)化的一種塑料薄膜加工工藝,其基本原理是:高聚物原料通過擠出機被加熱熔融擠出成厚片后,在玻璃化溫度以上、熔點以下的適當溫度范圍內(nèi)(高彈態(tài)下),通過縱拉機與橫拉機時,在外力作用下,先后沿縱向和橫向進行一定倍數(shù)的拉伸,從而使分子鏈或結(jié)晶面在平行于薄膜平面的方向上進行取向而有序排列,然后在拉緊狀態(tài)下進行熱定型,使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定,然后經(jīng)過高分子導電液/永久抗靜電劑涂層處理,最后經(jīng)冷卻及后續(xù)處理便可制得永久抗靜電透明薄膜。
????????適用于雙向拉伸生產(chǎn)的塑料薄膜主要包括聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯和聚酰胺薄膜等。 拉伸使聚合物中的高分子鏈沿作用力方向發(fā)生排列取向,從而達到調(diào)節(jié)、改善高分子聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu),得到我們預期的各種物理化學性能。拉伸可分為單軸拉伸和雙軸拉伸兩種,前者使鏈沿一個方向進行取向排列。
????????雙向拉伸薄膜的共同特點是拉伸強度高,挺括性好,透明性高,耐高低溫性好,絕緣性能好,阻隔性高,無毒無味。非常適合于食品及高檔商品的包裝,同時也被大量用于電子工業(yè)產(chǎn)品,感光膠片、磁帶基材,尤其光學薄膜等是一種性能優(yōu)秀的材料。
????????薄膜經(jīng)過雙向拉伸>在線防靜電涂布,除了發(fā)生分子取向外,其微觀結(jié)構(gòu)也有較大的變化,使其性能與無拉伸薄膜有著明顯的區(qū)別:
????????(1)機械性能。
????????經(jīng)過雙向拉伸的薄膜,其拉伸強度、彈性模量可提高幾倍,而且其沖擊強度,對于PP、PVC、PET拉伸膜,它與沒有拉伸的薄膜具有明顯的區(qū)別,特別是在低溫下,其沖擊強度也未降低,即其耐寒性能優(yōu)良,而在高溫下,其性能也未變差,這使得雙向拉伸膜的使用溫度范圍很廣。
????????(2)熱性能。
????????熱收縮性能是雙向拉伸膜的特性,利用這二點使其薄膜可用于收縮包裝。為了使薄膜具有低溫收縮性,使用同時雙向拉伸的管膜法特別有利。這是因為在雙向拉伸下可增加其微觀結(jié)構(gòu),而且膜泡是直接冷卻并處于拉伸狀態(tài)下。
????????(3)光學性能。
????????薄膜經(jīng)過雙向拉伸,其透明性、光澤都提高,特別是由于不會形成球晶結(jié)構(gòu),增加了薄膜的折射率,因而具有不因摩損而使光澤和透明性降低的特點。
????????(4)電性能。
????????擊穿電壓、體積電阻率等電性能,在雙向拉伸薄膜中都有不同程度的提高。有時,伴隨發(fā)生靜電問題。
????????(5)氣密性。
????????結(jié)晶聚合物生產(chǎn)的薄膜經(jīng)過雙向拉伸,其水蒸汽、氧氣或其它氣體的透過率都減少1/3~1/2,這一點在食品包裝行業(yè)尤為重要。
????????(6) 抗靜電性
????????采用持久長效高分子透明導電液在線涂布處理過后,使製品表面均勻涂有永久防靜電涂層,直接作用于表面,不影響透明度、抗靜電效果更出色!
????????二、技術(shù)發(fā)展趨勢
????????過去20年,中國雙向拉伸薄膜生產(chǎn)發(fā)展很快,企業(yè)整體技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模在國際同行中已有一定的競爭能力。比如連續(xù)聚合PET熔體直接拉膜工藝,拉膜速度達到400m/min、幅寬可達9m,領先企業(yè)的生產(chǎn)能力已超過10萬噸水平。國內(nèi)各種塑料薄膜大小雙拉生產(chǎn)線已有數(shù)百條之多。
????????目前,國內(nèi)雙拉生產(chǎn)線也在崛起,也有幾家可以自主設計、制造薄膜雙拉生產(chǎn)線,但生產(chǎn)線規(guī)模和技術(shù)水平還有一定的差距。 個人認為,今后雙向拉伸薄膜技術(shù)的發(fā)展方向具有以下特點:
????????1、向薄型膜、厚型膜發(fā)展
????????3μ以下或150-300μ的厚膜有相當大的發(fā)展空間,特別是厚膜的應用范圍在不斷擴大,如液晶顯示器及等離子顯示裝置的保護屏膜對PET厚膜需用量相當大,值得關(guān)注。 太陽膜、防爆膜在汽車和建筑物方面的應用也日益廣泛,也使得厚膜市場極其廣闊。
????????2、向多層共擠拉伸發(fā)展
????????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/B/C甚至更多層的結(jié)構(gòu)。采用多層共擠可以生產(chǎn)多功能的、滿足不同用途的薄膜,如熱封膜、高阻隔膜、抗紫外線輻射膜等。
????????3、設計特種薄膜雙拉生產(chǎn)線 鋰離子電池隔膜、光學功能薄膜等高端功能性產(chǎn)品需要對傳統(tǒng)的雙向拉伸技術(shù)進行革新,如在線涂布技術(shù)、更低張力的牽引系統(tǒng)等等。為了提高下游應用的生產(chǎn)效率,有的廠商更開發(fā)了一種矢量拉伸技術(shù),使得分子鏈呈45度角取向。
????????4、智能制造
????????數(shù)據(jù)采集、分析能力不斷提升,主流的裝備制造商為適應企業(yè)ERP系統(tǒng)和提升工藝過程控制能力,生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集分析功能不斷完善,目前大部分新建裝置都已配有完備的MES、PCS系統(tǒng),并通過上下工藝過程的數(shù)據(jù)比對分析,實現(xiàn)加工工藝過程的智能診斷。
????????比如:通過對不同位置的連續(xù)測厚儀采集海量的過程數(shù)據(jù)進行比對分析,可以實現(xiàn)對擠出、鑄片和拉伸等關(guān)鍵工藝過程的缺陷診斷。
????????距離智能工廠(無燈車間)近一步之遙:本質(zhì)而言,雙向拉伸工藝是一個不算復雜的流程制造過程,目前主生產(chǎn)線、配套設備和公共工程設施各自的自動化程度已經(jīng)很高,我們只需要對關(guān)鍵幾個工序進行革新,建立新的工藝規(guī)程和標準,相信實現(xiàn)智能化無人工廠并不困難,現(xiàn)在只是看誰能成功邁出這關(guān)鍵的一步。