雙向拉伸薄膜技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
塑料薄膜已經(jīng)發(fā)展成為我國(guó)產(chǎn)量最大、品種最多的塑料制品之一，廣泛應(yīng)用于包裝、電子電器、農(nóng)業(yè)、建筑裝飾及日用品等領(lǐng)域，其產(chǎn)量約占塑料制品總產(chǎn)量的20%。從應(yīng)用領(lǐng)域看，塑料薄膜使用最廣的是包裝產(chǎn)業(yè)（抗穿刺包裝膜），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，通信電纜膜（屏蔽電纜膜）等。
據(jù)悉，中國(guó)塑料薄膜的需求量每年將以9%以上的速度增長(zhǎng)。而且隨著各種新材料、新設(shè)備和新工藝不斷地涌現(xiàn)，將促使中國(guó)的塑料薄膜朝著品種多樣化、專用化以及具備多功能的復(fù)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(diǎn)，成為薄膜制造中最重要的一種先進(jìn)工藝廠技術(shù)，在近十年來(lái)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)用的重要組成部分，薄膜制品加工過(guò)程中添加一定EAA材料可增強(qiáng)薄膜產(chǎn)品抗穿刺性，提升材料拉升力度及薄膜制品挺度，EAA的添加同時(shí)可增強(qiáng)復(fù)合膜之間粘合度。
一、雙向拉伸薄膜技術(shù)優(yōu)勢(shì)
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(lái)最受關(guān)注的方法之一。
雙向拉伸技術(shù)是20世紀(jì)70年代開(kāi)始實(shí)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(guò)擠出機(jī)被加熱熔融擠出成厚片后，在玻璃化溫度以上、熔點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)（高彈態(tài)下），通過(guò)縱拉機(jī)與橫拉機(jī)時(shí)，在外力作用下，先后沿縱向和橫向進(jìn)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(jìn)行取向而有序排列，然后在拉緊狀態(tài)下進(jìn)行熱定型，使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定，然后經(jīng)過(guò)高分子導(dǎo)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(dá)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(yù)期的各種物理化學(xué)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(gè)方向進(jìn)行取向排列。
雙向拉伸薄膜的共同特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)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(wú)毒無(wú)味。非常適合于食品及高檔商品的包裝，同時(shí)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(xué)薄膜等是一種性能優(yōu)秀的材料。
薄膜經(jīng)過(guò)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(wú)拉伸薄膜有著明顯的區(qū)別：
1.機(jī)械性能。
經(jīng)過(guò)雙向拉伸的薄膜，其拉伸強(qiáng)度、彈性模量可提高幾倍，而且其沖擊強(qiáng)度，對(duì)于PP、PVC、PET拉伸膜，它與沒(méi)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(qiáng)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(diǎn)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(shí)雙向拉伸的管膜法特別有利。這是因?yàn)樵陔p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(xué)性能。
薄膜經(jīng)過(guò)雙向拉伸，其透明性、光澤都提高，特別是由于不會(huì)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(diǎn)。
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(shí)，伴隨發(fā)生靜電問(wèn)題。
5.氣密性。
結(jié)晶聚合物生產(chǎn)的薄膜經(jīng)過(guò)雙向拉伸，其水蒸汽、氧氣或其它氣體的透過(guò)率都減少1/3～1/2，這一點(diǎn)在食品包裝行業(yè)尤為重要。
6.抗靜電性
采用持久長(zhǎng)效高分子透明導(dǎo)電液在線涂布處理過(guò)后，使制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(shì)
過(guò)去20年，中國(guó)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(guó)際同行中已有一定的競(jìng)爭(zhēng)能力。比如連續(xù)聚合PET熔體直接拉膜工藝，拉膜速度達(dá)到400m/min、幅寬可達(dá)9m，領(lǐng)先企業(yè)的生產(chǎn)能力已超過(guò)10萬(wàn)噸水平。國(guó)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(guó)內(nèi)雙拉生產(chǎn)線也在崛起，也有幾家可以自主設(shè)計(jì)、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(gè)人認(rèn)為，今后雙向拉伸薄膜技術(shù)的發(fā)展方向具有以下特點(diǎn)：
1.向薄型膜、厚型膜發(fā)展
3μ以下或150-300μ的厚膜有相當(dāng)大的發(fā)展空間，特別是厚膜的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大，如液晶顯示器及等離子顯示裝置的保護(hù)屏膜對(duì)PET厚膜需用量相當(dāng)大，值得關(guān)注。 太陽(yáng)膜、防爆膜在汽車和建筑物方面的應(yīng)用也日益廣泛，也使得厚膜市場(chǎng)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(shè)計(jì)特種薄膜雙拉生產(chǎn)線 鋰離子電池隔膜、光學(xué)功能薄膜等高端功能性產(chǎn)品需要對(duì)傳統(tǒng)的雙向拉伸技術(shù)進(jìn)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(yīng)用的生產(chǎn)效率，有的廠商更開(kāi)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(yīng)企業(yè)ERP系統(tǒng)和提升工藝過(guò)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(guò)上下工藝過(guò)程的數(shù)據(jù)比對(duì)分析，實(shí)現(xiàn)加工工藝過(guò)程的智能診斷。
比如：通過(guò)對(duì)不同位置的連續(xù)測(cè)厚儀采集海量的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)擠出、鑄片和拉伸等關(guān)鍵工藝過(guò)程的缺陷診斷。
距離智能工廠（無(wú)燈車間）近一步之遙：本質(zhì)而言，雙向拉伸工藝是一個(gè)不算復(fù)雜的流程制造過(guò)程，目前主生產(chǎn)線、配套設(shè)備和公共工程設(shè)施各自的自動(dòng)化程度已經(jīng)很高，我們只需要對(duì)關(guān)鍵幾個(gè)工序進(jìn)行革新，建立新的工藝規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，相信實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人工廠并不困難，現(xiàn)在只是看誰(shuí)能成功邁出這關(guān)鍵的一步。
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