BOPE 필름의 물리적 및 기계적 성능에 영향을 미치는 요인은 무엇인가?

고분자 필름 원료의 합성 및 변성 및 평면 필름 이축 연신 기술의 발전으로 우수한 특성을 갖는 이축 연신 필름이 많이 등장했으며 현재 주요 평면 필름 이축 연신 필름(약어:이축 배향 필름)에는 BOPP, BOPET 및 BOPA가 포함됩니다.

폴리에틸렌(PE)은 수년 동안 사용되어 왔지만 주로 블로운 필름, 캐스트 및 일축 연신 필름, 평면 필름 이축 연신 기술을 사용하여 제조된 이축 연신 필름 등 필름 생산에 널리 사용되었습니다. 2009년 새로운 영화 소재로 뛰어난 성능과 상당한 경제성으로 인해 BOPE는 기존 PE 필름에 비해 확실한 이점을 보여줍니다. 또한 기존 PE 필름에는 없는 몇 가지 독특한 특성도 있습니다.

BOPP, BOPET, BOPA의 이축 연신에 대한 이론적 근거는 수년 전에 확립되어 실제 생산에 널리 사용되고 있지만, 일반적으로 필름에 사용되는 소재인 PE의 이축 연신 이론은 아직 체계적으로 확립되지 않았다. 주된 이유 중 하나는 이축 연신에 적합한 PE 원료의 연구 개발이 상대적으로 느리다는 것입니다.

평판 필름 이축 연신은 기술적 요구 사항이 매우 높은 플라스틱 성형 및 가공 방법이며, 우수한 성능과 적합한 원료를 갖춘 가공 장비에 대한 필요성 외에도 더 중요한 것은 생산 인력이 특성에 대한 깊은 이해와 숙달이 필요하다는 것입니다. 및 원료의 특성 가공 조건이 제품 성능에 미치는 영향. 원자재의 개발과 개선, 그리고 생산공정과 이론의 확립이 상호 작용하고 제약하기 때문에 현재 평판필름 방식으로 생산되는 BOPE의 판매는 없습니다. BOPE를 위한 성숙한 공정 기술과 생산 장비가 없기 때문에 BOPE 개발 과정에서 지속적으로 탐구해야 할 사항이 많습니다. BOPE 필름의 주요 생산 공정

BOPE는 평판 필름 공법을 이용한 순차적 이축 연신법으로 생산되며, 생산 공정은 BOPP, BOPET, BOPA와 유사하다.

BOPE 필름은 PE를 주원료로 사용합니다. 폴리에틸렌 합성 기술의 발달로 다양한 중합 방법, 다양한 종류의 촉매 및 중합 기술이 개발되어 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 등 다양한 폴리에틸렌 품종이 개발되었습니다. ,선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 메탈로센 폴리에틸렌 등 일반적으로 폴리에틸렌 수지의 분자 구조, 몰 질량 및 분포는 공단량체의 종류와 양, 중합 방법 및 촉매 종류를 변경하여 제어됩니다.

PE 원료에는 다양한 종류가 있으며 그 특성은 매우 다양합니다. 현재 블로운 필름 제품 생산에는 LDPE와 LLDPE가 많이 사용됩니다. 현재 평판 필름 방식으로 생산되는 BOPE는 많지 않습니다. 실제로, 우리는 작은 용융 질량 유량(보통 MFR 값이 4g/10rain 미만), 넓은 몰 질량 분포 또는 심지어 이중 모드 분포를 갖는 LDPE 또는 LLDPE가 BOPE 생산에 적합하다는 것을 발견했습니다.

LLDPE는 배위구조를 갖는 고활성 촉매의 작용하에 에틸렌과 α-올레핀을 저압공법으로 공중합하여 만드는데, LLDPE의 중합방법은 기본적으로 HDPE와 동일하므로 분자구조도 동일하다. 선형인 HDPE와 같습니다. 그러나 α-올레핀의 도입으로 인해 분자 사슬에는 짧고 규칙적인 가지가 많이 존재하게 됩니다. LLDPE의 분기 길이는 일반적으로 HDPE의 분기 길이보다 길며 분기 수도 더 많습니다. LDPE와 비교하여 LLDPE에는 LDPE 특유의 장쇄 가지가 없습니다. LLDPE의 분자 사슬은 단쇄 분지형 구조를 갖고 있으며, 분자 구조 규칙성은 LDPE와 HDPE 사이에 있으며, 밀도와 결정성도 HDPE와 LDPE 사이에 있습니다. 또한, LLDPE는 LDPE에 비해 몰질량 분포가 좁고, 몰질량이 크기 때문에 용융점도가 LDPE에 비해 높고, 가공성이 나쁘며, 용융파괴가 발생하기 쉽다. LLDPE의 성능이 LDPE와 유사하고 HDPE의 특성을 갖는 것은 바로 LLDPE의 구조적 특성 때문입니다.

PE의 분자 구조는 규칙적이며 분자 사슬은 매우 부드럽고 빠르게 결정화될 수 있습니다. 그리고 일반적으로 높은 수준의 결정성을 달성할 수 있습니다. 일반적으로 PE는 가공 중에 어느 정도 열산화 가교를 겪게 되어 결정점, 겔, 심지어 탄화 현상이 발생합니다. 따라서 BOPE 필름 개발 과정에서 적합한 압출 시스템을 설계하는 것은 매우 중요합니다.

지금까지,부처님 플라스틱 기술BOPE의 연구 개발에 사용되는 원료는 주로 LLDPE입니다. 구조의 특성상 LLDPE의 용융점도는 압출성형시 높으며, 압출기는 LDPE를 압출할 때보다 일반적으로 더 큰 동력모터를 장착해야 합니다. 강도 등급은 더 높은 스러스트 베어링을 선택해야 하며, 길이 대 직경 비율이 더 작고 나사 홈이 더 깊은 나사를 선택해야 합니다. 나사의 종횡비를 변경할 수 없는 경우 보상으로 측광 구간을 줄일 수 있습니다. 이러한 설계를 사용하면 스크류 구동 토크를 효과적으로 줄일 수 있으며 계량 섹션의 스크류 홈을 깊게 하면 용융 온도를 제어하고 용융액이 적절한 가공 점도를 얻을 수 있도록 하는 데에도 도움이 됩니다. LLDPE는 녹기 쉽고 필름에 피쉬 스킨 라인이 생기기 쉽습니다.

위의 요구 사항에 따라 압출기 스크류를 설계하는 것 외에도 솔루션은 다이 립 간격을 늘리고 다이 헤드와 인근 연결 파이프의 온도를 높여야 합니다. 다이 립 간격이 증가하고 온도가 상승하여 용융물에 대한 전단 효과가 감소하고 과도한 다이 헤드 압력도 방지됩니다. LDPE에 비해 LLDPE는 Tm이 더 높고 압출 온도도 더 높습니다(보통 170~230°C 정도). 스크류의 각 섹션에서 다이까지 비교적 안정적인 온도 분포가 적용됩니다.

결정성 고분자 재료 필름의 신장성은 기본적으로 결정도, 구정석 크기 및 변형 특성에 따라 달라지며, 결정도, 구정석 크기 및 연성은 주조 중 냉각 및 응고 조건에 의해 제어됩니다. 따라서 이축 연신을 위해 구형 구조의 미연신 두꺼운 시트를 제조할 때 장비 및 작동 조건이 폴리머 용융물의 냉각 및 동화에 미치는 영향을 충분히 고려할 필요가 있습니다.

BOPET 및 BOPA 주조판의 경우 급냉을 통해 무정형 또는 결정성이 낮은 두꺼운 판을 얻고, BOPP 주조판의 경우 급냉을 통해 결정성이 낮고 입도가 작은 두꺼운 판을 얻고, 구조가 매우 규칙적인 PE 주조판의 경우 결정화가 매우 쉽고 Tg가 매우 낮습니다. 실제 생산에서는 결정성이 매우 낮은 PE 두꺼운 시트를 주조하기가 어렵습니다. 두꺼운 시트의 외관은 필름 형성 특성 및 BOPE의 외관에 큰 영향을 미치므로 주조 시트는 BOPE 생산에 있어 매우 중요한 연결고리입니다. PE는 결정화가 매우 쉽기 때문에 냉각 불균일 및 시트 결정화 불균일로 인해 표면에 많은 수의 피트가 생기기 쉽습니다. 시트 캐스팅 중 양면의 냉각이 고르지 않으면 두꺼운 시트가 쉽게 휘어질 수 있습니다. 가장자리 압착 장치가 정상인지 확인하려면 일반적으로 시트 캐스팅 롤러의 온도와 냉각수 탱크의 수온을 조정해야 합니다.

연신 비율은 세로 방향이든 가로 방향이든 이축 배향 필름의 물리적, 기계적 특성에 큰 영향을 미치는 매우 중요한 공정 매개변수입니다. 특정 온도에서 연신 배율이 높을수록 종/횡 연신 배율 곱이 커지고 필름의 배향이 커지며 필름의 기계적 강도, 모듈러스, 천공 저항성, 가스 차단성, 표면 광택 및 기타 특성이 향상됩니다. 필름이 더 좋아질 것입니다.

이축 연신은 필름의 포괄적인 물리적, 기계적 특성을 변화시킬 수 있습니다. 연신 배율이 증가함에 따라 배향 정도가 증가하고 폴리머의 직선화 세그먼트 수가 증가하며 웨이퍼 사이의 연결 세그먼트가 점차 증가하여 필름의 밀도와 강도가 증가하고 파단 연신율이 감소합니다. . 세로/가로 연신율의 차이는 필름의 세로/가로 방향에 대한 물리적, 기계적 특성의 차이를 크게 결정합니다. 동기 연신을 사용하는 경우 세로 방향과 가로 방향의 연신 비율은 크게 다르지 않습니다.분자 배향뚜렷한 차이는 없습니다. 단계별 이축 연신을 사용하는 경우 세로 연신에 대한 가로 연신 예열과 세로 특성에 대한 배향된 세그먼트의 방향 전환을 고려할 필요가 있으므로 단계별 이축 연신 방법을 사용합니다. 가로 특성보다 세로 특성이 더 높은 필름을 생산합니다. 세로/가로 신장 비율의 선택이 매우 중요합니다.

이축 연신 필름의 가로 연신은 중요하고 복잡한 공정이며, 전체 공정은 지속적인 열 환경에서 수행됩니다. BOPP, BOPA의 경우,보펫 필름횡연신에는 연신 시작점이 여러 개 있는데, 이는 주로 횡방향에 특정 약점이 존재하고, 횡연신 속도가 높으며, 필름에 불순물, 기포 및 외관 결함이 존재하기 때문에 발생합니다. 동시에 가로 연신에는 "단계 연신"과 "고유 연신 비율"의 문제가 있습니다. 즉, 가로 연신 과정에서 필름의 가로 방향으로 갑자기 연신되는 여러 "단계 지점"이 있습니다. 연신 공정의 "계단"은 연신이 "고유 연신 비율"(즉, 세로/가로 연신 비율의 곱)에 도달할 때까지 점차적으로 양쪽으로 확장되고 전체 웹이 균일하게 연신될 수 있습니다. 균일한 두께의 필름을 얻습니다.

"고유 연신 비율"에 도달하지 못한 경우 연신 시작점이 여러 개이면 필름 제품의 두께가 고르지 않게 될 수 있습니다. "고유 신축율"의 크기는 고분자 재료의 구조 및 특성과 관련이 있습니다. 재료마다 고유 신축율이 다릅니다. 정상적인 상황에서 BOPP의 세로 신장 비율은 4.5-5.5이고 가로 신장 비율은 7.5-9.9이며 "고유 신장 비율"은 BOPA의 세로 신장 비율이 2.8-3.5이고 가로 신장 비율은 약 40배입니다. 스트레치 비율은 3.0~3.5, 고유 스트레치입니다. 배수는 약 10배이고, BOPET의 세로 연신 배수는 3~4배이고, 가로 연신 배수는 3~4배이며, 고유 연신 배수는 일반적으로 10~18배입니다. PET 분자 배향과 필름의 인장강도도 더 크지만, 배수가 너무 크면 멤브레인이 쉽게 부서집니다. 필름의 이축 연신은 "고유 연신 비율"에 도달해야 합니다. 현재 다양한 이축 연신 필름(주로 BOPP, BOPET, BO-PA)을 위한 특수 평면 필름 방법 이축 연신 장비가 있습니다. BOPP, BOPA 및 BOPET의 이축 연신에 대한 이론적 연구가 비교적 성숙되었기 때문에 가로 연신 비율은 일반적으로 장비 설계 및 설치 중에 결정됩니다. 실제 생산에서는 세로 연신 비율을 조정해야만 조정할 수 있습니다. . 이축 연신 필름의 실제 생산에서는 전체 연신 비율(즉, 세로/가로 연신 비율의 곱)이 "고유 연신 비율"보다 작아서 두꺼운 스트립과 고르지 못한 두께가 일반적으로 발생합니다.

PE의 연신도 여러 연신 시작점을 가지며, 또한 "고유 연신 비율"을 가지고 있으며, 용융 질량 유량이 약 2g/10분인 메탈로센 LLDPE의 "고유 연신 비율"은 약 40배이며 종방향 연신은 약 40배입니다. 비율은 3.5~6배, 가로 신축성은 7~10배로 BOPP에 가깝다.

각 연신 영역의 온도와 온도 분포는 필름의 연신 배향과 결정화에 영향을 미치는 핵심 요소입니다. 온도는 분자 사슬의 이동성에 영향을 주어 고분자 분자 사슬의 방향과 결정 형성에 영향을 줍니다.

연신 온도가 Tm보다 높으면 폴리머 분자 사슬의 이동성이 매우 강해 짧은 시간에 작은 응력으로 폴리머 분자 사슬이 풀리고 미끄러지며 방향이 바뀌게 됩니다. 필름의 배향 정도 및 필름의 강도는 크게 향상되지 않습니다. 연신 온도가 Tg보다 낮을 때 외력은 연신, 진동, 고분자 분자의 화학 결합 결합 각도의 작은 변화만 유발할 수 있으며 탄성 변형이 발생합니다. 연신 온도가 Tg와 Tm(또는 Tf) 사이인 경우 고분자 분자 사슬 조각은 강한 이동성을 갖지만 특정 외력이 가해지면 분자 사슬이 전체적으로 움직일 수 없으며 고분자 재료는 탄성 변형 및 점성을 겪을 수 있습니다. 동시에 변형. 장비의 가열 및 인장 응력으로 인해 폴리머 분자 사슬은 특정 물리적 가교 지점의 제약을 극복하고 폴리머 분자 사슬 세그먼트와 분자 사슬이 움직이며 폴리머 분자는 응력 방향을 따라 배향이 되고 유지됩니다. 대부분의 비정질 또는 반결정성 열가소성 고분자 재료의 경우 연신 온도 범위는 Tg와 Tm(또는 Tf) 사이입니다. PP, PA6, PET는 Tg가 높은 반결정성 소재로 BOPP, BOPA, BOPET 등 이축연신 필름의 생산과정에서 저온주조를 통해 결정성이 낮거나 비정질 시트가 얻어지며, 비정질 영역은 무정형 부분을 이용한 연속상은 낮은 온도에서 강한 이동성을 가지며 Tg-Tm(또는 Tf)의 고탄성 상태에서 신축성을 가질 수 있습니다. 결정화 능력이 강하기 때문에 결정화 영역이 연속상이 되어 PE가 이축 연신되어 더 낮은 온도에서 필름을 형성하기가 어렵습니다. PE의 연신 온도 범위는 결정화 용융 온도와 Tm 사이입니다. 이축 연신이 가능하며 온도 범위는 PP, PA6 및 PET보다 좁습니다.

동시에 PE는 결정화 능력이 강하므로 연신 예열 및 연신 중에 결정화의 급격한 성장을 방지하는 것이 필요하며 최대 결정화 속도 온도 범위를 피하기 위해 예열 및 연신 온도를 선택해야 합니다. 실제 사례에서는 필름 형성 특성을 유지하면서 더 낮은 예열 및 연신 온도를 사용하는 것이 BOPE 필름의 배향 및 기계적 강도를 향상시키는 효과적인 방법임이 입증되었습니다. PE의 연신 온도 범위는 결정화 시작 용융 온도와 Tm 사이이고, PE 재료의 최대 결정화 속도 온도도 상기 온도 범위 내에 있기 때문에 예열 온도가 너무 높으면 종방향 연신이 롤러에 들러붙는 원인이 되며, 필름은 빠르게 결정화됩니다. 연신 온도가 너무 높으면 필름의 투명도가 감소하고 롤 접착이 용이할 뿐만 아니라 폴리머 분자 사슬과 세그먼트가 쉽게 방향이 바뀌어 기계적 특성이 향상되지 않습니다. 영화의 속성. 가로 연신의 공간 범위가 넓기 때문에 열풍 가열을 사용하는 가로 연신 장비의 경우 열풍 온도, 가열 풍속 및 압력의 제어가 균일하고 안정적이어야 합니다. 그렇지 않으면 가로 연신의 균일성과 연속성에 영향을 미칩니다. BOPE 필름의 특성에 따라 필름의 측면 두께의 균일성에 영향을 미칩니다.

이축 연신 필름의 강도(인장 강도, 천공 저항성 등 포함)와 열 수축률은 모순됩니다. 낮은 예열, 연신 및 열고정 온도는 기계적 강도를 향상시키는 데 도움이 되는 반면, 더 높은 온도를 사용하면 열 수축률이 증가합니다. 예열, 연신 및 열고정 온도는 열 수축률을 감소시킬 수 있지만 인장 강도는 손실됩니다. 다양한 원료 및 사용 요구 사항에 따라 고온 선택을 선택해야 합니다. BOPE는 일반적으로 다른 필름 재료(BOPA, BOPP, BOPET 등)와 컴파운딩해야 하기 때문에 컴파운딩 공정 온도가 일반적으로 80°C 이상이므로 BOPE 제품의 경우 고온에서 치수 안정성이 요구됩니다. 일반적으로 횡연신 후 열고정 공정이 있습니다. 그 목적은 비정질 부분을 응력 완화시키고 결정화 가능한 부분을 빠르게 결정화시키고 열 수축을 줄이고 필름의 강성을 향상시키며 BOPE 필름의 강도와 강도를 높이는 것입니다. 내구성이 좋습니다. 열고정은 일반적으로 연신온도 이상, Tm 이하의 온도에서 수행된다. 사용 요구 사항에 따르면 Fosu Technology는 BOPE 개발 과정에서 탐색을 통해 BOPE 필름의 열 수축률이 115~120°C에서 4초 이상 열 경화되어야 사용 요구 사항을 충족할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 100°C에서 열 수축률이 5% 미만입니다.

많은 경우 BOPE 필름에는 투명성 요구 사항이 있습니다. 안개와 광선 투과율은 다운스트림 사용자가 매우 우려하는 지표 중 하나입니다. 첨가제 외에도 온도도 필름 투명성에 큰 영향을 미칩니다. 특히 결정성 플라스틱의 경우 예열 및 연신 온도를 최대 결정화 속도 근처에 두지 않는 것이 가장 좋습니다. 그렇지 않으면 많은 양의 결정화가 필름의 연신과 연신된 필름의 두께 균일성 및 투명도에 영향을 미칩니다. 열고정 온도는 최대 결정화 속도 온도 근처에서 선택해야 합니다. 그래야 연신된 필름이 최대한 빨리 결정화되어 필름의 강도가 높고 치수 안정성이 양호하며 외관도 양호합니다.