发明内容
为了克服现有的BOPET膜及其制造工艺的BOPET膜的厚度受限、不能满足锂电池和光伏电源的发展需求的不足,本发明提供了一种能够有效减小BOPET膜的厚度、满足锂电池和光伏电源的发展需求的超薄型BOPET膜及其制造方法。
本发明采用的技术方案是:
一种超薄型BOPET膜,包括上层、中间层和下层,所述上层为上抗粘剂层,所述的中层为PET层,所述的下层为下抗粘剂层,所述中间层覆盖在所述下层上,所述上层覆盖在所述中间层上,其特征在于:所述上抗粘剂层和下抗粘剂层均包括PET和抗粘剂,所述抗粘剂为纳米二氧化硅,所述二氧化硅的粒子尺寸小于1.5μm,其中PET的质量百分比为98.5~99.5%,抗粘剂的质量百分比为0.5~1.5%。
进一步,所述超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为5~10%,中间层的质量百分比为75~90%,下抗粘剂层的质量百分比为5~15%。
一种超薄型BOPET膜的制造方法,包括计量混合,并进行预结晶干燥,挤出成熔体,再进行熔体计量,再进行铸片,并进行纵向拉伸、横向拉伸,切边电晕处理牵引,并进行收卷分切成型;其特征在于:在计量混合时,二氧化硅的粒子尺寸小于1.5μm,在上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为98.5~99.5%,抗粘剂的质量百分比为0.5~1.5%;整个超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为5~10%,中间层的质量百分比为75~90%,下抗粘剂层的质量百分比为5~15%;在所述挤出***出口处进行两级过滤,采用盘式碟片过滤器,粗过滤的孔径为20μm,精过滤的孔径为10μm;在纵向拉伸、横向拉伸工序采用高强度冷却方式,冷却水水温采用15~22℃。
进一步,所述横向拉伸工序中,夹具的开口变小,开口的边缘抓住待加工的膜。
再进一步,所述横向拉伸工序中,热定型风道采用风压均匀、温度均匀的风场。
本发明的有益效果主要体现在:能够有效减小BOPET膜的厚度、满足锂电池和光伏电源的发展需求;有效地解决了BOPET薄膜在厚度仅仅4~6μm的极限情况下,产品质量达到要求,薄膜厚薄均匀,不起皱,不横裂、不断裂,膜卷整齐,切边平整,透明度高。
说明书附图
图1是超薄型BOPET膜结构示意图。
图2是超薄型BOPET膜制备方法工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例1
参照图1,一种超薄型BOPET膜,包括上层1、中间层2和下层3,所述上层1为上抗粘剂层,所述的中层2为PET层,所述的下层3为下抗粘剂层,所述中间层2覆盖在所述下层3上,所述上层1覆盖在所述中间层2上,所述上抗粘剂层和下抗粘剂层均包括PET和抗粘剂,所述抗粘剂为纳米二氧化硅,所述二氧化硅的粒子尺寸小于等于1.5μm,其中PET的质量百分比为98.5~99.5%,抗粘剂的质量百分比为0.5~1.5%。
所述超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为5~10%,中间层的质量百分比为75~90%,下抗粘剂层的质量百分比为5~15%。
本实施例中,所述上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为98.5%,抗粘剂的质量百分比为1.5%。
超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为5%,中间层的质量百分比为90%,下抗粘剂层的质量百分比为5%。
实施例2
本实施例中,所述上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为99%,抗粘剂的质量百分比为1%。
超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为7%,中间层的质量百分比为85%,下抗粘剂层的质量百分比为8%。
其余结构与实施例相同。
实施例3
本实施例中,所述上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为99.1%,抗粘剂的质量百分比为0.9%。
超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为9%,中间层的质量百分比为81%,下抗粘剂层的质量百分比为10%。
其余结构与实施例相同。
实施例4
本实施例中,所述上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为99.3%,抗粘剂的质量百分比为0.7%。
超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为10%,中间层的质量百分比为78%,下抗粘剂层的质量百分比为12%。
其余结构与实施例相同。
实施例5
本实施例中,所述上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为99.5%,抗粘剂的质量百分比为0.5%。
超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为9%,中间层的质量百分比为76%,下抗粘剂层的质量百分比为15%。
其余结构与实施例相同。
实施例6
本实施例中,所述上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为99.4%,抗粘剂的质量百分比为0.6%。
超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为10%,中间层的质量百分比为75%,下抗粘剂层的质量百分比为15%。
其余结构与实施例相同。
实施例7
一种超薄型BOPET膜的制造方法,包括计量混合,并进行预结晶干燥,挤出成熔体,再进行熔体计量,再进行铸片,并进行纵向拉伸、横向拉伸,切边电晕处理牵引,并进行收卷分切成型;在计量混合时,二氧化硅的粒子尺寸小于1.5μm,在上抗粘剂层和下抗粘剂层中,PET的质量百分比为98.5~99.5%,抗粘剂的质量百分比为0.5~1.5%;整个超薄型BOPET膜中,上抗粘剂层的质量百分比为5~10%,中间层的质量百分比为75~90%,下抗粘剂层的质量百分比为5~15%;在所述挤出***出口处进行两级过滤,采用盘式碟片过滤器,粗过滤的孔径为20μm,精过滤的孔径为10μm;在纵向拉伸、横向拉伸工序采用高强度冷却方式,冷却水水温采用15~22℃。
所述横向拉伸工序中,夹具的开口变小,开口的边缘抓住待加工的膜。热定型风道采用风压均匀、温度均匀的风场。
本实施例的工艺中,原料是关键,由于需要制备超薄型薄膜,不洁净和不符合要求的原料的进入将导致生产失败;应当选择聚酯和特性粘度(IV)的最佳平衡点,如果特性粘度大,则拉伸力需要大,造成薄膜拉伸不均匀,厚度公差控制不好;如果特性粘度小,则分子量小,造成结晶速度快,破膜率上升。所以选择PET聚酯IV大小对于超薄型BOPET的生产十分重要。特性粘度应选择在0.58~0.65之间最合适。PET聚酯IV波动范围大小(分子量的宽窄)必须在±0.01之间才能使用。
附表为超薄BOPET薄膜使用的PET聚酯特性表:
项目 |
数据指标 |
测试标准 |
特性粘度IV(dI/g) |
0.58~0.65 |
ASTMD2857 |
切片尺寸(mm) |
3×3×2.5 |
- |
密度(g/cm2) |
0.33 |
ASTMD792 |
熔点(℃) |
>250 |
ASTMD2117 |
DEG含量(%) |
1±0.2 |
- |
水分含量 |
<0.4 |
ASTMD4019 |
灰分含量 |
<0.05 |
ASTMD229 |
COOH含量 |
<35 |
- |
黄色指数 |
-3~+2 |
ASTMD1925 |
≥10μm凝胶例子(个/mg) |
<2 |
- |
所述的BOPET薄膜中,采用的抗粘剂必须采用纳米二氧化硅,以防止超薄型BOPET薄膜在高速运转加工过程中发生粘连。纳米二氧化硅粒子的尺寸要求必须小于等于1.5μm,且要求在压片试验的显微镜下,分布均匀一致,不能有凝聚成团的尺寸大于等于3~3.5μm存在。
所述的超薄型BOPET薄膜,为了保证在生产过程中熔体高的纯洁度,促进流延机出来的熔体致密性良好,促进二次抽伸不至于破膜,所以对挤出***模头出口处的熔体过滤器,大幅度进行加密,粗过滤孔径由原来的30μm~40μm,调整到20μm;精过滤孔径由原来的20μm调整为10μm;过滤器由普通过滤器修改为优质盘式过滤器。可以确保没有较大杂质和凝胶进入流延机的厚片成型***,超薄拉伸不破膜。
在纵向拉伸(MDO)过程中,由于膜过薄,极易破裂,究其原因是纵向连续机组降温不够,激冷能力差。要对机组冷却辊进行改进,改成大直径,由原来直径150mm修改为200mm,冷却水水温由原来的22~30℃降低为15~22℃.
由于加大了冷却管,延长了膜的冷却时间,降低冷却水温,控制拉伸过程的结晶度,确保了纵向拉伸膜的不破裂。
为了适应膜厚4~6μm的生产需要,必须对横向拉伸(TDO)的专用夹具向德国布鲁克纳公司(BRUECRNER)重新定做,开口变小,使得边缘能够抓住超薄膜,运行正常、拉伸有序,不致破膜。
对横向拉伸***的热定型风道进行技术改造,将原有的方形风道修改为圆形风道,并在各个预热区的阀门处测试风压,保证各个风压基本相等;并控制各个预热区的加热装置,控制各个预热区的温度;精确调节风场的平衡性和温度的均恒性,整个横向拉伸***的风场、风压均匀性和温度均恒性,对生产超薄型BOPET膜非常重要,是厚度均匀性和连续生产正常性的关键技术控制点。
良好的收卷也是一个技术点,收卷必须采用BRUECKNER公司最新生产的精确丝杆和线性同步电机,采用微机数据输入,使薄膜松紧一致,表面光滑无痕迹。
所述超薄型BOPET生产工艺参数如下:
生产速度为:主线的生产速度250米/分~270米/分;
PET切片干燥:预结晶的干燥温度:130~135℃;干燥温度为:165~170℃,干燥时间为2.5小时。
挤出机以及熔体模头熔融温度:
一区 |
二区 |
三区 |
四区 |
五区 |
六区 |
七区 |
210~220℃ |
255~265℃ |
275~285℃ |
275~285℃ |
265~275℃ |
265~275℃ |
265~275℃ |
其中,熔体管的温度为:265~275℃;过滤器的温度为:275~285℃;模头的温度为:265~275℃。
冷鼓:线速度为70~75米/分;
纵向拉伸(MOD)各区的温度:
预热一区 |
预热二区 |
预热三区 |
拉伸一区 |
拉伸二区 |
56~60℃ |
60~65℃ |
70~75℃ |
75~80℃ |
22~28℃ |
冷却定型的温度:42~46℃;红外辅助加热的比例为:70%;MOD拉伸比:3.4~3.5。
横向拉伸(TDO)各区温度如下,
(一)预热区
预热一区 |
预热二区 |
预热三区 |
预热四区 |
预热五区 |
88~93℃ |
90~95℃ |
90~95℃ |
95~100℃ |
95~100℃ |
(二)拉伸区
(三)热定型区
一区 |
二区 |
三区 |
四区 |
五区 |
175~185℃ |
180~190℃ |
215~225℃ |
225~235℃ |
230~240℃ |
六区 |
七区 |
八区 |
九区 |
十区 |
十一区 |
235~245℃ |
238~248℃ |
240~250℃ |
240~250℃ |
220~230℃ |
215~225℃ |
(四)冷却定型区
一区 |
二区 |
三区 |
四区 |
五区 |
六区 |
145~155℃ |
140~150℃ |
125~135℃ |
115~125℃ |
45~55℃ |
45~55℃ |
切边和收卷设备:
速度为260米/分,收卷张力:60~68N/M;收卷压力:50~60N/M。