滕巖

富維薄膜（山東）有限公司 山東 濰坊 261061

擠出工藝對聚酯薄膜透明度的影響分析

滕巖

富維薄膜（山東）有限公司 山東 濰坊 261061

聚酯薄膜雖擁有優(yōu)良的高透明性，但國內所生產的聚酯薄膜因其透明度不夠高，而不能應用于高檔玻璃貼膜及液晶顯示屏等行業(yè)。本文對擠出工藝對聚酯薄膜透明度的影響進行了詳盡的研究分析，并提出了高透明聚酯薄膜生產的最佳橫向拉伸工藝。

聚酯薄膜 橫向拉伸 透明度

隨著液晶顯示行業(yè)、國家對減排及能源節(jié)省的要求以及太陽能應用等行業(yè)的快速發(fā)展，市場對高透明聚酯薄膜的需求越來越大。例如：一張液晶顯示屏背板，單純的最終產品需要用到的高透明聚酯薄膜有反射膜、上擴散膜、下擴散膜、上增亮片、下增亮片、上偏光片保護膜、下偏光片保護膜、保護膜等7～8層聚酯薄膜，而且在各層膜的加工、運輸等過程中，都要用到高透明聚酯薄膜進行防護。據PCI預測，2011年中國特種型聚酯薄膜市場需求量為30萬噸；未來5年內，中國特種型聚酯薄膜市場需求年平均增長率為12%。特別是電子用途的聚酯薄膜市場年增長率為17.2%，市場發(fā)展前景非?？春谩５芙洕鷹l件等的制約，國內此行業(yè)各公司對聚酯薄膜研發(fā)投入較少，這是國內聚酯薄膜行業(yè)存在的最大問題。所以對聚酯薄膜的透明性能進行深一步的研究，是非常迫切和必要的。

1 擠出工藝簡介

1.1 擠出機

擠出機主要由螺桿和加熱的螺筒構成按效能分為進料段，壓縮段和計量段（圖1擠出機結構示意圖）[1]。聚酯切片在進料段被壓緊，在壓縮段利用提供內壁熔體膜產生的剪貼熱進行熔融 ，計量段將沒有完全熔融的料團破碎成細小的顆粒，在之后的流動中完全熔融[2]。擠出機各區(qū)域溫度的工藝設置，是根據其螺桿各區(qū)域本身構造的不同確定的，一般情況下，因進料段的螺桿較長，為便于排氣，進料段的溫度設定較低，而壓縮段的螺桿相對較短，所以溫度設定最高。如果擠出機進料段溫度設定過高，則會使聚酯切片表面熔融發(fā)生粘連，造成聚酯切片在擠出機內輸送不暢，引起擠出機壓力波動[3]。

圖1 擠出機結構示意圖

圖2 金屬分離器

圖3 計量泵示意圖

經過干燥的聚酯切片經由干燥塔進入主擠出機。聚酯切片在進入主擠出機之前，必須經過一臺金屬分離器。金屬分離器的作用為將聚酯切片（包括再造粒切片）中混有的金屬及時分離，防止金屬進入到擠出機，對擠出機造成損傷。主擠出系統(tǒng)采用的是電感式金屬分離器，此分離器是利用電磁感應作為傳感器，通過電磁閥控制氣缸，使下料管擺動及時分離出帶有金屬的物料。 這種裝置可以分離各種金屬圖2為電感式金屬分離器的結構示意圖。正常工作的時候，聚酯切片從入口管直接落下，當聚酯切片中混有金屬類雜質時，氣缸受到感應線圈磁場的變化的控制，進行動作，將下料管拉向側面，將含有金屬雜質的聚酯切片排出。金屬雜質被排出以后，下料管就回到原位置。金屬分離器通常安置在料斗的上方，這樣可以完全排出混入聚酯切片中的金屬雜質。

聚酯沿著擠出機螺桿推進時，經過粘度的變化、所受壓力的變化及溫度的變化等，聚酯在螺桿上的各個區(qū)域所經歷的各變化是不同的。

加料段 擠出機螺桿加料段的主要作用是輸送聚酯切片，將聚酯切片輸送到螺桿的壓縮段，同時對聚酯切片進行預加熱，將聚酯切片間的空氣從下料漏斗排出。

壓縮段擠出機螺桿壓縮段的主要作用是擠壓聚酯切片，將切片壓實，同時將聚酯切片進行加熱，將空氣向加料段方向排走。聚酯切片在螺桿的壓縮力、剪切力的作用下，產生大量摩擦熱，同時受到機筒加熱的熱量，聚酯在此段由固態(tài)逐漸轉變?yōu)槿廴趹B(tài)。

計量段擠出機螺桿計量段的作用是將熔融的聚酯穩(wěn)定的擠出，同時使擠出機螺桿產生返壓，使沒有完全熔融的聚酯得到均化。擠出機計量段的長度對其擠出的聚酯熔體的質量有較大的影響。增加計量段的長度，對聚酯的混合和分散有利，但計量段過長會造成聚酯熔體溫度過高，產生熱降解。

1.2 計量泵

聚酯熔體在經過擠出機以后，需要通過過濾器進行過濾，而過濾器的阻力很大。所以，聚酯熔體的逆流量較大，所產生的背壓也較大。因此，為了能夠產出具有良好厚度均勻性的聚酯薄膜，在擠出機機頭必須有穩(wěn)定的背力，且此背壓大小要達到一定的高度，為實現擠出機機頭的背壓，需要在過濾器前、擠出機后安置精確度較高的熔體計量泵（圖3 計量泵示意圖）[4]。

正常情況下，計量泵是在工作壓力8 MPa－12MPa，溫度260℃－280℃的條件下使用的。因擠出壓力的波動對聚酯薄膜縱向的厚度影響很大，計量泵可以通過兩種控制方法實現其壓力的穩(wěn)定性。方法一是當過濾器因使用時間較長，雜質較多阻力加大時，計量泵可自動調節(jié)急冷輥的速度，使聚酯薄膜的厚度保持不變。另一種方法是當過濾器阻力加大時，計量泵自動調節(jié)其自身轉動的速度，使聚酯薄膜的厚度保持不變。以上兩種通過計量泵調節(jié)保持聚酯薄膜縱向厚度均勻性的控制方法，在現在的聚酯薄膜生產線都可實施。

1.3 模頭

生產聚酯薄膜的模頭目前都是使用T型衣架遞減式自動控制機頭，利用薄膜測厚儀-自動反饋裝置調節(jié)模頭開度。模頭加熱溫度的控制精度、模頭內腔的光潔度及加工精度的要求都十分高，而且模頭內腔不允許有死角、需要鍍鉻，唇口為直角、不能有損傷，安裝時要調好機頭對冷鼓的傾斜角度，避免擠出偏差出現縱向條紋[5]。

鑄片的形狀和尺寸取決于模頭的構造及大小。模頭的內部結構（支管直徑、傾斜尺寸、定型段長度等）是根據聚酯的性能、熔體流動特性等因素進行設計的。本實驗使用的是共擠法生產復合薄膜的三層共擠專用模頭，擠出的各種聚酯沿各種管線流入模頭，在模頭內，各層聚酯熔體沿著各自流道流動，三層熔體在模唇處匯合，并一起從模唇流出。用這種模頭擠出的聚酯片材，各層的厚度相對比較均勻，聚酯熔體之間互相混熔量較少。圖4為模頭的示意圖。模頭唇口之間的間隙是決定薄膜厚度最關鍵的因素。

2 擠出工藝對透明度的影響實驗

為實驗擠出工藝對聚酯薄膜透明度的影響，在其他工序的工藝（包括原料配比）相同的情況下，對擠出系統(tǒng)的工藝溫度進行了五次調整性實驗，五次試驗的擠出工藝溫度逐漸升高。因聚酯切片的熔點在262℃左右，所以擠出系統(tǒng)的溫度設定要高于聚酯切片的熔融溫度。在以往的聚酯薄膜生產中經驗所得：若擠出機溫度低于268℃，則可能部分聚酯原料沒有完全熔融，造成擠出機負載過大；若擠出機溫度高于285℃，則易造成大量聚酯原料降解，從而影響正常生產。所以擠出機的工藝溫度設定不易過高或過低，五次實驗的工藝溫度范圍為268℃到285℃因擠出系統(tǒng)中的連接管線、計量泵、過濾器、模頭等部位，在整個過程中的起到輸送、計量、過濾等作用，不對聚酯的熔融性起作用，所以對其工藝不進行調整。

通過對擠出機工藝先后五次的工藝調整，所生產的聚酯薄膜的透明度統(tǒng)計對比分析（表4.4擠出工藝調整實驗），發(fā)現擠出機的工藝溫度在268℃時，所生產的聚酯薄膜的透明度最高（99.5%）；擠出機的工藝溫度在285℃時，所生產的聚酯薄膜的透明度最低（98.0%）；即擠出機的工藝溫度越低，所生產的聚酯薄膜的透明度越高。分析原因為溫度越高，聚酯原料越易產生熱降解，熱降解所產生的小分子同樣可降低聚酯薄膜的透明度。

圖4 模頭示意圖

表1 擠出工藝調整實驗

從表1可以得出以下結論：擠出機溫度設定在268℃～275℃時，所生產的聚酯薄膜的透明度較高。

3 總結

通過以上實驗結果分析確定，擠出機溫度為268℃時所生產的聚酯薄膜的透明度最高，但考慮到在實際生產過程中，擠出機溫度越低，熔融聚酯的粘度越高，所產生的壓力越大。所以根據實際生產，對擠出機溫度一定的選用范圍，確定選用主機擠出機溫度為268℃～275℃，作為生產高透明聚酯薄膜的最佳擠出工藝。

[1]楊始 .雙向拉伸聚酯（PET）薄膜生產工藝技術（4）━聚酯（PET）的擠出[J].聚酯工業(yè)，2006,19(1):60-62

[2]馬馳.聚酯薄膜厚度自動調整系統(tǒng)[J].聚酯工業(yè)，2006,19(6):46-48

[3]任小龍，劉慶.計量泵在聚酰亞胺薄膜生產線中的應用研究[J].絕緣材料，2007,8(4):25-26

[4]孫永安.BOPET薄膜生產過程中模頭流出物的紅外光譜分析[J].光譜實驗室，2004,21(6):1100-1102

[5]胡羅斌.基于PLC塑料薄膜生產線的改造[D].南昌大學碩士論文，2008-06-12

The influence of Exrution process to the clarity of BOPET

Teng Yan
Fuwei Films(Shandnog) Co,Ltd

BOPET has excellent high claritybut the clarity of BOPET domestic is not high enough, it can not used in the industry of top-grade glass and LCD display screen. This paper analyzes the infl uence of exrution process to the clarity of BOPET, and offer the best TDO technology to improve the clarity of BOPET.

BOPET exrution clarity