双向拉伸聚酯（PET）薄膜生产工艺技术

1.关于聚酯拉伸形变的基本特点

由于聚酯的玻璃化温度较高，通过骤冷可使得结晶度近于0，所以它与聚丙烯的拉伸采用的工艺温度和特点不同，是在无定型状态拉伸，工艺温度是在 t_g~ t_g +15 ℃，而不在晶态拉伸。因此，有关拉伸时球晶变形和破坏的理论，在聚酯双向拉伸制膜工艺中不适用，若厚片中含有球晶，因拉伸的条件只是适于无定形的，所以一般不会使它变形。

拉伸形变过程是放热过程。拉伸常伴着分子链的取向，有序程度增加，因此拉伸后的聚酯结晶时，诱导期很短，若不急冷，则其结晶度将上升。拉伸使分子链伸展和解缠，同时拉伸过程中还存在着热运动，使伸展链回复为卷曲的过程(回缩)，当回缩的速度与拉伸形变的速度相等时，实际上对分子链没有拉伸作用，此时宏观上只是拉薄、拉细而已。

2.拉伸和取向的一些关系及取向的表征

拉伸形变过程大致可分为3个阶段，可用应力--应变曲线来表示，如图1。

①开始形变--屈服 (近年有人认为PET的应力--应变曲线的这点不是屈服点)；

②屈服--应力加速上升点；

③应力快速上升点--断裂。

应用应力--应变曲线与温度试样结晶度关系，可得到对纵拉伸工艺有用的参考数据。例如：关于厚片结晶度应小于3％的要求，便是从中得出的一个重要结果。一般情况下，在一定的温度下进行恒温拉伸时，随拉伸比和拉伸速度的增大，取向程度增加；随拉伸温度上升，取向程度下降。应着重指出：在生产工艺过程中，车速和机械拉伸比一定的条件下，纵向拉伸后薄膜取向程度，随拉伸温度的升高而下隆。

取向程度有多种方法测定和表征，对于非晶的取向，包含基团的和大分子链的2种取向，而对生产来说，大分子链取向是主要的，大分子链取向程度最简便的测定和表征方法，是用其热收缩(t_g以上)大小来表征，例如在80 ℃水中收缩3 min，直接用其收缩值百分数(θ) 来表征：θ={( L₀—L)/L}×100％，式 中：L₀、L分别为样品热收缩前后的长度。

3、纵向拉伸工艺流程和设备

纵向拉伸工艺流程如图2所示，可分为预热、拉伸、冷却平衡3段。纵向拉伸分为多点和单点2种工艺，多点拉伸工艺现已较少采用。

3.1 预热

使厚片从冷却鼓出来的低温状态升温到拉伸温度的过程是为预热，对单点拉伸工艺，可采用加热辊或热辊加一红外加热器的方法进行预热，通常用加热辊加热到一定的温度再用红外加热器加热到拉伸温度。几种不同的预热—加热组合如图3所示。

因树脂受热膨胀，纵向的长度增加，所以从第一加热辊到最后一个，前后各辊间都须设定一定的递增量(线速度增加值)，以保证厚片能较好的紧贴加热辊面，利于传热和受热均匀。

3.2 拉伸

单点拉伸是用两个拉伸辊的速差来实现的，必须考虑的问题是：

①拉伸比一般取3.0~4. 0(聚酯的面拉伸比为10~15 )；

②拉伸点，因拉伸放热，拉伸点到快辊(冷却的) 距离很关键；

③拉伸温度应高于t ，温度高时，取向程度下降；

④拉伸速度快相当于树脂的t_g升高；

⑤如何保证沿横向取向度均衡问题；

⑥快辊的温度与纵拉后薄膜的结晶度有关；

⑦压辊的作用(尤其是拉厚型的膜)及截面形状设计。

总的要求是使纵拉后薄膜具有如下特性：

①取向程度用80 ℃热水收缩3 min的值表示时，θ为10％~15％，且沿横 向分布，除两边沿部分有差别外基本上是相等；

②结晶度10％~15％，沿横向分布均匀。要达到这个要求，并结合生产车速和成膜及膜品质指标要求，生产中采取的工艺条件是可多种组合的。

3.3 冷却平衡(松弛平衡、纵拉定型)

这一段对纵拉后薄膜的结构和性能起着调整的作用。