关于聚酯薄膜的质量控制及其性能检测_冯树铭

性能的检测可使用拉力试验机来完成，拉力试验机的 量程为５００Ｎ。
三、聚酯薄膜的光学性能
１、聚酯薄膜光学性能的控制 聚酯薄膜的光学性能包括透光率、雾度、光泽 度，它们主要与所使用的原材料有关：一是ＰＥＴ 大有 光切片，二是母料切片。ＰＥＴ 树脂是结晶性高聚物， 其结晶结构虽是细微球晶，拉伸定向后的聚酯薄膜约 有５０％的结晶度，对光学性能会有一定的影响。为了 消除或减少其结晶结构对光学性能的影响，可采用ＩＰＡ 部分代替ＰＴＡ参与共缩聚反应所制得的ＰＥＴ树脂，由 于结晶度削弱，从而使拉膜后的光学性能有所改善。 关于母料切片，即含有开口剂的切片，须关注以下几 点：一是选用开口剂的折光指数要与ＰＥＴ 的折光指数 相接近，两者的折光指数越接近，则对薄膜的光学性 能影响就越小，二氧化硅的折光指数与聚酯的折光指 数非常接近，所以ＢＯＰＥＴ 薄膜通常都采用二氧化硅作 开口剂；二是开口剂的粒径要小（微米级￣纳米级）、 分散要均匀，无凝聚现象；三是对于高清晰要求的薄 膜，可选用有机添加剂母料或胶体二氧化硅。另外， 采用三层共挤工艺，开口剂只需在表层加入，这样， 薄膜中所含开口剂的量相对减少许多，对薄膜光学性 能的影响也就小得多。开口剂的添加量以方便薄膜收 卷／放卷操作、薄膜之间不发生粘连为原则。这可通过 摩擦系数的测试间接加以控制。 ２、聚酯薄膜光学性能的检测 作为塑料包装材料，对薄膜的光学性能有较高的 要求。它包括雾度、光泽度透光率。 ① 雾度：是指透过透明薄膜而偏离入射光方向的 散射光通量与投射光通量之百分比。雾度表征透明材 料的清晰透明或混浊的程度。ＧＢ／Ｔ１６９５８国标规定聚酯 薄膜的雾度 ３％。 ② 透光率：是指透过薄膜光通量与入射到薄膜表 面上光通量的百分比。ＧＢ／Ｔ１６９５８国标规定聚酯薄膜的 透光率 ８５％。
双向拉伸聚酯薄膜具有优良的综合性能，如机械 性能好，拉伸强度高、耐折、弯曲次数可达１０万次； 光学性能佳，透明度好，雾度低，透光率达９０％；电 绝缘性良，可用做Ｅ级绝缘材料；阻隔性比较理想，对 氧气的阻隔性与ＢＯＰＡ相当，而优于ＢＯＰＰ；使用温度 广，可在－６０℃￣１２０℃长期使用，短时达１５０℃。 对包装用双向拉伸聚酯薄膜来说，最为关注的是 薄膜厚度的均匀性、机械性能、光学性能、热性能、 表面性能、阻隔性能等质量方面的控制及其性能的检 测。
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上述雾度与透光率的测定按ＧＢ／Ｔ２４１０《透明塑料 透光率和雾度试验方法》的规定进行。测量仪器可采 用球面雾度仪测量，量程０￣１００％。 ③ 光泽度：表示薄膜表面平整、光亮的程度。 ＧＢ／Ｔ１６９５８国标中规定聚酯薄膜的光泽度 ８５％。光 泽度可通过对光线的反射能力来测定。当薄膜表面光 滑平整时则对光线的镜面反射能力强，光泽度就高； 当薄膜表面从微观上看表现较粗糙时，则光线对镜面 反射能力弱，光泽度就低。光泽度可采用光泽度仪测 定，对高光泽度材料的测量采用２０度折射角，对中高 光泽度材料常用４５度折射角，其量程为０￣１６０％。聚 酯薄膜光泽度的检测按ＧＢ／Ｔ８８０７《塑料薄膜和固体塑 料镜面光泽度试验方法》的规定进行，采用４５°折射 角。
等，也可极大改善塑料薄膜的表面性能。 ② 塑料薄膜的摩擦系数 在制膜和制袋过程中， 一方面它是塑料薄膜开口性的量化评定指标，另一方 面又可作为自动包装机运行速度、张力调节、薄膜运 行中磨损的参考数据之一。摩擦系数尤其对香烟小包 的高速包装显得格外重要。另外，薄膜的摩擦系数 对印刷油墨与薄膜之间、镀铝铝层与薄膜之间的结 合力也有很大关系。摩擦系数的大小可通过添加剂的 选择和用量来控制。聚酯薄膜的摩擦系数一般控制在 ０．４￣０．６左右。 ③ 塑料薄膜的表面粗糙度 它是包装薄膜的一个 隐性指标，表面粗糙度是指薄膜表面所具有的在较小 间距上的微小峰谷不平度的微观几何尺寸特征的综 合评价。表面粗糙度用Ｒａ（轮廓平均算术偏差）、 Ｒｚ（不平度平均高度）、Ｒｔ（从峰到谷的高度）来表 征。适当的表面粗糙度有利于油墨印刷和真空镀铝， 特别是对浅网印刷尤为重要。如果粗糙度过大，则可 能会造成油墨分子或铝分子不能填满薄膜表面的凹 点，而影响两者之间的结合力，严重时会导致分层。 包装薄膜的表面粗糙度一般控制在Ｒａ＝０．０８￣０．１６。 ２、聚酯薄膜表面性能的检测 ①表面湿张力：表示塑料薄膜表面自由能的大 小。包装用塑料薄膜的最大应用领域是彩色印刷与真 空镀铝，它们对薄膜的表面湿张力有较高的要求。ＧＢ／ Ｔ１６９５８国标中规定聚酯薄膜的湿张力 ５０Ｍｎ／ｍ（电晕 后）。 湿张力的测定按ＧＢ／Ｔ１４２１６《塑料薄膜和片润湿张 力试验方法》规定进行。 一般采用配制好的不同达因水，用棉签蘸某一达 因水在平放的塑料薄膜表面涂布，如在２秒钟内不收 缩，可再使用标值较高达因水重试，若在２秒钟内发生 收缩，则表明上一次使用的达因水所标的数字就是该 薄膜的表面湿张力。湿张力的测定也可使用市场有售 的达因笔，达因笔有３８、４０、４２、４６等不同的规格， 直接用达因笔在塑料薄膜表面写划，原理与上述的达 因水一样，使用更加方便。
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① 原料－聚酯切片 聚酯切片最主要的质量指标是特性黏度，薄膜级 聚酯切片的特性黏度一般在０．６４±０．０１５左右。如要提 高聚酯薄膜的拉伸强度、弹性模量，可选用特性黏度 偏高的ＰＥＴ 树脂，特性黏度高，表明分子量高，大分 子的链段长，分子间的引力大，拉伸成膜后的机械强 度相应要高一些。例如，对于磁带带基、金拉线用聚 酯薄膜，可选用特性黏度偏上限的聚酯切片为原料。 ② 拉膜的工艺条件 拉伸方式和拉伸比的大小直接影响薄膜的机械强 度。在一定范围内，提高拉伸倍数可以大大提高薄膜 的拉伸强度和拉伸弹性模量。例如，为制取强化膜或 其它高强度薄膜，可采用二点拉伸法或纵－－横－－纵的 拉伸工艺，拉伸倍数达４倍以上，这样，纵向拉伸强 度可达２６０￣２８０Ｍｐａ（通常情况下ＰＥＴ 薄膜拉伸强度在 ２００Ｍｐａ 左右）。另外，在横拉后适当提高热定型温 度，促使薄膜结晶更加完善，结晶度提高，也有利于 机械强度的增加。 ２、聚酯薄膜机械性能的检测 ① 拉伸强度：这是塑料薄膜最重要的力学性能， 它表示在单位截面上所承受的拉力。在塑料薄膜中， ＢＯＰＥＴ 薄膜的拉伸强度最高，一般达２００Ｍｐａ 以上。 ② 断裂伸长率：表示一定长度薄膜的单位截面 上承受最大拉力发生断裂时的长度减去原来长度后与 原来长度之比。断裂伸长率表示塑料薄膜的韧性。 ＢＯＰＥＴ 薄膜的断裂伸长率一般在１００％左右。断裂伸长 率如偏低，表示薄膜的脆性增加。 ③ 弹性模量：也是一项重要的力学性能，它表示 在弹性范围内薄膜所受应力与应变之比，弹性模量表 征塑料薄膜的刚性或挺度。ＢＯＰＥＴ 薄膜的弹性模量在 ４０００Ｍｐａ 以上。 塑料薄膜的上述力学性能的测试方法按ＧＢ／ Ｔ１０４０．３《塑料 拉伸性能的测定 第三部分》进行。试 样采用长１５０ｍｍ，宽１５ｍｍ±０．１ｍｍ的长条形，夹具间 距离为１００ｍｍ，拉伸速度１００ｍｍ／ｍｉｎ±１０ｍｍ／ｍｉｎ，分别 测试纵向、横向试样各５条，各取其平均值。上述力学
二、聚酯薄膜的机械性能
聚酯薄膜的机械性能包括拉伸强度、断裂伸长 率、弹性模量等。聚酯薄膜的机械性能与原材料的性 质和拉膜工艺条件有关。 １、聚酯薄膜机械性能的控制
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动控制。布鲁克纳公司开发出一种定位区域系统，简 称 ＴＣＥ，该系统已完全集成到布鲁克纳生产线ＡＰＣ控 制系统中。当使用的的测厚系统（例如使用ＮＤＣ近红 外射线测厚仪）连续对薄膜扫描测量而获得厚度的信 号，测厚现场处理器则对厚度信号进行处理，并实现 与ＡＰＣ系统的通信和扫描头的控制。厚度信号通过交 换机和工业以太网进入ＩＰＣ服务器，由服务器对厚度信 号进行复杂的运算和处理，输出信号改变模头螺栓的 温度设定来调节模头相应部位的开度，以达到控制横 向厚度均匀性的目的。 ② 薄膜横向厚度均匀性与拉伸温度有关。 拉伸温度包括纵向拉伸温度和横向拉伸温度。聚 酯厚片进入纵拉机后，应保持各个纵拉辊特别是用于 辅助加热的远红外加热器横向温度的均匀性。同样， 经过纵向拉伸的薄膜进入横拉机后，预热段、拉伸段 及热定型段等各段横向温度的均匀性一样重要，因为 拉伸是在高弹态下进行的，只有横向温度的均匀性才 能保证聚酯薄膜横向的均匀拉伸，也才能保证薄膜厚 度的均匀性。此外，拉伸温度的高低对薄膜厚度均匀 性也有较大的影响。横向拉伸温度偏高的话，容易产 生中间薄两边偏厚的情况，一般推荐采用低温、快速 拉伸工艺比较有利。 ２、聚酯薄膜厚度的检测 按ＧＢ／Ｔ１６９５８国标规定，聚酯薄膜的平均厚度偏差 ≤±３％，最大／最小厚度偏差≤±６％。聚酯薄膜生产 过程的厚度控制与检测如前所述，是通过在线测厚仪 进行的，而成品膜的厚度是按照ＧＢ／Ｔ６６７２－２００１《塑料 薄膜和薄片厚度测定－机械测量法》检测。试验时常采 用立式光学仪或其它高精度接触式测厚仪进行薄膜厚 度离线测量，其测量精度为０．１微米。
一、聚酯薄膜厚度均匀性
１、聚酯薄膜厚度均匀性控制 聚酯薄膜厚度的均匀性是一项非常重要的质量指 标，它直接影响薄膜卷的外观质量以至内在性能，是 生产上必须严加控制的质量指标之一。在自动化程度 很高的薄膜双拉生产线上，薄膜厚度都是采用精度很 高的在线非接触式测厚仪和反馈控制系统进行自动检 测和控制的。 双向拉伸薄膜的厚度均匀性包括纵向厚度均匀性 和横向厚度均匀性。
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关于聚酯薄膜的质量控制及其性能检测
冯树铭
（常州钟恒新材料有限公司）
内容提要：双向拉伸聚酯薄膜具有优良的综合性能，其应用领域十分广泛，同时对其质量指标的要求及其控制也相当严 格。本文就包装用双向拉伸聚酯薄膜的厚度均匀性、机械性能、光学性能、表面性能、热性能及阻隔性能等的质量控制 及其性能检测等问题进行论述。 关键词：聚酯薄膜卷 第１期
动。在双向拉伸塑料薄膜生产线的挤出系统中，都配 有熔体压力检测和压力反馈控制系统，否则，很难获 得优质的塑料薄膜。 熔体压力检测点通常分布在挤出机的出口 （Ｐ１）、计量泵之前（Ｐ２）、精过滤器之前（Ｐ３）、精 过滤器之后（Ｐ４）及模头入口处（Ｐ５），一般只需对计 量泵前压力（Ｐ ２）的检测，并通过压力调节系统改变 挤出机的螺杆转速而控制计量泵前的压力，就能使挤 出的ＰＥＴ厚片的厚度均匀性满足工艺的要求。 ② ＰＥＴ 熔体的温度应当均一、无温差。ＰＥＴ 熔体 在熔体管内流动过程中，因沿管壁流动的熔体与管中 心的熔体会存在较大的温度差（十几度），而温度的 高低直接影响到ＰＥＴ 熔体的黏度，于是也就影响到熔 体的流动性。为此，在进入模头前的熔体管中常安装 有若干混合元件的静态混合器，如有ｎ个混合元件，流 过静态混合器的熔体就有２ 次分／合的过程，ＰＥＴ熔体 通过静态混合器的多次分离－－混合，于是便达到温度 均匀的目的，熔体温度均一，出料量也就会平稳、均 匀。 ２）薄膜的横向厚度控制 ① 薄膜横向厚度的均匀性与模头开度（各热膨胀 螺栓）的调节直接有关。 一般模头配置有若干个热膨胀螺栓，对热膨胀螺 栓的加热、冷却实施自动控制。每只热膨胀螺栓有一 定的加热功率，所有加热螺栓处于ＡＰＣ的控制中。当 相应螺栓位置的薄膜厚度偏大或偏小时，系统经过计 算后，相应地增大或降低该螺栓的设定温度，温度控 制器则按设定温度对此螺栓的加热功率进行控制，即 对该螺栓的温度予以相应的调节，螺栓所在位置的开 度则由于热胀冷缩的作用相应变小或变大，从而使厚 度变薄或增厚，以达到不断优化和控制薄膜横向厚度 的目的。这里的关键是：在拉伸过程中，从狭窄的模 头中流出的相对较厚的铸片，经过横向拉宽了３￣５倍， 这就意味着任何一个模头螺栓对成品膜的影响都会被 横拉扩大了，这就需要使用一种可靠的方法定出模头 螺栓与横拉后薄膜的对应区域，才能实现横拉厚度自