双向拉伸聚脂（BOPET）薄膜是世界上发展最快的热塑性塑料薄膜品种之一，自1948年英国帝国化学公司（I.C.I）和美国杜邦公司（DuPont）研制出聚脂薄膜，并于1953年实现了BOPET薄膜的工业化生产以来，经过几十年的发展，BOPET薄膜已经由原来单一的绝缘膜发展到现在的电容器用膜、包装用膜、感光绝缘膜等，生产工艺也从最简单的釜式间歇式生产法发展到多次拉伸及同步双向拉伸，产品品种也由平膜发展到多层共挤膜、强化膜及涂覆膜等。　　一、BOPET薄膜的生产工艺　　BOPET薄膜的双向拉伸可分为一次拉伸和两次拉伸，以后者应用较多。拉伸后经过热定型的薄膜，称为定型膜，不经过热定型的薄膜则为收缩膜，收缩在加热时可以快速收缩，是通过对原料进行共聚改性后投篮的薄膜，收缩率可达到50%。　　从种类上分，BOPET薄膜可分为平衡膜和强化膜。平衡膜的纵横向取向度基本相同，拉伸强度，相对热收缩率相等；强化膜纵横向的取向度不同，其中一个方向的取向度大于另一个方向的取向度，而且该方向的拉伸强度大于2.6MPa。在此，我们主要讨论两次拉伸法制成的平衡膜。　　1、BOPET薄膜的性能　　BOPET薄膜通常为无色透明、有光泽、强韧性和弹性均好的薄膜。与其他塑料薄膜相比，BOPET薄膜具有相对密度大、拉伸强度高、延伸率适中、冲击强度度、阻气性好、耐热性好和透明度高等特点。BOPET薄膜主要性能指标见表1。 表1　 BOPET薄膜主要性能指标项　　目厚度（μm）典型值测试条件测试方法物理性能密度（g/m2）所有1.39～1.40 DIN　53466纵向拉伸强度（MPa）所有20023℃，100mm/minASTM　D1882横向拉伸强度（MPa）所有20023℃，100mm/minASTM　D1882纵向断裂伸长率（%）所有10023℃，100mm/minASTM　D1882横向断裂伸长率（%）所有11023℃，100mm/minASTM　D1882纵向强性模量（MPa）所有420023℃，100mm/minASTM　D1882横向强性模量（MPa）所有420023℃，100mm/minASTM　D1882磨擦系数（动）所有0.5023℃ASTM　D1894磨擦系数（静）所有0.6023℃ASTM　D1894光学性能光泽度（%）12130测试角度45°ASTM　D245719130测试角度45°ASTM　D245723130测试角度45°ASTM　D245736130测试角度45°ASTM　D2457雾度（%）122.5 ASTM　D1003192.6 ASTM　D1003233.0 ASTM　D1003363.5 ASTM　D1003透光率（%）1291 ASTM　D10031991 ASTM　D10032390 ASTM　D10033690 ASTM　D1003              热性能纵向伸缩率（%）所有1.5 ASTM　D1204横向伸缩率（%）所有1.0 ASTM　D1204表面张力（mN/m）所有处理面56，非处理面41 ASTM　D2578　　2、制膜的工艺流程　　原料→混配→干燥→挤出铸片→纵向拉伸→横向拉伸→测厚→牵引收卷→分切　　PET作为一种高分子聚合物，具有如下特点：　　（1）具有玻璃态（临界温度一般为67℃）、高弹态（介于熔融温度Tm和玻璃化温度Tg之间）、黏流态（临界温度一般为260℃）三种状态。　　（2）在进行定向拉伸后，薄膜的拉伸强度、模量明显增加，一般来说，拉伸薄膜的拉伸强度要比未拉伸薄膜的强度高3～5倍，冲击强度和耐弯曲性增大，耐寒、耐热性提高，表面光泽度提高，电绝缘性能提高。　　（3）产品的拉伸取向是在高弹态下进行的。　　下面对制膜工艺作简单介绍。　　（1）选料　　我国可以生产膜级聚酯切片的厂家主要有仪征化纤、辽化、燕化、天化等企业，年产量在25万吨左右。　　生产包装用BOPET薄膜的原料一般选用超有光聚酯切片，但如果纯用超有光聚酯切片，制得的薄膜会因为表面发黏而导致无法收卷，因此必须加入抗黏剂，即所谓的母料切片（也称为添加剂切片）。添加剂的种类很多，常用的有SiO2、CaCO3、AI2O3、高岭土等。　　（2）混配　　添加剂切片和超有光聚酯切片需要进行混配，对于A－B－A结构的三层共挤设备来说，混配在表层进行即可，一般添加剂的含量控制在400～900ppm。　　（3）干燥　　原料在混配完成后即可进入干燥器进行干燥。由于PET分子结构中含有酯基，对水分非常敏感，在高温下极易发生水解反应，使分子量下降。同时，在加工过程中，水分的存在将会导致气泡产生。所以，必须对原料进行干燥处理，要求干燥后的水分含量控制在30～50ppm以下。　　（4）挤出铸片　　干燥后的原料即可进入熔融挤出机和计量泵进行定量挤出，为了防止杂质进入铸片系统而影响挤出铸片质量，在计量泵后至少要安装一台过滤器，滤除杂质。过滤后的熔体在经过模头后由冷却辊进行急速冷却，快速跃过结晶区而达到玻璃化温度Tg以下，并形成薄膜厚片。　　为了更好地使熔体贴附于冷却辊上，BOPET薄膜生产线都是采用静电吸附的方式，即在熔体和冷却辊之间施加一个外电场，以电极丝为负极、铸片辊为正极（地极），薄膜置于该高压静电场中，两边因静电感应而产生极性相反的电荷（上正下负），于是电极和铸片辊都会对它产生吸引力。由于薄膜和铸片辊表面的距离远小于和电极的距离，因此铸片辊对薄膜的吸引力要远大于电极对薄膜的吸引力，因此薄膜就被紧紧地吸附在辊面上。　　（5）纵向拉伸　　制得的薄膜厚片将被立即送入纵拉机组（MDO）进行纵向拉伸。由于PET为线性大分子，分子链的两端各有一个羟基，中间每个单元链都有笨环通过酯基与乙基相连，没有大的支链，因此分子线性好，易于沿着纤维拉伸方向取向而平行排列。在经过拉伸后，物理强度能够沿着拉伸方向大幅增加。纵向拉伸是通过滚筒的速度差，使得厚片在快辊和慢辊之间形成拉伸。　　纵向拉伸工艺的关键在于拉伸温度和拉伸比的选择和控制。拉伸温度偏高，薄膜厚片容易被拉伸，同时分子链段的活动能力加剧，反而会破坏取向；拉伸温度偏低，拉伸应力变大，薄膜厚片会在拉伸点打滑，造成拉伸不均，导致厚度公差变大。实践证明：拉伸温度在80～90℃时，无定型厚片的拉伸功率最小，因此纵向拉伸温度一般控制在此范围内。另外，对于单点拉伸的纵拉机组，拉伸比一般控制在3.0～3.85。　　（6）横向拉伸　　纵向拉伸完成后即进入横拉机组（TDO）进行横向拉伸，对二次拉伸的平衡膜来说，横拉机组还负担着热处理的任务，因此横拉机组一般包括预热、拉伸、热定、冷却四个工艺段。横拉机组包括烘箱、链条、链铗、链轨、加热冷却系统、润滑系统和外部通风系统等装置。烘箱通过风机将加热后的空气送至不同的工艺段，形成静压风场，根据工艺的设定达到所需温度。纵拉后的薄膜厚片送至转动的链铗内，通过链轨宽度的变化达到横向拉伸的目的。由于预热、拉伸、热定型和冷却都是在一个烘箱内的，因此横向拉伸工艺参数的设定要考虑烘箱的长度、生产速度，以及热风传导和烘箱的保温情况，一般要求吹到薄膜上下表面的风温、风压和风速一致，且各区温度不能相互影响，夹子温度要尽量低。热定型的目的是消除拉伸中产生的内应力，从而制得热稳定性好、收缩率小的薄膜。　　（7）测厚　　从横拉机组出来的薄膜不能直接收卷，需要利用测厚仪对薄膜的横向厚度进行控制。测厚仪在线测量薄膜的厚度，将结果反馈到计算机，计算机控制模头的热膨胀螺栓做出相应的变化，达到自动控制厚度的目的。　　（8）牵引收卷　　由于包装用薄膜一般要求具有较高的表面张力，因此在牵引处还设置了电晕处理机。通过高压电弧将薄膜表面打毛，同时高压放电产生臭氧，在薄膜表面形成极性基团，提高薄膜的表面张力，使得其更适应镀铝或印刷工艺。　　另外，在牵引处还安装了一个切边装置，这是因为在横向拉伸过程中，靠近链铗处的薄膜不能被充分拉伸，此处的薄膜较厚，因此要利用切边装置将这部分边料切掉。切下来的边料通过粉碎机送至回收造粒机进行造粒，被二次回收利用。　　收卷机现在一般采用中心收卷张力和压力，以保证收卷端面平整，松紧一致。　　（9）分切　　根据客户的需要，收卷之后的薄膜可通过分切机分切成不同宽度规格的小卷，打包后就成为最终的产品。分切是最后一道工序，主要工艺根据不同厚度、规格的大膜卷，设定相应的速度、压力、张力等工艺参数，保证分切后的小卷符合要求。$分页符$ 　　二、BOPET薄膜在包装领域的应用　　在包装方面，BOPET薄膜可用于加工复合包装、真空镀铝包装、卡纸转移膜等，还可用于激光防伪膜、金拉线、金银线等，用量最大的当属印刷复合包装和真空镀铝包装。包装用BOPET薄膜的厚度范围在10～36μm之间，而其中最为常用的是12μm的BOPET薄膜。　　1、印刷复合用BOPET薄膜　　BOPET薄膜能够与各种材料进行干式复合，也可通过流延方式与PE、EVA等进行复合。　　（1）对BOPET薄膜的要求　　① 要有较高的模量，能承受较大的张力，满足精密印刷和套印的要求。BOPET薄膜的拉伸张力较大，能实现高速印刷。　　② BOPET薄膜的表面张力要高，保证印刷油墨在其上附着牢固，特别是为了适应浅网印刷，一般要求BOPET薄膜的表面张力达到52mN/m以上，最高达到58mN/m。　　③ 添加剂的选择。加工BOPET薄膜时通常采用SiO2作为抗粘连剂，由于SiO2中的硅氧键具有较强的极性，且SiO2粒子表面常吸附有一定的化合水和羟基，因此SiO2粒子具有较高的表面能。裸露在薄膜表面的SiO2粒子有助于增加薄膜表面的极性，有利于提高印刷油墨在其上的附着牢度。　　④ 要求BOPET薄膜厚度均匀，平均厚度公差应小于2%。　　⑤ 静电小。静电不仅影响印刷牢度，还会导致薄膜粘连、吸尘等。　　⑥ 薄膜表面不能有油污、灰尘、低分子物等污染物，否则会在薄膜表面形成薄弱界面层，影响油墨的附着，造成印刷后的脱墨现象。　　（2）印刷BOPET薄膜的表面改性　　BOPET薄膜具有一定的极性，但是其极性相对较低，即便经过了电晕处理，也不能采用水性油墨进行印刷，故现在国内一般使用溶剂型油墨印刷。但是，出于环保方面的考虑，采用水性油墨印刷将是今后的发展趋势。为了能在BOPET薄膜上进行水性油墨印刷，必须对BOPET薄膜表面进行改性。　　常用的方法是在其表面涂布一层化学涂层，如水溶性共聚脂、丙烯酸这些含有极性的化学物质。在薄膜生产线的纵拉机组和横拉机组之间增加一个涂布机，利用凹印版滚筒将这些化学物质涂在薄膜上，经定型后即形成化学涂布膜，就可以用于水性油墨印刷。　　2、真空镀铝用BOPET薄膜　　真空镀铝用的BOPET薄膜要求具有高光泽、低雾度等特点。　　（1）聚酯镀铝薄膜的优点　　① 具有极佳的金属光泽和良好的反射性，给人一种富丽华贵的感觉，用做商品包装可以起到美化商品、提高商品档次的作用。　　② 具有优良的阻气性、阻湿性、遮光性和保香性，不但对氧气和水汽有很强的阻隔性，而且几乎可以阻隔所有的紫外线、可见光和红外线，故可延长内容物的保存期。因此，对于食品，药品以及其他一些需要较长保存期的物品来说，采用聚酯镀铝薄膜作为包装是一种理想的选择。　　（2）在镀铝基膜表面涂布化学涂层　　对于经过电晕处理的镀铝基膜来说，如果有水或者经过一段时间之后，其电晕效果就会消失，表现为表面张力下降。如果在薄膜表面涂上一层防水型的化学涂层，彻底BOPET薄膜改变的表面性质，将有利于镀铝层在其表面的附着，并且能够克服由于PET蠕变而产生的镀铝层迁移。　　有关资料表明：普通镀铝膜的镀铝层存在大量的纹隙和空隙，镀铝层的致密度差。这是由于在镀铝过程中BOPET薄膜薄膜在张力、温度的作用下产生拉伸形变，收卷后PET蠕变恢复而产生的结果。当镀铝膜与其他材料复合后，黏合剂分子会通过这些空隙渗入镀铝层和BOPET薄膜界面，严重降低两者的附着牢度，从而造成镀铝层迁移。若在BOPET薄膜表面上先涂布一层化学涂层，再进行真空镀铝，介于镀铝层和薄膜之间的化学涂层能够起到缓冲层的作用，使得BOPET蠕变产生的应力在化学涂层得到释放，从而减小了对镀铝层的破坏，镀铝层的致密度大大提高，复合以后黏合剂分子无法通过空隙渗入镀铝层和薄膜界面。　　在涂布化学涂层时，应选择与镀铝基膜、铝层的界面结合牢度好的涂层材料，涂布时添加流平剂以增强涂布的均匀性，使得制得的BOPET薄膜镀铝后的剥离强度高，镀铝层不会向其他层迁移。     另外，随着制膜技术和复合包装技术的发展，国外已经利用共聚改性的手段制出了可热封的BOPET薄膜，该项技术已日渐成熟。我们相信，在不远的将来，BOPET薄膜将在软塑包装领域得到更加广泛的应用。  转载自：《印刷技术》