對(duì)雙向拉伸聚酯薄膜橫拉工藝的分析

郭大德　馬金壁

摘 要：采用逐次拉伸工藝，來(lái)生產(chǎn)BOPET（雙向拉伸聚酯薄膜），是基于TDO（橫向拉伸烘箱）內(nèi)對(duì)薄膜進(jìn)行多項(xiàng)工藝步驟，如熱定型以及橫向拉伸等。本文對(duì)橫向拉伸工藝技術(shù)進(jìn)行了概述，其包括橫向拉伸的特點(diǎn)、橫拉倍數(shù)，對(duì)熱定型工藝技術(shù)進(jìn)行了分析，本人能力有限，希望能幫助到相關(guān)人士。

關(guān)鍵詞：BOPET（雙向拉伸聚酯薄膜）;橫向拉伸;熱定型

工藝

引 言

橫向拉伸烘箱側(cè)面安裝兩條無(wú)端回轉(zhuǎn)鏈條，將熱空氣做為加熱介質(zhì)，通過(guò)橫向拉伸烘箱來(lái)加熱薄膜。在TDO入口處，鋏具夾住縱向拉伸的邊緣，在平行預(yù)熱段進(jìn)行預(yù)熱;橫向拉伸在擴(kuò)張角較大的拉伸區(qū)進(jìn)行;之后在平行定型區(qū)內(nèi)熱處理，促使薄膜定型;最終在冷卻區(qū)冷卻，結(jié)束薄膜橫向拉伸。

1.橫向拉伸工藝技術(shù)

1.1橫向拉伸的特點(diǎn)

使用逐次拉伸工藝來(lái)生產(chǎn)雙向拉伸聚酯薄膜，BOPET橫向拉伸具有如下特點(diǎn)：通過(guò)縱向拉伸的薄膜，沿著縱向，聚合物分子鏈的取向度較高，形成一定的結(jié)晶度;縱向拉伸薄膜存在收縮應(yīng)力，當(dāng)橫拉溫度與工藝條件發(fā)生變化時(shí)，收縮應(yīng)力隨之發(fā)生變化;相比于縱向拉伸間隙，橫向拉升間隙較大，在拉伸區(qū)域不斷增大。

1.2橫拉倍數(shù)

對(duì)于PET材料而言，橫向與縱向拉伸倍數(shù)積一般處于10到18倍之間，若倍數(shù)積較大，極容易形成破膜。當(dāng)縱向拉伸3到3.5倍之后，橫向拉伸應(yīng)低于3.5至5倍，拉伸倍率最小值應(yīng)大于PET的自然倍率，即圖1中塑性形變部分，不然橫向波動(dòng)變大。當(dāng)橫拉倍率增加時(shí)，橫向斷裂強(qiáng)度隨之增大，斷裂伸長(zhǎng)與之相反，如圖2所示。另外，將橫向拉伸倍率適當(dāng)提高，可提升薄膜的厚度均勻性，薄膜厚度對(duì)多方面使用有著較大的影響，比如后道收卷以及用戶涂覆等。

2.熱定型工藝技術(shù)

2.1松弛熱定型

松弛熱定型工藝，也就是經(jīng)過(guò)橫向拉伸之后，減少軌道的寬度，通過(guò)該工藝的作用，薄膜有較大的收縮與松弛，所以，在處于自由松弛狀態(tài)時(shí)，收縮較少，然而，有部分解取向分子鏈沒(méi)有成為結(jié)晶，故薄膜的模量相對(duì)較低，其斷裂伸長(zhǎng)較大。

2.2熱定型工藝方式及組合

為制得低收縮、強(qiáng)度較高以及高模量的薄膜，可以采用松弛與張力熱定型的組合方式，亦可采用松弛與定長(zhǎng)熱定型組合方式。聚酯取向包含結(jié)晶與大分子鏈的取向，采用松弛與張力熱定型組合方式，首先通過(guò)張力熱定型，促使大分子鏈轉(zhuǎn)變至結(jié)晶取向，結(jié)晶度隨之提高，熱收縮率因此降低，之后通過(guò)松弛熱定型，將沒(méi)有固定的大分子鏈下解取向，以便在高溫環(huán)境下，能對(duì)薄膜尺寸進(jìn)行穩(wěn)定。

2.3BOPET薄膜自伸長(zhǎng)和二次熱定型

對(duì)于雙向拉伸聚酯薄膜，當(dāng)其熱收縮率小于零時(shí)，通過(guò)熱處理之后，薄膜發(fā)生了伸長(zhǎng)，具體而言，不經(jīng)過(guò)拉伸力的作用，發(fā)生了伸長(zhǎng)，將此現(xiàn)象稱為薄膜的自伸長(zhǎng)。熱收縮現(xiàn)象類似于雙向拉伸聚酯薄膜自伸長(zhǎng)現(xiàn)象，屬于PET的宏觀體現(xiàn)。雙向拉伸聚酯薄膜的取向結(jié)晶過(guò)程與自伸長(zhǎng)現(xiàn)象有一定的關(guān)系，對(duì)于雙向拉伸聚酯薄膜自伸長(zhǎng)而言，基于取向的結(jié)晶生長(zhǎng)是其主要條件。采用逐次拉伸的工藝制造BOPET，自伸長(zhǎng)量與熱定型工藝的松弛率有著較大的相關(guān)性，自伸長(zhǎng)量越大，工藝松弛率越高。

將雙向拉伸聚酯薄膜應(yīng)用于電路板，在后道加工過(guò)程中，需要進(jìn)行多次加熱;在后續(xù)使用過(guò)程中，需多次應(yīng)對(duì)環(huán)境的溫升。所以，柔性電路板對(duì)雙向拉伸聚酯薄膜的首要條件是：在工作以及加工條件下，保持電路板尺寸穩(wěn)定。因此，在加工FPC（柔性電路板）之前，一般而言，在完全松弛的情況下，將雙向拉伸聚酯薄膜進(jìn)行二次熱定型。其作用就是在超出使用和后道加工的溫度下，在時(shí)間充裕以及完全松弛的條件下，進(jìn)一步完善BOPET樹脂聚集結(jié)構(gòu)。在經(jīng)過(guò)二次定型之后，TD與MD收縮率基本一致，相比于原收縮率，極大降低，實(shí)現(xiàn)尺寸穩(wěn)定。

結(jié) 論

通過(guò)以上的分析可以得知，當(dāng)橫拉溫度與工藝條件發(fā)生變化時(shí)，收縮應(yīng)力隨之發(fā)生變化，相比于縱向拉伸間隙，橫向拉升間隙較大;當(dāng)橫拉倍率增加時(shí)，橫向斷裂強(qiáng)度隨之增大，將橫向拉伸倍率適當(dāng)提高，可提升薄膜的厚度均勻性;采用不同的工藝方法定性，產(chǎn)生的物理性能也不同，模量與斷裂強(qiáng)度逐次增大，熱收縮也依次增大。

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