共聚酯TPE薄膜

五

从建筑施工到医疗用品再到食品包装，共聚酯热塑性弹性体正在重新引起人们对高科技薄膜和挤出涂层的兴趣，这些薄膜结合了低温柔韧性，耐热性，弹性，水蒸气渗透性和耐化学性。虽然这些利基应用中的一些已存在长达15年，但现在新的应用正在出现，挤出加工商和最终用户的兴趣在经过一段相对静止的时期后正在扩大。

吉姆康基

目前美国共聚酯薄膜和挤出涂层的产量在200万至250万磅/年的范围内，由10至15个处理器生产。这些数字在欧洲略高。

共聚酯TPE薄膜和涂层市场分为透气和不透气应用。透气是最大和最古老的部门，其最大的组成部分是医疗用途，如手术服，窗帘和敷料。共聚酯TPE薄膜和涂层对水分和气体（O2和CO2）是可渗透的，但是是无孔的，因此对液态水，血液和细菌是不可渗透的。其他应用是尿布和成人失禁产品，其中这些树脂具有柔软和安静的优点（它们适应佩戴者的运动而不会发生沙沙声）。另一个重要的市场是建筑 – 半透性屋顶膜和“房屋包裹”（透气屏障）。在排斥液态水的同时，透气性也可用于体育用品，雨衣和鞋垫。

不透气应用利用共聚酯TPE的耐热性和耐化学性，低温柔韧性，耐候性，抗穿刺性，耐磨性和低吸水性。其中包括批发食品包装领域最新且发展最快的市场，尤其是需要在袋中冷冻产品的应用。共聚酯TPE也被考虑用于气调包装（MAP）。在单层薄膜中，这些树脂具有许多食品所需的不粘性倾向。在多层薄膜中，它们对尼龙，聚酯，EVA和EMA共聚物具有高亲和力。

共聚酯TPE可以容易地挤出成小于1密耳厚度的吹塑或流延薄膜。通过适当的技术，可以实现薄至0.2密耳的流延薄膜。非织造基底上的挤出涂层通常生产为0.5密耳的薄。具有尼龙挤出经验的加工商已经毫无困难地采用了共聚酯TPE。透气性应用，包括涂层，通常使用低于55肖氏D硬度的较软等级，而较硬等级则出现在单片薄膜的非透气用途中。

Arnitel是帝斯曼工程塑料的共聚酯TPE系列。它们包括共聚醚 – 酯和共聚酯 – 酯。这些树脂是多嵌段共聚物，其中对苯二甲酸丁二醇酯硬链段和聚（环氧烷）软链段沿聚合物主链交替重复。在任何给定的共聚酯配方中改变软链段的类型和数量会产生广泛的产品和性能特征（见附表）。

典型牌号的例子包括：

Arnitel PL380，一种透气，低粘度，38 Shore D等级的挤出涂层。

Arnitel PM381，透气，中等粘度，38 D硬度的流延膜级。

Arnitel EM400，透气性较低，强度更高，40 D硬度。

流变性质

通常，随着配方硬度的增加（即，含有较少的软链段），共聚酯TPE的结晶熔点增加并变得更加明确。熔体粘度很大程度上取决于熔体温度和所用等级的硬度。较软的牌号在正常加工温度下具有较高的熔体粘度。随着TPE的肖氏硬度增加，它具有更多的结晶特性。因此，熔点增加但也更突然。结果，平均熔体温度实际上比较软的等级更低。最常用的Arnitel薄膜和涂层等级是PM381，这是一种柔软的材料，可在450°F至约525°F的较宽范围内挤出。

如附图所示，共聚酯TPE熔体粘度对剪切速率具有相对平坦的响应。这意味着不能依靠高剪切螺杆和模具设计来通过剪切稀化来降低熔体粘度。而是，可以增加或减少挤出熔融温度以增强挤出物的流动性或熔体强度。这意味着需要良好控制熔体温度以达到并保持共聚酯TPE树脂的稳定工艺。

由于这些树脂基于聚酯，因此在加工过程中聚合物中吸收的水分会影响最终性能。因此，Arnitel提供防潮袋，其最大水分含量为0.05％（500 ppm）（重量）。一旦打开并暴露在潮湿空气中，颗粒就会迅速吸收水分。高于0.10％的水分含量可能严重影响挤出操作，导致高度可变的熔体压力和挤出机输出，树脂降解，以及当熔体离开模头时可能存在气泡。

共聚酯TPE通常用干燥料斗挤出。对于暴露在潮湿空气中的材料，干燥条件为3-4小时，时间为212-248 F.

挤出机考虑因素

适用于增塑尼龙，PVC或聚烯烃的挤出机通常适用于共聚酯TPE的挤出。长度与直径（L / D）之比至少为24：1，通常为28：1，为薄膜挤出提供了所需的熔体均匀性。螺杆螺纹和筒壁之间的间隙应该很小，以防止熔融树脂的回流和可能的波动。24：1 L / D桶应配备至少四个独立控制的加热和冷却区。

不建议使用凹槽进料段。设计用于促进颗粒向前运动的凹槽可导致螺杆的压缩区域的过度进给，这导致差的温度控制，夹带的空气和高的驱动功率要求。

通常，具有进料，过渡（压缩）和大致相等长度的计量区的简单三区通用螺杆与共聚酯TPE很好地配合。压缩比应在2.5：1和3.5：1之间，由进料区通道的深度除以计量区通道的深度确定。建议使用等于一个螺杆直径的螺杆螺距。

螺杆设计不应在进料或计量部分中包含过深的通道。深而短的进料通道会导致进料不良和输出损失。深度计量通道可以在整个熔体中产生宽的温度分布。相反，浅的计量通道可能由于高剪切而导致熔体过热。

由于多种原因，不建议在共聚酯TPE中使用具有减压区和真空排气口的螺杆。首先，不可能通过真空排气来干燥这些树脂。其次，排气和减压区域可能导致流动停滞和降解聚合物的局部积聚。第三，可能导致不规则的挤出机压力。

一些含有高剪切混合元件和阻隔飞行设计的螺杆已成功用于共聚酯TPE。然而，这些设计中的一些可能产生高熔融温度，其不能在典型的挤出机产量范围内控制。这在较大直径的挤出机中最明显。

挤出机适配器和头部应尽可能短且流线型。流动通道不应包含任何类型的横截面或“死点”的突然或剧烈变化。长适配器管可导致聚合物停滞。这可导致局部聚合物降解并随后将降解树脂颗粒随机释放到熔体流中。

铸膜

为避免粘连，柔软的Arnitel类型（35D和40D硬度）的冷却辊表面温度不应超过122 F，47D至63D类型的冷却辊表面温度不应超过122 F，对于72D和更硬的等级，冷却辊表面温度不应超过212 F. 冷却辊的纹理化不仅有助于薄膜的释放，而且还会降低薄膜的光泽度。

薄膜越薄，TPE的等级越柔软，在铸膜生产过程中，张力控制就越严格。如果没有良好的张力控制，则难以生产均匀缠绕，无皱纹的薄膜。修剪或切割薄而柔韧的薄膜也需要精确的张力控制。通过将切割位置与可由卷绕或修剪去除系统产生的任何振动或张力变化隔离，获得了最佳结果。建议在分切位置的两侧使用从动辊。

吹膜

吹膜是共聚酯TPE的一种相对较新的用途。只有少数几家处理器在商业上做到了，而且他们已经将这些细节保留给了他们自己。然而，总的来说，他们使用标准的尼龙薄膜设备。爆破率为正常的2：1至2.5：1。较软等级的TPE可能需要防粘连，在流延薄膜挤出中也是如此。

挤出涂层

共聚酯TPE可以挤出涂覆到织造和非织造织物上。冷却辊温度会对织物粘附产生重要影响。典型的温度在68到120°F之间。与聚烯烃的挤出涂层不同，对于共聚酯TPE，推荐在模头和轧辊之间使用非常小的气隙。