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拉伸膜的可热封性探究

责任编辑:深圳强辉科技  发布时间:2017-06-01
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拉伸膜具有优良的综合性能,如透明度好、雾度低、光泽度高、强度大、挺刮、耐折、阻隔性优良等,广泛用于印刷、镀铝、物流包装、护卡、金属化、绝缘材料、感光材料、磁带带基等领域。但是由于普通PET树脂是结晶型高聚物,经过热拉伸后具有较大的结晶倾向,如对其进行热封,将会产生严重的收缩变形。因此,用普通PET生产的BOPET拉伸膜(以下简称为普通BOPET拉伸膜)不具备热封性能。为解决此问题,通常采用将普通BOPET拉伸膜与PE拉伸膜或CPP拉伸膜进行复合的办法,但是这样做既费工费料,又增加了原料成本,从而在很大程度上限制了BOPET拉伸膜的应用。下面的几个典型应用实例就很好地说明了普通BOPET拉伸膜的这种局限性。

1.虽然普通BOPET拉伸膜完全具备香烟包装用塑料拉伸膜所要求的高透明、高光亮、高强度、阻隔性、挺刮等性能,甚至远远超过BOPP膜 ,但是它却缺少香烟快速热封包装所需要的热封性能。因而普通BOPET拉伸膜无法拓展烟膜之应用领域,只能放弃烟膜这个利润丰厚的市场。

2. 在食品包装行业中,由于普通BOPET拉伸膜不具备热封性能,加工商不得不采用将BOPET与CPP或PE膜复合的方法来解决包装封口的问题。例如,采用BOPET/胶粘剂/CPP或BOPET/胶粘剂/PE或BOPET/AL/胶粘剂/CPP等复合方式。

3.对于在护卡方面的应用,普通BOPET拉伸膜也是由于无热封性而必须先将热熔胶(如EVA)通过挤出机熔融挤出、涂布复合于BOPET拉伸膜表面,再通过加热加压来完成热封。


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为了省掉这种繁琐而废钱的复合工序,从而进一步拓展BOPET拉伸膜的应用领域,科研人员开发出了对普通PET树脂进行共聚改性的方法,使之具有可热封性。

众所周知,普通PET树脂是由对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)在催化剂的作用下经加热缩聚而成的一种结晶性高聚物。为了破坏或削弱其结晶性能,可采用第三甚至第四组份与之进行共聚,使之生成无定型的PET共聚物,从而具有可热封性能。所选用的第三组份可以是二元酸或二元醇而进行三元共聚,也可以同时选用这两种单体而进行四元共聚。采用二元酸进行共聚改性所生成的PET称为APET;采用二元醇进行共聚改性所生成的PET称为PETG。例如,美国Eastman公司采用了对苯二甲酸、乙二醇以及对环己烷二甲醇(CHDM)进行三元共聚反应,通过控制对环己烷二甲醇的加入量,可分别制得PETG或PCTG,它们均属于无定形的PET共聚物。用这种无定形的PET共聚物制成的BOPET拉伸膜与普通BOPET拉伸膜相比,不但保持了原有的优点及解决了热封性的问题,而且还具有低熔点、高收缩的特性,从而大大扩展了BOPET拉伸膜的应用范围。

可热封BOPET拉伸膜与普通BOPET拉伸膜的加工方法基本相同,系采用熔融挤出(单层挤出或多层共挤)、流延铸片、纵向拉伸、横向拉伸、牵引收卷、分切等工序而制得。它可以被加工成单层膜,但更多的是被加工成三层膜,其结构为A/B/C结构。其中,A、C层为表层,B层为芯层。表层之一就是共聚PET热封层,该层厚度可占整个拉伸膜厚度的10%~20%,这要根据热封强度的要求而定。通常,可热封BOPET拉伸膜的热封强度范围为5~8N/15mm。

无论是采用单层挤出拉伸还是三层共挤出拉伸的工艺来生产可热封BOPET拉伸膜,其技术关键都是要掌握PET共聚树脂区别于普通PET树脂的特性,即具有无定形结构、玻璃化温度较高及熔点和软化点较低。在此仅以三层共挤生产A/B/C结构的BOPET膜为例,简要介绍其制膜工艺。


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1、配料混合。假设C层为可热封层,为了使其具有可开口性,防止收卷时拉伸膜之间产生粘连,需在共聚树脂中掺入一定比例的含硅切片,并且要混合均匀,目的是使制成的拉伸膜表面具有合适的粗糙度,减低摩擦系数。

2、干燥处理。因为PET树脂分子中含有酯基,在高温下即使只有微量水分的存在,也容易产生水解,从而使PET分子量下降,品质变劣。同时,因水分的存在,在加工过程中会产生大量气泡。因此在制膜加工前必须对PET树脂进行干燥处理。其干燥温度应控制在70℃左右,真空转鼓的干燥时间应不少于6h。

3、熔融挤出。A/B/C结构的三层共挤需要三台挤出机,其中的一台作为主挤出机,用来进行芯层(B层)物料的挤出,另两台作为辅挤出机,分别用来进行两个表层(A层和C层)物料的挤出。如果表层物料采用排气式双螺杆挤出机进行挤出,则可省去A、C两个表层的干燥装置。其原因是这种排气式双螺杆挤出机带有两个排气口,它们通过管道与真空泵相连,在高真空度下(≤0.08Mpa),PET中的水分及加工过程中所产生的挥发性低分子物可从排气口直接排出。这种通过排气式挤出机加工表层树脂的方法既可以节省设备投资,又可以降低运行成本。作为C层的共聚PET树脂的挤出温度应控制在230℃~270℃。计量泵、过滤器及熔体管的温度应控制在270℃~280℃。

4、模头铸片。对于A/B/C结构的三层共挤可热封BOPET拉伸膜的加工来说,最好选用具有三模腔的模头。其原因是三层模腔的模头设计可使铸片的两端不含有可热封的共聚PET树脂成分,以避免在横向拉伸时因该树脂的软化点较低而与链夹发生粘连。同时,这样做也便于边料的回收再利用。至于模头的温度,则应控制在270℃左右,而冷却转鼓温度应控制在30℃左右。

5、纵向拉伸。为了防止热封层粘附拉伸钢辊,纵向拉伸机的最后几个预热辊和慢速拉伸辊宜采用陶瓷辊或在辊表面喷涂“Teflon”防粘层。纵向拉伸温度为75℃~80℃,拉伸倍数为3~3.5倍。补充加热用的红外加热器的温度应控制低一点,并且要放在热封层的另一侧。

6、横向拉伸。该工艺条件与普通BOPET的横向拉伸基本相似。如果是用于单层可热封BOPET的横向拉伸,其拉伸温度应控制在90℃~100℃,拉伸倍数为3~3.5倍。链夹须加强冷却,以防止PET共聚树脂粘夹。

7、牵引收卷。在此过程中的电晕处理应选在非热封表面。这是因为可热封表面无须电晕处理便具有很好的印刷性能和镀铝性能。


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