一种超薄型BOPET膜及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种BOPET(双向拉伸聚酯)膜及其制造方法。
背景技术
随着科技的发展，新能源的开发已经成为国际上的重要课题。锂电池和光伏电池的大量应用，更促进以电源为动力的交通工具以及太阳能发电行业的发张。目前，锂电池和光伏电源趋向小型化、积聚化和高容量；所以国内电源生产企业要求配套供货的BOPET膜从厚度10μm降低到4～6μm，现有的BOPET膜的生产工艺仅仅能够生产厚度10μm以上的BOPET膜，不能满足锂电池和光伏电源的发展需求；采用现有的工艺加工10μm以下的BOPET膜，容易出现厚薄不均、起皱横裂，拉伸断裂、卷膜不顺等作业情况。
【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％；在所述挤出系统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％，抗粘剂地质量百分比为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％；在所述挤出系统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，所以对挤出系统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系统，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。
对横向拉伸系统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，整个横向拉伸系统的风场、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。