Биаксиально-ориентированная полиэтилентерефталатная пленка (BoPET)

Введение

Полиэстерная пленка

BoPET (биаксиально ориентированный полиэтилентерефталат) – это полиэстерная пленка, изготовленная из растянутого полиэтилентерефталата (ПЭТ). Она используется благодаря высокой прочности на разрыв, химической и размерной стабильности, прозрачности, отражающей способности, барьерным свойствам по отношению к газам и ароматам, а также диэлектрическим свойствам. Различные компании производят BoPET и другие полиэфирные пленки под разными торговыми марками. Наиболее известные торговые марки в Великобритании и США – Mylar, Melinex, Lumirror и Hostaphan.

Производство и свойства

Производственный процесс начинается с экструдирования пленки расплавленного полиэтилентерефталата (ПЭТ) на охлаждающий вал, который переводит ее в аморфное состояние. Затем она подвергается двуосной ориентации посредством вытяжки. Наиболее распространенным способом является последовательный процесс, при котором пленка сначала вытягивается в продольном направлении с помощью нагретых валков, а затем в поперечном направлении, то есть ортогонально направлению движения, в нагретой печи. Возможно также одновременное вытягивание пленки в обоих направлениях, хотя оборудование для этого несколько сложнее. Степень вытяжки обычно составляет от 3 до 4 в каждом направлении. После завершения вытяжки пленка "термофиксируется" или кристаллизуется под напряжением в печи при температурах, как правило, выше. Термофиксация предотвращает сжатие пленки до ее первоначальной нерастянутой формы и закрепляет молекулярную ориентацию в плоскости пленки. Ориентация полимерных цепей обеспечивает высокую прочность и жесткость двуосно ориентированной ПЭТ-пленки, которая имеет типичный модуль Юнга около. Важным следствием молекулярной ориентации также является индуцирование образования множества зародышей кристаллов. Кристаллиты, которые быстро растут, достигают границы соседних кристаллитов и остаются меньше длины волны видимого света. В результате двуосно ориентированная ПЭТ-пленка обладает отличной прозрачностью, несмотря на свою полукристаллическую структуру. Если бы она производилась без каких-либо добавок, ее поверхность была бы настолько гладкой, что слои сильно прилипали бы друг к другу при намотке пленки, подобно прилипанию чистых стеклянных пластин при складывании. Для обеспечения возможности обработки в ПЭТ обычно внедряются микроскопические инертные неорганические частицы, такие как диоксид кремния, для придания шероховатости поверхности пленки. Двуосно ориентированная ПЭТ-пленка может быть металлизирована путем вакуумного напыления тонкой пленки испаренного алюминия, золота или другого металла. Это значительно снижает проницаемость для газов (что важно для упаковки пищевых продуктов) и отражает до 99% света, включая большую часть инфракрасного спектра. Для некоторых применений, например, для упаковки пищевых продуктов, алюминизированная пленка boPET может быть ламинирована слоем полиэтилена, который обеспечивает герметичность и повышает устойчивость к проколам. Полиэтиленовая сторона такого ламината выглядит матовой, а сторона boPET – глянцевой. Другие покрытия, такие как проводящий оксид индия-олова (ITO), могут быть нанесены на пленку boPET методом магнетронного распыления.

The manufacturing process begins with a film of molten polyethylene terephthalate (PET) being extruded onto a chill roll, which quenches it into the amorphous state. It is then biaxially oriented by drawing. The most common way of doing this is the sequential process, in which the film is first drawn in the machine direction using heated rollers and subsequently drawn in the transverse direction, i. e., orthogonally to the direction of travel, in a heated oven. It is also possible to draw the film in both directions simultaneously, although the equipment required for this is somewhat more elaborate. Draw ratios are typically around 3 to 4 in each direction. Once the drawing is completed, the film is "heat set" or crystallized under tension in the oven at temperatures typically above The heat setting step prevents the film from shrinking back to its original unstretched shape and locks in the molecular orientation in the film plane. The orientation of the polymer chains is responsible for the high strength and stiffness of biaxially oriented PET film, which has a typical Young's modulus of about Another important consequence of the molecular orientation is that it induces the formation of many crystal nuclei. The crystallites that grow rapidly reach the boundary of the neighboring crystallite and remain smaller than the wavelength of visible light. As a result, biaxially oriented PET film has excellent clarity, despite its semicrystalline structure. If it were produced without any additives, the surface of the film would be so smooth that layers would adhere strongly to one another when the film is wound up, similar to the sticking of clean glass plates when stacked. To make handling possible, microscopic inert inorganic particles, such as silicon dioxide, are usually embedded in the PET to roughen the surface of the film. Biaxially oriented PET film can be metallized by vapor deposition of a thin film of evaporated aluminium, gold, or other metal onto it. The result is much less permeable to gases (important in food packaging) and reflects up to 99% of light, including much of the infrared spectrum. For some applications like food packaging, the aluminized boPET film can be laminated with a layer of polyethylene, which provides sealability and improves puncture resistance. The polyethylene side of such a laminate appears dull and the boPET side shiny. Other coatings, such as conductive indium tin oxide (ITO), can be applied to boPET film by sputter deposition.

Наука

Любительские и профессиональные визуальные и телескопические солнечные фильтры. Пленки BoPET часто подвергаются отжигу на стеклянном элементе для улучшения теплопроводности и обеспечения необходимой плоской поверхности для равномерного телескопического наблюдения за Солнцем. Производители обычно используют пленки толщиной , чтобы повысить их устойчивость. Пленки большей толщины с плотным алюминиевым покрытием обычно предпочтительны для наблюдения Солнца невооруженным глазом во время затмений. Пленки в кольцевых креплениях, установленные в газонепроницаемых ячейках, легко деформируются в сферические зеркала. Космические обсерватории с фотоумножителями часто используют эти зеркала для создания недорогих, больших (1,0 м и более), легких зеркальных поверхностей для исследований космических лучей низкой и средней энергии в секторе неба. Также используются в качестве легкого материала диафрагмы для разделения газов в гиперзвуковых ударных и расширительных трубах. В качестве разделителя луча в инфракрасной спектроскопии преобразования Фурье, как правило, с применением лазеров. Толщина пленок часто составляет около 500 микрометров. Используются для покрытия гематокритных трубок. В качестве изоляционного материала для радиационного экрана криокулера. Как оконный материал для удержания газа в детекторах и мишенях в ядерной физике. В компьютерных томографах служит физическим барьером между рентгеновской трубкой, детекторным кольцом и пациентом, обеспечивая незначительное ослабление рентгеновского излучения при работе. Космические аппараты изолируются металлизированной пленкой BoPET. Спускная ступень лунного модуля "Аполлон" была покрыта BoPET для контроля температуры оборудования для лунных исследований, перевозимого в модульном отсеке для хранения оборудования.

Электронная и акустическая

Носитель для гибких печатных схем. BoPET-пленка часто используется в качестве диафрагмы в наушниках, электростатических громкоговорителях и микрофонах. BoPET-пленка применяется в производстве банджо и барабанных мембран с 1958 года благодаря своей прочности и акустическим свойствам при натяжении на обруч барабана. Они выпускаются в однослойном и двухслойном исполнении, при этом каждый слой имеет определенную толщину и может быть прозрачным или непрозрачным, впервые использованным компанией Evans. BoPET-пленка служит основой практически для всех магнитных лент и дискет. Металлизированная BoPET-пленка, наряду с другими пластиковыми пленками, используется в качестве диэлектрика в пленочных конденсаторах. Прозрачные пакеты из BoPET-пленки применяются для упаковки аудионосителей, таких как компакт-диски и виниловые пластинки. Прозрачные и белые BoPET-пленки используются в качестве основных слоев и покрытий в смарт-картах.