雙向拉伸聚酯轉(zhuǎn)移膜生產(chǎn)控制研究

郭 申 曾麗平

（山東健元春包裝材料股份有限公司）

技術(shù)發(fā)展方向——技術(shù)研究

雙向拉伸聚酯轉(zhuǎn)移膜生產(chǎn)控制研究

郭 申 曾麗平

（山東健元春包裝材料股份有限公司）

本文通過對聚酯煙包轉(zhuǎn)移膜關(guān)鍵質(zhì)量因素進(jìn)行研究，就轉(zhuǎn)移膜生產(chǎn)過程存在的主要問題耐溫性、潔凈度、靜電進(jìn)行分析并提出質(zhì)量改進(jìn)措施。

聚酯轉(zhuǎn)移膜 熱收縮 潔凈度 靜電

雙向拉伸聚酯薄膜（BOPET）一個應(yīng)用領(lǐng)域在轉(zhuǎn)移方面，主要集中在在燙金、激光全息模壓、煙包熱轉(zhuǎn)移領(lǐng)域［1］，當(dāng)前聚酯薄膜加工企業(yè)有約50多家，其中生產(chǎn)轉(zhuǎn)移膜的企業(yè)也占到總數(shù)的25．45%。產(chǎn)能約占總產(chǎn)能的14%左右，轉(zhuǎn)移膜作為一種中間載體，由于其用途不同，因此其產(chǎn)品質(zhì)量要求存在差異［2］。其中煙包轉(zhuǎn)移基膜的質(zhì)量要求最高，生產(chǎn)加工難度較大，是聚酯薄膜企業(yè)提高產(chǎn)品檔次的試金石，越來越受到聚酯薄膜加工企業(yè)的重視。

1．聚酯轉(zhuǎn)移膜的制備及表征

煙包轉(zhuǎn)移膜規(guī)格目前以12-15um為主，具有耐溫性好、熱收縮率低、潔凈度好、低靜電殘留的特點(diǎn)。

聚酯薄膜生產(chǎn)的一般工藝流程為：聚酯→擠出鑄片→縱向拉伸（MDO）→橫向拉伸（TDO）→牽引收卷→分切→包裝。

2．TDO（橫拉區(qū)）工藝參數(shù)

煙包轉(zhuǎn)移基膜除了原材料之外，影響煙包轉(zhuǎn)移膜效果的主要是TDO區(qū)的影響，表觀即薄膜橫向方向的厚度、熱收縮大小及其均勻性、拉伸強(qiáng)度及彈性模量、膜面潔凈度，對于橫拉區(qū)（TDO）的研究。具體包括橫拉區(qū)的各區(qū)溫度及風(fēng)量大小及均勻性、鏈軌寬度及其對稱性、預(yù)熱及冷卻段低聚物和油污的清除等。在這里以煙包轉(zhuǎn)移基膜為例進(jìn)行研究。

2．1 薄膜在拉伸過程偏移控制

薄膜在橫拉過程中，拉伸是否偏移是評價薄膜拉伸工藝的一個重要參考指標(biāo)，這種偏移影響因素很多，主要有設(shè)備、工藝變化引起的偏移兩種。通常情況下，在橫拉入口鑄片中心、鑄片邊緣各20-40cm處劃線，把鑄片分成四塊（a，a’，b，b’），在大母卷上觀察劃線處的偏移情況來確認(rèn)TDO拉伸過程的偏移狀況，俗稱“對中劃線”，如附圖1。

圖1．薄膜拉伸偏移對中劃線

在做對中劃線的過程時，一定要確認(rèn)TDO各區(qū)段鏈軌無脫落、鏈軌調(diào)整正常，在此前提下，經(jīng)過試驗(yàn)證明，通常偏移量超過2cm以上，就需要查找原因進(jìn)行處理。

可能的原因主要有：①各區(qū)溫度有無異常、風(fēng)溫風(fēng)量是否均勻；②TDO入口鑄片擺動有無異常；③風(fēng)機(jī)是否正常；④頻繁調(diào)整的鏈寬（譬如TDO出口鏈軌）是否有脫軌現(xiàn)象；⑤兩側(cè)鏈條運(yùn)行正常；⑥濾網(wǎng)或?yàn)V袋有無堵塞；⑦車間TDO出入口風(fēng)壓是否穩(wěn)定；⑧風(fēng)箱管道有無密封不嚴(yán)漏風(fēng)漏氣狀況；⑨設(shè)備基礎(chǔ)是否穩(wěn)固；⑩設(shè)備中心是否在一條中心線上等。

2．2 薄膜橫向熱收縮均勻性的主要影響因素

理想狀態(tài)下，薄膜在橫向方向上的耐溫性的橫量指標(biāo)是橫向方向熱收縮的大小及均勻性，考慮到后續(xù)煙包轉(zhuǎn)移膜客戶的加工特點(diǎn)，橫向的熱收縮一般控制在0以下，且橫向方向的熱收縮越均勻越好，而在實(shí)際生產(chǎn)過程中薄膜在橫向方向上的熱收縮有較大差異，主要受橫向方向的溫度、生產(chǎn)車速、風(fēng)速、鏈軌寬度等因素的影響素，鏈軌寬度是橫拉拉伸比的直接反應(yīng)，高宏保［3］等人對此已有深入研究在此不再贅述。

2．2．1 溫度的影響

選擇一個合適的TDO定型區(qū)溫度對聚酯薄膜的耐溫性非常重要，對TDO定型區(qū)的溫度提升1℃對縱向／橫向方向熱收縮的影響（OS側(cè)→DS側(cè)）見圖2。

圖2 溫度變化對熱收縮的影響

在薄膜的橫向方向上均勻測8個點(diǎn)（從OS側(cè)到DS側(cè)），通過圖2．可以得知，在風(fēng)量、鏈軌寬度一定的情況下，TDO區(qū)溫度均升1℃，縱向熱收縮降低0．225%，橫向熱收縮降低0．15%。

2．2．2 車速的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇一個合適的TDO車速，也比較關(guān)鍵，速度不僅對薄膜的潔凈度影響很大，在溫度、風(fēng)量、鏈寬一定的情況下，圖3是車速提升10m／min下的熱收縮情況。

圖3 車速變化對熱收縮的影響

從圖3可以看出，在溫度、風(fēng)量、鏈寬不變的情況下，車速越快，熱收縮越大，車速提升10m／min，TD熱收縮增大0．15%，縱向方向熱收縮增加0．025%。

2．2．3 風(fēng)速的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中，選擇一個合適的TDO風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，也比較關(guān)鍵，圖4是在不同TDO風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下的熱收縮情況。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速直接的影響是風(fēng)量大小，在溫度、車速、鏈寬一定的情況下，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速每升1rpm，TD熱收縮增大0．26%，縱向方向熱收縮增加0．24%。

圖4 TDO風(fēng)速升lrpm對熱收縮的影響

其次，通過圖4．也可以看出，風(fēng)速對橫向、縱向方向的熱收縮調(diào)整明顯，并對兩個方向的熱收縮的均勻性作用明顯，說明TDO風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)大小調(diào)整比較關(guān)鍵。

通過調(diào)整TDO內(nèi)部溫度、車速、風(fēng)量大小，上述三者均對橫向方向的熱收縮具有顯著影響，風(fēng)機(jī)風(fēng)速最顯著，溫度、車速影響次之。提高溫度，熱收縮均勻性提高，提高車速、風(fēng)速，橫向方向均勻性變差。另外通過對比發(fā)現(xiàn)，溫度與車速對橫向方向的熱收縮的影響效果基本一致。

3．薄膜潔凈度的主要影響因素

煙包轉(zhuǎn)移用聚酯基膜在下游加工過程中，要求膜面無氣泡、無雜質(zhì)、無污染，這是煙包轉(zhuǎn)移用聚酯基膜可多次重復(fù)利用的基本條件，當(dāng)前煙包下游客戶要求BOPET基膜可重復(fù)3次、甚至5次以上，針對這種情況，除了氣泡是TDO之前原因所致外，薄膜加工企業(yè)需要在加工過程中，對如何解決好TDO內(nèi)部潤滑油的滴漏、低聚物甚至黃皮子是確保薄膜潔凈的關(guān)鍵。

3．1 TDO內(nèi)部潤滑油的甩漏問題

當(dāng)前在雙向拉伸薄膜中，薄膜在整個生產(chǎn)過程中都需要和設(shè)備接觸，尤其在橫拉（TDO）過程中，TDO軌道的潤滑是必不可少的，這在當(dāng)前國內(nèi)外引進(jìn)的德國布魯克納線或法國DMT線（已分拆為兩個公司）或德國多尼爾等都有相應(yīng)的潤滑系統(tǒng)，根據(jù)接觸的上述設(shè)備來看，如何保證薄膜在橫拉過程中鏈條潤滑油不甩在薄膜上，確保聚酯薄膜膜面潔凈，是薄膜制造同仁急需關(guān)注和需要克服的難題之一。

通過長期對橫拉（TDO）設(shè)備運(yùn)行的跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，甩油部位主要集中在TDO入口、TDO出口以及TDO鏈夾盒密封不嚴(yán)密的地方，當(dāng)前解決TDO潤滑甩漏主要有以下措施。

1）TDO鏈條潤滑的加油量有個最佳值，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)確定，在滿足鏈條潤滑的需求下，每小時或每天的加油量越少越好。

2）選擇高效低量潤滑油，減少潤滑油的使用量。

3）TDO出入口新風(fēng)濾網(wǎng)添加或改造，減少油氣與薄膜接觸。

4）增加TDO潤滑加油區(qū)域或點(diǎn)，提高潤滑的均勻性的同時，避免油料積碳形成堆積。

5）TDO出入口鏈條潤滑油不聚集，增加排油點(diǎn)，每次停機(jī)徹底清理。

6）TDO鏈夾盒條子及時清理，避免鏈夾盒油氣不順暢。

7）停機(jī)檢查TDO鏈夾盒密封效果。

8）TDO無潤滑軌道的出現(xiàn)給解決上述問題帶來的福音，但價格高昂，投入成本高，目前使用廠家很少。

3．2 TDO內(nèi)部低聚物清理

聚酯薄膜生產(chǎn)過程中，低聚物的產(chǎn)生有多個影響因素，既有原料的因素，也有工藝、清潔控制等因素，很多情況下是多個因素的綜合體現(xiàn)。當(dāng)前在TDO內(nèi)部，低聚物主要集聚在TDO的冷卻區(qū)，TDO預(yù)熱區(qū)次之，TDO拉伸區(qū)、定型區(qū)幾乎很少。低聚物在TDO預(yù)熱區(qū)主要是鑄片在急劇升溫過程中產(chǎn)生的，低聚物在TDO冷卻區(qū)主要是薄膜在急劇冷卻過程中產(chǎn)生，由于薄膜在TDO拉伸、定型區(qū)域溫度較高致使低聚物不易揮發(fā)出來。

當(dāng)前對于上述低聚的消除，有很多雙拉設(shè)備制造商已推出鉑金觸媒，但使用效果不是很理想，況且這些觸媒都有一定的使用壽命，大約1-2年，更換使用成本高。目前通用的辦法是定期清理風(fēng)箱低聚物，其次安裝除塵設(shè)備以及提高TDO新風(fēng)的更換效率等措施來解決。

4．靜電消除問題

薄膜在生產(chǎn)過程中不可避免會產(chǎn)生靜電，如何消除是大家比較關(guān)心的話題之一，轉(zhuǎn)移膜生產(chǎn)也不列外。一般情況下，夏季比較濕熱，靜電較小，冬季比較干燥，靜電比較大，北方產(chǎn)膜企業(yè)一定要注意靜電消除。轉(zhuǎn)移膜在下游客戶使用過程中，由于需要涂布、著色工序，薄膜靜電過大會引起涂布不均勻，影響后續(xù)轉(zhuǎn)移圖案的色澤、亮度，所以高檔轉(zhuǎn)移膜廠家比較關(guān)注基膜的靜電大小，進(jìn)廠使用之前都會對基膜靜電進(jìn)行檢測，原則上要求控制在3kv以下，最好能控制在500v以下。關(guān)于轉(zhuǎn)移膜靜電的消除，方法及相應(yīng)的設(shè)備很多，譬如靜電絲、靜電繩、靜電消除桿（器）等效果都不錯。目前大多數(shù)轉(zhuǎn)移膜生產(chǎn)廠家把靜電控制環(huán)節(jié)主要放在分切過程中，實(shí)際上在薄膜拉伸生產(chǎn)過程靜電控制也不容忽視，尤其在縱拉、牽引過程都很關(guān)鍵。平時在生產(chǎn)過程中做好定期的靜電檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

5．總結(jié)

橫向方向的耐溫性、潔凈度、靜電是影響PET轉(zhuǎn)移膜的最主要因素，在合理的加工范圍內(nèi)，溫度、車速的調(diào)整對橫向方向的熱收縮影響一致，即調(diào)整TDO溫度或生產(chǎn)車速對調(diào)整薄膜橫向方向熱收縮的效果是一樣的。調(diào)整風(fēng)速，對橫向方向的熱收縮調(diào)整最為顯著，但橫向方向熱收縮的均勻性變差明顯。如何保持薄膜的內(nèi)在及表觀潔凈度、降低薄膜靜電，這些指標(biāo)的解決都需要加強(qiáng)生產(chǎn)車間各個環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)管理，吃透設(shè)備、改進(jìn)工藝，積累經(jīng)驗(yàn)，有效的提高聚酯薄膜企業(yè)對雙拉薄膜設(shè)備、工藝及現(xiàn)場潔凈度的控制的水平，提高自己的軟實(shí)力，才能產(chǎn)出高質(zhì)量、高附加值的煙包轉(zhuǎn)移用聚酯薄膜。

［1］聚酯薄膜咨詢．BOPET轉(zhuǎn)移膜簡介，NO．062015-3：93

［2］劉雪云．BOPET轉(zhuǎn)移膜，你知道多少？卓創(chuàng)咨詢．2015-01-16：15：57：34 http：／／www．chem99．com／news／16867339．html

［3］高宏保．雙向拉伸聚酯薄膜橫拉工藝研究．合成技術(shù)及應(yīng)用，2008，23（1）：42-46

Study of production process control of BOPET transfer film

Guo Shen Zeng Liping
（Shandong Jianyuanchun packingmaterial Co．，Ltd）

The key process-control factors of cigarette transfer film were analyzed，which includes heat-shrink homogeneity，surface cleaniness，static electricity．a(chǎn)nd the improvement measureswere put forward．

polyester film heat-shrink cleanliness Static electricity