双向拉伸聚酯转移膜生产控制研究

郭 申 曾丽平

（山东健元春包装材料股份有限公司）

技术发展方向——技术研究

双向拉伸聚酯转移膜生产控制研究

郭 申 曾丽平

（山东健元春包装材料股份有限公司）

本文通过对聚酯烟包转移膜关键质量因素进行研究，就转移膜生产过程存在的主要问题耐温性、洁净度、静电进行分析并提出质量改进措施。

聚酯转移膜 热收缩 洁净度 静电

双向拉伸聚酯薄膜（BOPET）一个应用领域在转移方面，主要集中在在烫金、激光全息模压、烟包热转移领域［1］，当前聚酯薄膜加工企业有约50多家，其中生产转移膜的企业也占到总数的25．45%。产能约占总产能的14%左右，转移膜作为一种中间载体，由于其用途不同，因此其产品质量要求存在差异［2］。其中烟包转移基膜的质量要求最高，生产加工难度较大，是聚酯薄膜企业提高产品档次的试金石，越来越受到聚酯薄膜加工企业的重视。

1．聚酯转移膜的制备及表征

烟包转移膜规格目前以12-15um为主，具有耐温性好、热收缩率低、洁净度好、低静电残留的特点。

聚酯薄膜生产的一般工艺流程为：聚酯→挤出铸片→纵向拉伸（MDO）→横向拉伸（TDO）→牵引收卷→分切→包装。

2．TDO（横拉区）工艺参数

烟包转移基膜除了原材料之外，影响烟包转移膜效果的主要是TDO区的影响，表观即薄膜横向方向的厚度、热收缩大小及其均匀性、拉伸强度及弹性模量、膜面洁净度，对于横拉区（TDO）的研究。具体包括横拉区的各区温度及风量大小及均匀性、链轨宽度及其对称性、预热及冷却段低聚物和油污的清除等。在这里以烟包转移基膜为例进行研究。

2．1 薄膜在拉伸过程偏移控制

薄膜在横拉过程中，拉伸是否偏移是评价薄膜拉伸工艺的一个重要参考指标，这种偏移影响因素很多，主要有设备、工艺变化引起的偏移两种。通常情况下，在横拉入口铸片中心、铸片边缘各20-40cm处划线，把铸片分成四块（a，a’，b，b’），在大母卷上观察划线处的偏移情况来确认TDO拉伸过程的偏移状况，俗称“对中划线”，如附图1。

图1．薄膜拉伸偏移对中划线

在做对中划线的过程时，一定要确认TDO各区段链轨无脱落、链轨调整正常，在此前提下，经过试验证明，通常偏移量超过2cm以上，就需要查找原因进行处理。

可能的原因主要有：①各区温度有无异常、风温风量是否均匀；②TDO入口铸片摆动有无异常；③风机是否正常；④频繁调整的链宽（譬如TDO出口链轨）是否有脱轨现象；⑤两侧链条运行正常；⑥滤网或滤袋有无堵塞；⑦车间TDO出入口风压是否稳定；⑧风箱管道有无密封不严漏风漏气状况；⑨设备基础是否稳固；⑩设备中心是否在一条中心线上等。

2．2 薄膜横向热收缩均匀性的主要影响因素

理想状态下，薄膜在横向方向上的耐温性的横量指标是横向方向热收缩的大小及均匀性，考虑到后续烟包转移膜客户的加工特点，横向的热收缩一般控制在0以下，且横向方向的热收缩越均匀越好，而在实际生产过程中薄膜在横向方向上的热收缩有较大差异，主要受横向方向的温度、生产车速、风速、链轨宽度等因素的影响素，链轨宽度是横拉拉伸比的直接反应，高宏保［3］等人对此已有深入研究在此不再赘述。

2．2．1 温度的影响

选择一个合适的TDO定型区温度对聚酯薄膜的耐温性非常重要，对TDO定型区的温度提升1℃对纵向／横向方向热收缩的影响（OS侧→DS侧）见图2。

图2 温度变化对热收缩的影响

在薄膜的横向方向上均匀测8个点（从OS侧到DS侧），通过图2．可以得知，在风量、链轨宽度一定的情况下，TDO区温度均升1℃，纵向热收缩降低0．225%，横向热收缩降低0．15%。

2．2．2 车速的影响

在实际生产中，选择一个合适的TDO车速，也比较关键，速度不仅对薄膜的洁净度影响很大，在温度、风量、链宽一定的情况下，图3是车速提升10m／min下的热收缩情况。

图3 车速变化对热收缩的影响

从图3可以看出，在温度、风量、链宽不变的情况下，车速越快，热收缩越大，车速提升10m／min，TD热收缩增大0．15%，纵向方向热收缩增加0．025%。

2．2．3 风速的影响

在实际生产中，选择一个合适的TDO风机转速，也比较关键，图4是在不同TDO风机转速下的热收缩情况。风机转速直接的影响是风量大小，在温度、车速、链宽一定的情况下，风机转速每升1rpm，TD热收缩增大0．26%，纵向方向热收缩增加0．24%。

图4 TDO风速升lrpm对热收缩的影响

其次，通过图4．也可以看出，风速对横向、纵向方向的热收缩调整明显，并对两个方向的热收缩的均匀性作用明显，说明TDO风机的转数大小调整比较关键。

通过调整TDO内部温度、车速、风量大小，上述三者均对横向方向的热收缩具有显著影响，风机风速最显著，温度、车速影响次之。提高温度，热收缩均匀性提高，提高车速、风速，横向方向均匀性变差。另外通过对比发现，温度与车速对横向方向的热收缩的影响效果基本一致。

3．薄膜洁净度的主要影响因素

烟包转移用聚酯基膜在下游加工过程中，要求膜面无气泡、无杂质、无污染，这是烟包转移用聚酯基膜可多次重复利用的基本条件，当前烟包下游客户要求BOPET基膜可重复3次、甚至5次以上，针对这种情况，除了气泡是TDO之前原因所致外，薄膜加工企业需要在加工过程中，对如何解决好TDO内部润滑油的滴漏、低聚物甚至黄皮子是确保薄膜洁净的关键。

3．1 TDO内部润滑油的甩漏问题

当前在双向拉伸薄膜中，薄膜在整个生产过程中都需要和设备接触，尤其在横拉（TDO）过程中，TDO轨道的润滑是必不可少的，这在当前国内外引进的德国布鲁克纳线或法国DMT线（已分拆为两个公司）或德国多尼尔等都有相应的润滑系统，根据接触的上述设备来看，如何保证薄膜在横拉过程中链条润滑油不甩在薄膜上，确保聚酯薄膜膜面洁净，是薄膜制造同仁急需关注和需要克服的难题之一。

通过长期对横拉（TDO）设备运行的跟踪研究发现，甩油部位主要集中在TDO入口、TDO出口以及TDO链夹盒密封不严密的地方，当前解决TDO润滑甩漏主要有以下措施。

1）TDO链条润滑的加油量有个最佳值，根据生产实验确定，在满足链条润滑的需求下，每小时或每天的加油量越少越好。

2）选择高效低量润滑油，减少润滑油的使用量。

3）TDO出入口新风滤网添加或改造，减少油气与薄膜接触。

4）增加TDO润滑加油区域或点，提高润滑的均匀性的同时，避免油料积碳形成堆积。

5）TDO出入口链条润滑油不聚集，增加排油点，每次停机彻底清理。

6）TDO链夹盒条子及时清理，避免链夹盒油气不顺畅。

7）停机检查TDO链夹盒密封效果。

8）TDO无润滑轨道的出现给解决上述问题带来的福音，但价格高昂，投入成本高，目前使用厂家很少。

3．2 TDO内部低聚物清理

聚酯薄膜生产过程中，低聚物的产生有多个影响因素，既有原料的因素，也有工艺、清洁控制等因素，很多情况下是多个因素的综合体现。当前在TDO内部，低聚物主要集聚在TDO的冷却区，TDO预热区次之，TDO拉伸区、定型区几乎很少。低聚物在TDO预热区主要是铸片在急剧升温过程中产生的，低聚物在TDO冷却区主要是薄膜在急剧冷却过程中产生，由于薄膜在TDO拉伸、定型区域温度较高致使低聚物不易挥发出来。

当前对于上述低聚的消除，有很多双拉设备制造商已推出铂金触媒，但使用效果不是很理想，况且这些触媒都有一定的使用寿命，大约1-2年，更换使用成本高。目前通用的办法是定期清理风箱低聚物，其次安装除尘设备以及提高TDO新风的更换效率等措施来解决。

4．静电消除问题

薄膜在生产过程中不可避免会产生静电，如何消除是大家比较关心的话题之一，转移膜生产也不列外。一般情况下，夏季比较湿热，静电较小，冬季比较干燥，静电比较大，北方产膜企业一定要注意静电消除。转移膜在下游客户使用过程中，由于需要涂布、着色工序，薄膜静电过大会引起涂布不均匀，影响后续转移图案的色泽、亮度，所以高档转移膜厂家比较关注基膜的静电大小，进厂使用之前都会对基膜静电进行检测，原则上要求控制在3kv以下，最好能控制在500v以下。关于转移膜静电的消除，方法及相应的设备很多，譬如静电丝、静电绳、静电消除杆（器）等效果都不错。目前大多数转移膜生产厂家把静电控制环节主要放在分切过程中，实际上在薄膜拉伸生产过程静电控制也不容忽视，尤其在纵拉、牵引过程都很关键。平时在生产过程中做好定期的静电检查，发现异常及时处理。

5．总结

横向方向的耐温性、洁净度、静电是影响PET转移膜的最主要因素，在合理的加工范围内，温度、车速的调整对横向方向的热收缩影响一致，即调整TDO温度或生产车速对调整薄膜横向方向热收缩的效果是一样的。调整风速，对横向方向的热收缩调整最为显著，但横向方向热收缩的均匀性变差明显。如何保持薄膜的内在及表观洁净度、降低薄膜静电，这些指标的解决都需要加强生产车间各个环节的细节管理，吃透设备、改进工艺，积累经验，有效的提高聚酯薄膜企业对双拉薄膜设备、工艺及现场洁净度的控制的水平，提高自己的软实力，才能产出高质量、高附加值的烟包转移用聚酯薄膜。

［1］聚酯薄膜咨询．BOPET转移膜简介，NO．062015-3：93

［2］刘雪云．BOPET转移膜，你知道多少？卓创咨询．2015-01-16：15：57：34 http：／／www．chem99．com／news／16867339．html

［3］高宏保．双向拉伸聚酯薄膜横拉工艺研究．合成技术及应用，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．and the improvement measureswere put forward．

polyester film heat-shrink cleanliness Static electricity