CN105252753A - 无锑型双向拉伸聚酯薄膜制备 - Google Patents

Abstract

公开了制备无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的方法，其包括：将无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片和无锑型大有光聚酯切片混合以提供原料混合物；将所述原料混合物进行结晶然后干燥以得到结晶干燥的原料；将所述结晶干燥的原料熔融挤出以得到熔体；以及将所述熔体进行纵向拉伸然后进行横向拉伸以得到所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，其中，所述无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片还包含钛系催化剂，并且所述无锑型大有光聚酯切片中包含钛系催化剂。

Description

无锑型双向拉伸聚酯薄膜制备

领域

本申请大体上涉及包装领域。更具体地，本申请涉及薄膜领域。

背景

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，食品包装安全的要求越来越高，尤其是对铅、砷、锑等微量重金属的含量控制越来越严格。重金属的危害显而易见，当塑料包装加热时，这些重金属就会析出薄膜表面，有可能直接接触到包装内的食品上，影响到食用者的健康。目前世界上90％以上的聚酯产品是采用锑系催化剂生产的，主要为醋酸锑、三氧化二锑和乙二醇锑。

概述

公开的内容一方面涉及制备无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的方法，其包括：将无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片和无锑型大有光聚酯切片混合以提供原料混合物；将所述原料混合物进行结晶然后干燥以得到结晶干燥的原料；将所述结晶干燥的原料熔融挤出以得到熔体；以及将所述熔体进行纵向拉伸然后进行横向拉伸以得到所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，其中，所述无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片还包含钛系催化剂，并且所述无锑型大有光聚酯切片中包含钛系催化剂。

公开的内容另一方面涉及通过上述方法制备得到的无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)。

附图简要说明

图1示出了本公开一实施方式的流程图。

详述

在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它方法、部件、材料等的情况下可实现实施方案。

除非本公开中另外要求，在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”和“包含”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。

在整个本说明书中提到的“一实施方案”或“实施方案”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。

定义

因此，非另有相反的说明，否则说明书及权利要求中所用的下列术语具有以下的意思：

双向拉伸聚酯薄膜(BiaxiallyOrientedPolyEsterFilm，BOPET)系指聚醋树脂的铸片在一定温度及拉伸比的条件下经过纵、横两个方向拉伸取向、定型、冷却等处理所制得的薄膜。

聚酯切片，学名为聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文简称PET，是由精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)聚合而成。聚酯切片是一种白色颗粒状固体。按用途可分为：纤维级聚酯切片、瓶级聚酯切片、膜级聚酯切片。

大有光聚酯切片系指聚合物中不含有消光剂TiO₂的聚酯切片。

开口剂系指在塑料薄膜类制品在生产过程中，为防止薄膜制品粘连在一起，开口困难，需加入使之爽滑的助剂。

无锑型系指双向拉伸聚酯薄膜中锑的含量≤20μg/kg的产品规格。

具体实施方式

公开的内容一方面涉及制备无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的方法，其包括：将无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片和无锑型大有光聚酯切片混合以提供原料混合物；将所述原料混合物进行结晶然后干燥以得到结晶干燥的原料；将所述结晶干燥的原料熔融挤出以得到熔体；以及将所述熔体进行纵向拉伸然后进行横向拉伸以得到所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，其中，所述无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片还包含钛系催化剂，并且所述无锑型大有光聚酯切片中包含钛系催化剂。

在某些实施方案中，以无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片计，二氧化硅的含量为约3,000至3,250ppm。

能够用于本申请的钛系催化剂的示例性实例中包括但不限于二氧化钛。在某些实施方案中，钛系催化剂含有镁元素。

在某些实施方案中，以无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片计，其中的钛原子的含量约为4至5ppm。

在某些实施方案中，以无锑型大有光聚酯切片计，其中钛原子的含量约为6至8ppm。

在某些实施方案中，以原料混合物计，无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片的含量为10％至20％。在某些实施方案中，以原料混合物计，无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片的含量占为约15％重量比。

在某些实施方案中，原料混合物进行结晶的过程中，结晶的温度为约160±3℃。

在某些实施方案中，原料混合物进行干燥的过程中，干燥的温度为约170±3℃。

在某些实施方案中，原料混合物进行干燥的过程中，干燥的时间为约5至8小时。

在某些实施方案中，原料混合物进行结晶后再进行干燥。

在某些实施方案中，原料混合物进行结晶干燥后，原料混合物的含水量从干燥前的0.2％-0.4％下降到干燥后的≤100ppm。

在某些实施方案中，结晶干燥的原料熔融挤出的过程中，熔融挤出的温度为约270至275℃。

在某些实施方案中，熔体进行纵向拉伸的过程中，纵向拉伸的拉伸比为约2.9至3.1。在某些实施方案中，熔体进行纵向拉伸的过程中，纵向拉伸的拉伸比为约3.0。

在某些实施方案中，对熔体进行纵向拉伸后得到的铸片进行横向拉伸的过程包括预热、拉伸、定型和冷却。

在某些实施方案中，对熔体进行纵向拉伸后得到的铸片进行横向拉伸的过程中，拉伸比为约3.5至4.5。在某些实施方案中，对熔体进行纵向拉伸后得到的铸片进行横向拉伸的过程中，拉伸比为约4.0。

在某些实施方案中，对熔体进行纵向拉伸后得到的铸片进行横向拉伸的过程中，定型温度为约225至240℃。在某些实施方案中，对熔体进行纵向拉伸后得到的铸片进行横向拉伸的过程中，定型温度为约230℃。

在某些实施方案中，对熔体进行纵向拉伸后得到的铸片进行横向拉伸的过程中，定型时间为约3至6秒。

在某些实施方案中，制备无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的方法还包括将所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)进行牵引收卷和分切的步骤。

在某些实施方案中，分切过程中，收卷张力为约40至80N/M。在某些实施方案中，分切过程中，收卷张力为约60N/M。

在某些实施方案中，分切过程中，约收卷压力为约500至550N/M。在某些实施方案中，分切过程中，约收卷压力为约520N/M。

在某些实施方案中，分切过程中，约分切速率为约550至580m/min。

在某些实施方案中，制备无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的方法还包括提供原料之前的预清洁步骤。

在某些实施方案中，制备无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的方法还包括突然加大熔体挤出量的步骤。

在某些实施方案中，无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的厚度为约19至50μm。

公开的内容一方面涉及通过以下方法制备得到的无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，所述方法包括：将无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片和无锑型大有光聚酯切片混合以提供原料混合物；将所述原料混合物进行结晶然后干燥以得到结晶干燥的原料；将所述结晶干燥的原料熔融挤出以得到熔体；以及将所述熔体进行纵向拉伸然后进行横向拉伸以得到所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，其中，所述无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片还包含钛系催化剂，并且所述无锑型大有光聚酯切片中包含钛系催化剂。

下文中，本公开将参照附图通过如下实施例进行详细解释以便更好地理解本公开的各个方面及其优点。然而，应当理解，以下的实施例是非限制性的而且仅用于说明本公开的某些实施方案。

实施例

1.生产前对生产线的预清洁

生产前对生产线要做彻底的清扫工作，吹空管道存料，防止原料滞留。

为了保证无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)不受送料管道、熔体管道、过滤器、挤出机、模头等处的污染，还需要进行无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的预生产，在预生产过程中多次进行突然加大挤出量的方法来冲洗熔体管道和模头。

冲洗完毕，再进行5-10个小时的无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的预生产，达到彻底清除管道中剩余的含有锑原料的目的。

2.原料供给

使用天津华新盈聚酯材料有限公司的型号HS230-B的无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片和天津石化公司的型号HFG800的无锑型大有光聚酯切片进行混合投料。原料混合物中无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片的比例为15％重量比。无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片中含有二氧化硅助剂和钛系催化剂，以无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片计，二氧化硅含量为3000-3250ppm，钛原子含量为4-5ppm，锑原子含量严格控制在10μg/kg以内。无锑型大有光聚酯切片为聚酯膜级环保型切片，含有钛系催化剂，以无锑型大有光聚酯切片计，钛原子含量为6-8ppm，锑原子含量严格控制在10μg/kg以内。

3.结晶干燥

原料混合物进入结晶床，经160℃沸腾床加热30分钟进行原料表面预结晶。表面结晶后进入干燥系统，170℃干燥7个小时，进入挤出系统。经此结晶干燥过程，可使提高原料表面和内部结晶度，降低水分，将原来的含水量从未干燥前的0.2％-0.4％下降到≤100ppm，使原料达到挤出生产要求，同时采用先表面结晶再干燥的方式，可以防止原料切片粘连，保证切片均匀受热。

4.熔融挤出

挤出温度控制在270℃，过滤器温度282℃，挤出速度控制在40r/min，控制挤出量不超过2400kg/h，控制挤出温度，设置适当的挤出速度可避免熔体流动过程中局部过热，导致降解，避免出现颗粒、杂质等问题。

5.铸片

熔体由模头挤出后经30℃冷辊激冷，结晶度大幅提高形成铸片，经静电贴附系统施加8KV以上静电。使用高压贴附系统可使铸片紧贴冷辊表面，减少由铸片与冷辊接触面进入的空气，避免在铸片上产生气泡。冷辊速度设定为64r/min。

6.纵向拉伸

设定纵向拉伸比为3.0，较高的纵拉比可以增强薄膜分子的取向度，提高薄膜的机械性能，增大弹性模量，减小断裂伸长率，但过高的拉伸比会增加横向拉伸时破膜的几率，因此根据无锑型原料的特性，选用3.0拉伸比既可以达到接触食品级无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)薄膜的机械性能要求，又可以保证生产的稳定性。

7.横拉定型

薄膜经纵拉后进入横拉区域，横向拉伸区域分预热、拉伸、定型、冷却四个阶段。在预热段，加热风机将区域温度升至84℃，对铸片预热；拉伸区域的温度由98℃至104℃逐步提高，使薄膜由两侧链夹引导逐步拉伸，拉伸倍数为4倍；在热定型区域，通过设定230℃的定型温度，加速聚酯聚合物的二次结晶，使分子链转为结晶取向，消除薄膜内应力，提高结晶度，减小薄膜热收缩率，便于在后续热处理加工过程中保证薄膜的尺寸稳定；在冷却段，薄膜经过140℃区域的强制冷却，减少变形，保证薄膜性能的稳定。在冷却段，会出现薄膜内升华出的低分子物遇冷凝聚的问题，升华料会污染薄膜表面，因此需加装白金触媒，触媒与升华料反应，清除污染物。

8.牵引收卷

在收卷过程，需要设定一定的张力，同时对张力进行衰减设置，使张力随着卷径增大而递减，避免薄膜出皱，影响外观质量。在收卷前端，需要通过接触辊对母卷施加一定压力，排出薄膜间的空气，防止出现皱折。通过张力和压力的调整，可以保证薄膜的收卷平整，减少皱折，保证产品质量的稳定。

9.分切

分切过程也需要设定合适的收卷张力和收卷压力，保证分切过程的膜卷平整。对于无锑薄膜生产，张力设定为60N/M，压力设定为520N/M即可，同时必须控制分切车速，过快的速度会影响排气效果，产生皱折，必须将分切速度控制在550m/min至580m/min钟之间；还需设定张力曲线，使收卷张力随直径增大递减，同时调整张力速度曲线，使张力在提速后适当减小，控制产品平整度，保证产品质量。

使用本公开的方法制备得到的无锑型双向拉伸聚酯薄膜具有以下的性能指标：

检测使用本公开的方法制备得到的厚度为19μm的无锑型双向拉伸聚酯薄膜的性能指标，其结果如下表所示：

从前述中可以理解，尽管为了示例性说明的目的描述了本发明的具体实施方案，但是在不偏离本发明的精神和范围的条件下，本领域所述技术人员可以作出各种变形或改进。这些变形或修改都应落入本申请所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.制备无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)的方法，其包括：

将无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片和无锑型大有光聚酯切片混合以提供原料混合物；

将所述原料混合物进行结晶然后干燥以得到结晶干燥的原料；

将所述结晶干燥的原料熔融挤出以得到熔体；以及

将所述熔体进行纵向拉伸然后进行横向拉伸以得到所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)，

其中，所述无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片还包含钛系催化剂，并且所述无锑型大有光聚酯切片中包含钛系催化剂。

2.如权利要求1所述的方法，其中以所述无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片计，所述二氧化硅的含量为3,000至3,250ppm。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中以所述原料混合物计，所述无锑型含二氧化硅添加剂的聚酯切片的含量为10％至20％，优选为15％重量比。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其中所述结晶的温度为160±3℃，并且所述干燥的温度为170±3℃。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其中所述熔融挤出的温度为270至275℃。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其中所述纵向拉伸的拉伸比为2.9至3.1，优选为3.0。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其中所述横向拉伸包括预热、拉伸、定型和冷却，其中优选拉伸比为3.5至4.5，更优选为4.0；优选定型温度为225至240℃，更优选为230℃。

8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其还包括将所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)进行牵引收卷和分切，其中优选所述分切过程中，收卷张力为40至80N/M，更优选为60N/M；收卷压力为500至550N/M，更优选为520N/M；分切速率为550至580m/min。

9.如权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其中所述无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)中锑的含量≤20μg/kg。

10.权利要求1至9中任一权利要求所述的方法制备得到的无锑型双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)。