雙向拉伸薄膜的生產設備與工藝

生產設備與工藝 

雙向拉伸薄膜生產線是由多種設備組成的連續生產線，包括：干燥塔、擠出機、鑄片機、縱向拉伸機、橫向拉伸機、牽引收卷機等。其生產流程較長，工藝也比較復雜。 

以BOPET薄膜為例，將主要設備與工藝簡述如下： 

1、配料與混合 

普通BOPET薄膜所使用的原料主要是母料切片和有光切片。母料切片是指含有添加劑的PET切片，添加劑有二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鋇、高嶺土等，根據薄膜的不同用途來選用相應的母料切片。聚酯薄膜一般采用一定量的含硅母料切片與有光切片配用，其作用是通過二氧化硅微粒在薄膜中的分布，增加薄膜表面微觀上的粗糙度，使收卷時薄膜之間容納有極少量的空氣，從而防止薄膜粘連。有光切片與一定比例的母料切片通過計量混合機進行混合后進入下工序。 

2、結晶和干燥 

對于有吸濕傾向的高聚物（例如PET、PA、PC等），在進行雙向拉伸之前，須先進行預結晶和干燥處理。這樣做的目的是：提高聚合物的軟化點，避免其在干燥和熔融擠出過程中樹脂粒子互相粘連或結塊；去除樹脂中的水分，防止含有酯基的聚合物在熔融擠出過程中發生水解或產生氣泡。 

PET的預結晶和干燥設備一般采用帶有結晶床的填充塔，同時配有干空氣制備裝置，包括空壓機、分子篩去濕器、加熱器等。預結晶和干燥溫度為150℃～170℃，干燥時間約3.5～4h，干燥后的PET切片濕含量要求控制在30～50ppm。 

3、 熔融擠出 

擠出機。經過結晶和干燥處理后的PET切片進入單螺桿擠出機進行加熱熔融塑化。為了保證PET切片良好的塑化質量和穩定的擠出熔體壓力，螺桿的結構設計非常重要。除對長徑比、壓縮比、各功能段均有一定要求外，還特別要求是Barrier型螺桿，這種結構的螺桿有利于保證擠出物料的良好塑化、擠出機出口物料溫度的均勻一致、擠出機的穩定出料和良好排氣，并有利于提高擠出能力。 

若擠出量不是太大，推薦選用排氣式雙螺桿擠出機。這種擠出機有兩個排氣口與兩個抽真空系統相連接，具有很好的抽排氣、除濕功能，可將物料中所含的水分和低聚物抽走，因而可以省去一套復雜的預結晶/干燥系統，節省投資并降低運行成本。擠出機溫度設定從加料口到機頭約為210℃～280℃。 

熔體計量泵。熔體計量是通過高精度的齒輪泵來實現的。計量泵的作用是保證向模頭提供的熔體具有足夠而穩定的壓力，以克服熔體通過過濾器時的阻力，保持薄膜厚度的均勻性。熔體計量泵通常采用斜的二齒輪，泵的加熱溫度控制在270℃～280℃。 

熔體過濾器。為了去除熔體中可能存在的雜質、凝膠粒子、魚眼等異物，常在熔體管線上計量泵的前后各安裝一個過濾器。BOPET薄膜生產線通常采用碟狀過濾器，其材料為不銹鋼網與不銹鋼燒結氈組合而成。不銹鋼碟片的尺寸為φ12in（1in=25.4mm），過濾網孔徑一般在20～30μm，過濾器加熱溫度控制在275℃～285℃。 

熔體管。熔體管的作用是將擠出機、計量泵、過濾器等與模頭連接起來，以讓熔體從中通過。熔體管內壁要求非常光潔且無死角，熔體管串連起來的長度盡量短一些，以免熔體在其中滯流，停留時間過長而產生降解。 

來自擠出機的熔體被擠入到熔體管后，分別流經粗過濾器、計量泵、精過濾器后進入模頭。如果是三層共擠生產線，在模頭上方還配置一個熔體分配器。 

過濾器、計量泵和熔體管等可以用電加熱，也可用導熱油夾套加熱。熔體管加熱溫度控制在275℃～285℃。 

靜態混合器。熔體流過熔體管時，沿著管壁的熔體溫度與熔體中心的溫度有較大的溫差。為使進入模頭的熔體溫度均勻一致，以保證模頭出料均勻，須在熔體管連接模頭一端的內部安裝若干組靜態混合器，熔體流過靜態混合器時，會自動產生分-合-分-合的混和作用，從而達到均化熔體溫度的目的。 

4、鑄片系統 

模頭。模頭是流延鑄片的關鍵模具，直接決定鑄片的外形和厚度均勻性。BOPET常采用衣架型模頭，模頭開度通過若干個帶有加熱線圈的推/拉式差動螺栓進行初調，并通過在線測厚儀的自動測厚、反饋給模頭的加熱螺栓進行模唇開度的微調。模頭溫度控制在275℃～280℃。 

急冷輥（鑄片輥、俗稱冷鼓）。從模頭流出呈粘流態的PET熔體在勻速轉動的急冷輥上被快速冷卻至其玻璃化溫度以下，形成厚度均勻的玻璃態鑄片。急冷的目的是使厚片形成無定型結構，盡量減少其結晶，以免對下道拉伸工序產生不良影響。為此，要求鑄片輥表面溫度均勻，冷卻效果好。同時要求急冷輥轉速均勻而穩定。另外，鑄片輥內通30℃左右的冷卻水，以保證將鑄片冷卻至50℃以下。 

靜電吸附裝置。靜電吸附裝置的作用是使鑄片與急冷輥緊密接觸，防止急冷輥快速轉動時卷入空氣，以保證傳熱/冷卻效果。 

靜電吸附裝置由金屬絲電極、高壓發生器及電極收放力矩電機等組成。其工作原理是：利用高壓發生器產生的數千伏直流電壓，使電極絲、鑄片輥分別變成負極和正極（鑄片輥接地），鑄片在此高壓靜電場中因靜電感應而帶上與鑄片輥極性相反的靜電荷，在異性相吸的作用下，鑄片與急冷輥表面緊密吸附在一起，達到排除空氣和良好傳熱的目的。 

5、 縱向拉伸（MDO） 

將來自鑄片機的厚片在縱向拉伸機組中加熱到高彈態下進行一定倍數的縱向拉伸。縱向拉伸機由預熱輥、拉伸輥、冷卻輥、張力輥和橡膠壓輥、紅外加熱管、加熱機組以及驅動裝置等組成。縱向拉伸通常為單點拉伸，也有多點拉伸，如兩點或三點拉伸。縱拉比是通過慢拉輥與快拉輥之間的速度差而產生的，一般為3.3～4倍。 

6、 橫向拉伸（TDO） 

橫向拉伸機由烘箱、鏈夾和導軌、靜壓箱、鏈條張緊器、導軌寬度調節裝置、開閉夾器、熱風循環系統、潤滑系統及EPC等組成。其作用是將經過縱向拉伸的薄膜在橫拉機內分別通過預熱、拉幅、熱定型和冷卻而完成薄膜的橫向拉伸。橫拉比為3.5～4倍。 

7、 牽引收卷與分切 

本工序由若干個牽引導向輥、冷卻輥、展平輥、張力輥、跟蹤輥、切邊裝置、測厚儀及電暈處理機等組成。經過雙向拉伸的薄膜通過切邊、測厚、電暈處理后便可進行收卷和分切，經檢驗合格后即是成品。