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聚酯薄膜是以優(yōu)質(zhì)的纖維級(jí)聚酯切片(粘度為0.64)為主要原料,采用先進(jìn)的工藝配方,經(jīng)過(guò)干燥、熔融、擠出、鑄片和拉伸制成的高檔薄膜。
聚酯薄膜雙向拉伸又可以分為一次拉伸和兩次拉伸,比較多的采用后者,也就是使用擠出-縱橫逐次拉伸法。拉伸的溫度通常都是在聚酯的玻璃化溫度以上和熔點(diǎn)溫度以下,拉伸后的膜經(jīng)過(guò)熱定型,使得分子排列稱為固定的,稱為定型膜;不經(jīng)過(guò)熱定型,分子排列不固定的,則為收縮膜,這種膜加熱時(shí)可以快速收縮。根據(jù)生產(chǎn)聚酯薄膜所采用的原料和拉伸工藝不同可分為以下兩種: 1、雙向拉伸聚酯薄膜(簡(jiǎn)稱BOPET),是利用有光料(也稱大有光料,即是在原材料聚酯切片中添加鈦白粉,經(jīng)過(guò)干燥、熔融、擠出、鑄片和縱橫拉伸的高檔薄膜,用途廣泛。 2、單向拉伸聚酯薄膜(簡(jiǎn)稱CPET),是利用半消光料(原材料聚酯切片中沒(méi)有添加鈦白粉),經(jīng)過(guò)干燥、熔融、擠出、鑄片和縱向拉伸的薄膜,在聚酯薄膜中的檔次和價(jià)格最低,主要用于藥品片劑包裝。由于使用量較少,廠家較少大規(guī)模生產(chǎn),大約占聚酯薄膜領(lǐng)域的5%左右,我國(guó)企業(yè)也較少進(jìn)口,標(biāo)準(zhǔn)厚度有150μm。
根據(jù)取向度的異同和性能,聚酯薄膜可以分為平衡膜和強(qiáng)化膜。平衡膜是縱橫兩向取向基本相同,拉伸強(qiáng)度、相對(duì)熱收縮率相等;通常人們把兩個(gè)方向的拉伸強(qiáng)達(dá)到2.7~3Mpa時(shí),就稱為超級(jí)平衡膜。強(qiáng)化膜是縱橫兩個(gè)方面中其中一個(gè)方向的取向度大于另一個(gè)方向的取向度,而且該方向的拉伸強(qiáng)度大于2.6MPa的稱為強(qiáng)化膜;拉伸強(qiáng)度大于4Mpa的,則稱為超級(jí)強(qiáng)化膜。
由于聚酯薄膜的特性決定了其不同的用途。不同用途的聚酯薄膜對(duì)原料和添加劑的要求以及加工工藝都有不同的要求,其厚度和技術(shù)指標(biāo)也不一樣;另外,只有BOPET才具有多種用途,因此根據(jù)用途分類的薄膜都是BOPET。可分為以下幾種:
1、電工絕緣膜。由于其具有良好的電器、機(jī)械、熱和化學(xué)惰性,絕緣性能好、抗擊穿電壓高,專用于電子、電氣絕緣材料,常用標(biāo)準(zhǔn)厚度有:25μm、36μm、40μm、48μm、50μm、70μm、75μm、80μm、100μm和125μm(微米)。其中包括電線電纜絕緣膜(厚度為25-75μm)和觸摸開(kāi)關(guān)絕緣膜(50-75μm)。
2、電容膜。具有拉伸強(qiáng)度高、介電常數(shù)高,損耗因數(shù)低,厚度均勻性好、良好的電性能、電阻力大等特點(diǎn),已廣泛用于電容器介質(zhì)和絕緣隔層。常用標(biāo)準(zhǔn)厚度有3.5μm、3.8μm、4μm、4.3μm、4.8μm、5μm、6μm、8μm、9μm、9.8μm、10μm、12μm。
3、 護(hù)卡膜。具有透明度好、挺度高、熱穩(wěn)定好、表面平整優(yōu)異的收卷性能、均勻的縱橫向拉伸性能,并具有防水、防油和防化學(xué)品等優(yōu)異性能。專用于圖片、證件、文件及辦公用品的保護(hù)包裝,使其在作為保護(hù)膜燙印后平整美觀,能保持原件的清晰和不變形。常用標(biāo)準(zhǔn)厚度有10.75μm、12μm、15μm、25μm、28μm、30μm、36μm、45μm、
55μm、65μm、70μm,其中15μm以上的主要作為激光防偽基膜或高檔護(hù)卡膜使用。
4、通用膜。具有優(yōu)異的強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性、耐寒性及化學(xué)穩(wěn)定性,廣泛用于復(fù)合包裝、感光膠片、金屬蒸鍍、錄音錄像等各種基材。具體有以下幾種:
①半強(qiáng)化膜。最主要的特點(diǎn)是縱向拉伸強(qiáng)度大,在較大的拉力下不易斷裂,主要用于盒裝物品的包裝封條等。常用標(biāo)準(zhǔn)厚度有20μm、28μm、30μm、36μm、50μm。
②燙金膜。最大特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度和透明度好,熱性能穩(wěn)定、與某些樹(shù)脂的結(jié)合力較低。主要適合高溫加工過(guò)程中尺寸變化小或作為轉(zhuǎn)移載體的用途上。常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)厚度為9μm、12μm、15μm、19μm、25μm、36μm。
③印刷復(fù)合包裝膜。主要特點(diǎn)是透明性好、抗穿透性佳、耐化學(xué)性能優(yōu)越、耐溫、防潮。適用于冷凍食品及食品、藥品、工業(yè)品和化妝品的包裝。常用標(biāo)準(zhǔn)厚度為12μm、15μm、23μm、36μm。
④鍍鋁膜。主要特性是強(qiáng)度高、耐溫和耐化學(xué)性能好、有良好的加工以及抗老化性能,適當(dāng)?shù)碾姇炋幚?,使得鋁層和薄膜的附著更加牢固。用于鍍鋁后,可廣泛用于茶葉、奶粉、糖果、餅干等包裝,也可作為裝飾膜如串花工藝品、圣誕樹(shù);同時(shí)還適用于印刷復(fù)合或卡紙復(fù)合。常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)厚度有12μm、16μm、25μm、36μm。
⑤磁記錄薄膜。具有尺寸穩(wěn)定性好,厚度均勻,抗拉強(qiáng)度高等特點(diǎn)。適用于磁記錄材料的基膜和特殊包裝膜。包括錄音錄像帶基(常用標(biāo)準(zhǔn)厚度有9-12μm)和黑色膜(常用標(biāo)準(zhǔn)厚度有35-36μm)。
不同廠家根據(jù)聚酯薄膜的質(zhì)量可又不同的分類名稱,我國(guó)廠家一般分為優(yōu)等品、一級(jí)品和合格品,而國(guó)外廠家一般都分為A級(jí)品、B級(jí)品和C級(jí)品。一般廠家所銷售的產(chǎn)品中A級(jí)品占97-98%,B級(jí)品只占2-3%,C級(jí)品即是不合格品,不上流通領(lǐng)域銷售。主要原因是原料價(jià)格高,一般廠家將其回爐重新作為原料使用,或者將其作為短纖賣(mài)給紡織廠作紡織原料。國(guó)外廠家有時(shí)也將每季度或每半年的庫(kù)存薄膜當(dāng)B級(jí)品出售,此做法是東南亞國(guó)家一些廠家的一貫做法,目的是減少庫(kù)存。
聚酯薄膜通常為無(wú)色透明,有光澤,強(qiáng)韌性和彈性均好的薄膜。與其他塑料薄膜相比,具有相對(duì)密度大、拉伸強(qiáng)度高,延伸率適中,沖擊強(qiáng)度大,透氣性小,耐熱性好和透明度高等特點(diǎn)。 目前,市場(chǎng)上的聚酯薄膜大多數(shù)都是單層結(jié)構(gòu)的薄膜。而生產(chǎn)這些薄膜所用的原料,基本上分以下三部分組成:一是空白切片(不含改性和其他添加劑的聚酯樹(shù)脂);二是母切片(含有高濃度添加劑的聚酯樹(shù)脂);三是回收切片。
原料切片的質(zhì)量對(duì)聚酯薄膜的性能有直接的影響,一般可通過(guò)控制切片的特性粘度、熔點(diǎn)、二甘醇、水分、灰份、羧基、凝聚粒子等參數(shù)來(lái)保證聚酯薄膜的性能。
而用戶在使用纖維級(jí)大有光切片加工BOPET過(guò)程中,存在拉膜慢、薄膜色澤發(fā)灰、薄膜表面不光滑等問(wèn)題。開(kāi)發(fā)膜用PET光片專用基料,在技術(shù)上主要是通過(guò)優(yōu)化工藝,調(diào)整添加劑用量,實(shí)現(xiàn)對(duì)特性粘度、DEG及色值的控制。
下表為普通大有光切片和膜用聚酯專用基料質(zhì)量指標(biāo)的對(duì)比。
膜用聚酯專用基料經(jīng)使用后,在拉膜成型性能和薄膜透明度、色澤方面有了較大改善。下一步開(kāi)發(fā)添加一定含量無(wú)機(jī)物的膜用切片,提高拉膜速率,進(jìn)一步提高樹(shù)脂基料的加工性能。
聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯(PTT)是20世紀(jì)90年代末國(guó)際上開(kāi)發(fā)成功的一種極具發(fā)展前途的新型聚酯材料,它是由對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)或?qū)Ρ蕉姿幔≒TA)和1,3-丙二醇(1,3-PDO)聚合而得的聚酯樹(shù)脂。PTT具有良好的加工性能、電氣性能、機(jī)械性能和尺寸的穩(wěn)定性,可廣泛應(yīng)用于合成纖維和工程塑料領(lǐng)域,1998年被美國(guó)評(píng)為六大石化新產(chǎn)品之一。PTT和PET同屬聚酯一族,兩者具備共混改性的條件。當(dāng)PET添加適量PTT熔融共混,可改善膜用PET的后加工性能及成品膜的機(jī)械性能,因此,PET/PTT共混已受到國(guó)內(nèi)外膜用聚酯原料研究領(lǐng)域的關(guān)注。
觀察不同配比的DSC熱譜圖,發(fā)現(xiàn)都只有一個(gè)介于PET和PTT玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之間的Tg峰。根據(jù)Tg法對(duì)共混體系相容性的判斷:相容體系①只有一個(gè)Tg;②Tg1 PTT與PET在分子構(gòu)象上只差了一個(gè)碳原子,在晶態(tài)結(jié)構(gòu)上與PET存在較大的差異。PTT的機(jī)械力學(xué)性能主要由亞甲基的內(nèi)旋轉(zhuǎn)和分子間力等因素決定的,PTT中的亞甲基呈螺旋排列方式,其晶格堆積卻比PET的要疏松得多。因此相對(duì)PET而言, PTT具有良好的透明性、耐熱性和加工性等特點(diǎn),可用作薄膜。據(jù)日本公開(kāi)專利報(bào)道,經(jīng)改性的PTT可用于制作耐熱容器,磁記錄盤(pán)以及需要透明性好的包裝薄膜等。
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),聚酯瓶回收已成為環(huán)保界關(guān)注的問(wèn)題。聚酯瓶外包裝膜多為PE或其它高分子熱收縮膜,需分瓶體和外包裝膜兩道回收工藝,且外包裝膜不能再利用,大大增加了聚酯瓶回收成本。目前國(guó)內(nèi)PTT尚未工業(yè)化,價(jià)格較高。因此通過(guò)開(kāi)發(fā)PET/PTT共混聚酯加工成外包裝薄膜,將減少一道回收工藝,大大降低回收成本,具有良好的社會(huì)效益。
通過(guò)在對(duì)苯二甲酸和乙二醇的聚合過(guò)程中引入第三共聚單體,破壞整個(gè)分子結(jié)構(gòu)的有序?qū)ΨQ性,從而破壞其結(jié)晶性能,得到結(jié)晶度大大降低甚至得到完全非晶的PET,從而使產(chǎn)品具有優(yōu)良的透明性。通過(guò)用CHDM替代部分EG或者用IPA替代部分TPA進(jìn)行改性PET的生產(chǎn),使產(chǎn)品獲得優(yōu)異的透明度,同時(shí)可以提高產(chǎn)品的玻璃化溫度,改善其使用時(shí)的耐溫性能,還降低了熔點(diǎn),從而降低了加工溫度,改善加工成型性,有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。
PETG的物理特性為非晶體,100%無(wú)定形,常溫下為球狀小顆粒,同扁平(或圓柱)狀小顆粒相比具有更市制容積密度,更容易擠壓輸出,熔點(diǎn)可達(dá)到220℃,玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為88℃,除具有耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性的特點(diǎn),還具有優(yōu)越的光學(xué)性能(高透光性、高光滑和低光暈)、突出的可印刷性、高韌性、高強(qiáng)度、易加工定型的綜合特性,冷狀態(tài)沒(méi)有應(yīng)力白。
PETG可專門(mén)應(yīng)用于高性能收縮膜,有大于70%的最終收縮率,可制成復(fù)雜外形容器的包裝,具有高吸塑力,高透明度,高光澤,低霧度,易于印刷,不易脫落,存儲(chǔ)時(shí)自然收縮率低,應(yīng)用于飲料瓶、食品和化妝品包裝、電子產(chǎn)品標(biāo)簽,一改傳統(tǒng)包裝膜不透明或包裝效果差的缺點(diǎn)。PETG易于加工、可回收使用及環(huán)保等性能,更符合了現(xiàn)代生產(chǎn)商家的要求。目前消費(fèi)者對(duì)商品的外表包裝要求越來(lái)越高,這就使化妝品包裝設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要。要達(dá)到美觀、質(zhì)感良好及經(jīng)久耐用,對(duì)設(shè)計(jì)者提出了很高要求,而PETG的良好加工性能使設(shè)計(jì)構(gòu)思成為了可能。
2005年我國(guó)的BOPET膜消費(fèi)水平平均為245克/人,日本平均為2500克/人,全球平均為260克/人。如中國(guó)人均消費(fèi)水平達(dá)到全球人均水平,則我國(guó)的BOPET膜的市場(chǎng)需求將達(dá)到30萬(wàn)噸/年以上。根據(jù)國(guó)內(nèi)聚酯產(chǎn)能統(tǒng)計(jì),1999年我國(guó)薄膜用聚酯產(chǎn)量為9萬(wàn)噸,2001年為10萬(wàn)噸,2003年為20萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2006年我國(guó)BOPET產(chǎn)能為57萬(wàn)噸。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人均消費(fèi)水平將會(huì)有所增加。另一方,如果能夠適當(dāng)調(diào)整行業(yè)方向,用BOPET代替常規(guī)的PP、PVC膜,相信薄膜用聚酯市場(chǎng)還有很大的空間。
膜用聚酯切片專用料的生產(chǎn)在我國(guó)仍然處于起步階段,現(xiàn)在聚酯薄膜生產(chǎn)商一般采用在纖維級(jí)切片中添加母粒的方式進(jìn)行,這樣既增加了生產(chǎn)成本,也影響了薄膜的開(kāi)口性,更主要的是不能適應(yīng)高速拉膜的需要。隨著聚酯薄膜應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬和交互滲透,膜用聚酯原料品種不斷豐富化,以錄像切片、錄音切片、普通包裝切片、高透明切片、電容切片、超高速拉膜切片等專用料的出現(xiàn),逐漸替代了母粒添加制膜方式。開(kāi)發(fā)膜用聚酯將進(jìn)一步增強(qiáng)上海石化聚酯技術(shù)實(shí)力,有利于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整,為上海石化在激烈的聚酯行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中開(kāi)辟一條出路。相信在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持、宏觀經(jīng)濟(jì)背景好的條件下,我國(guó)聚酯薄膜的發(fā)展空間將十分巨大,作為原料膜用聚酯開(kāi)發(fā)市場(chǎng)前景廣闊。