近年來，適應包裝行業對包裝物要求的不斷提高，各種功能膜市場發展迅速。經過雙向拉伸生產的塑料薄膜可有效改善材料的拉伸性能（拉伸強度是未拉伸薄膜的3-5倍）、阻隔性能、光學性能、耐熱耐寒性、尺寸穩定性、厚度均勻性等多種性能，并具有生產速度快、產能大、效率高等特點，市場迅速發展。
雙向拉伸原理
塑料薄膜雙向拉伸的原理：是將高聚物樹脂通過擠出機加熱熔融擠出厚片后，在玻璃化溫度以上、熔點以下的適當溫度范圍內（高彈態下），通過縱拉機與橫拉機時，在外力作用下，先后沿縱向和橫向進行一定倍數的拉伸，從而使高聚物的分子鏈或結晶面在平行于薄膜平面的方向上進行取向而有序排列；然后在拉緊狀態下進行熱定型使取向的大分子結構固定下來；最后經冷卻及后續處理便可制得理想的塑料薄膜。
雙向拉伸薄膜生產設備與工藝
雙向拉伸薄膜的生產設備與工藝，以聚酯（PET）為例簡述如下：
配料與混合
普通聚酯薄膜所使用的原料主要是有光PET切片和母料切片。母料切片是指含有添加劑的PET切片，添加劑有二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鋇、高嶺土等，應根據薄膜的不同用途選用相應的母料切片。聚酯薄膜一般采用一定含量的含硅母料切片與有光切片配用，其作用是通過二氧化硅微粒在薄膜中的分布，增加薄膜表面微觀上的粗糙度，使收卷時薄膜之間可容納少量的空氣，以防止薄膜粘連。
有光切片與一定比例的母料切片通過計量混合機混合后進入下一工序。
結晶和干燥
對有吸濕傾向的高聚物，例如PET、PA、PC等，在進行雙向拉伸之前，須先進行予結晶和干燥處理。一是提高聚合物的軟化點，避免其在干燥和熔融擠出過程中樹脂粒子互相粘連、結塊；二是去除樹脂中水分，防止含有酯基的聚合物在熔融擠出過程中發生水解降解和產生氣泡。
PET的予結晶和干燥設備一般采用帶有結晶床的填充塔，同時配有干空氣制備裝置，包括空壓機、分子篩去濕器、加熱器等。
予結晶和干燥溫度在150-170℃左右，干燥時間約3.5-4小時。干燥后的PET切片濕含量要求控制在50ppm以下。
熔融擠出
熔融擠出包括擠出機、熔體計量泵、熔體過濾器和靜態混合器。
1 熔融擠出機
經過結晶和干燥處理的PET切片進入單螺桿擠出機進行加熱熔融塑化。為了保證PET切片塑化良好、擠出熔體壓力穩定，螺桿的結構非常重要。除對長徑比、壓縮比、各功能段均有一定要求外，還特別要求是屏障型螺桿，因為這種結構的螺桿具有以下幾個特點：1）有利于擠出物料的良好塑化。2）有利于擠出機出口物料溫度均勻一致。3）擠出機出料穩定。4）排氣性能好。5）有利于提高擠出能力。
若擠出量不是太大，推薦選用排氣式雙螺桿擠出機。排氣擠出機有兩個排氣口與兩套抽真空系統相連接，具有很好的抽排氣、除濕功能，可將物料中所含的水分及低聚物抽走，可以省去復雜的預結晶/干燥系統，既節省投資又可降低運行成本。
擠出機溫度設定，從加料口到機頭約為210℃-280℃左右。
2 熔體計量泵
熔體計量通過高精度的齒輪泵來實現。計量泵的作用是保證向模頭提供的熔體具有足夠而穩定的壓力，以克服熔體通過過濾器時的阻力，實現薄膜厚度的均勻性。計量泵通常采用斜的二齒輪泵，為了進一步提高計量精度，也有的選用三齒輪泵。因為三齒輪泵比二齒輪泵脈沖小，其泵出量的波動也小。計量泵的加熱溫度在270℃-280℃。
3 熔體過濾器
為了去除熔體中可能存在的雜質、凝膠粒子、魚眼等異物，常在熔體管線上計量泵的前后各安裝一只過濾器。PET薄膜生產線通常采用碟狀過濾器，其材料為不銹鋼網與不銹鋼燒結氈組合而成。不銹鋼碟片的尺寸為Φ12英寸，過濾網孔徑一般在10-30μ。過濾器加熱溫度控制在275-285℃。
4 熔體管
熔體管的作用是將擠出機、計量泵、過濾器等與模頭連接起來，讓熔體從中通過。要求熔體管內壁高度光潔且無死角，熔體管串連起來的長度應盡量短，以免熔體在其中滯流、停留時間過長而產生降解。
來自擠出機的熔體進入熔體管后，分別流經粗過濾器、計量泵、精過濾器后進入模頭。如是三層共擠生產線，在模頭上方還配置一個熔體分配器。過濾器、計量泵和熔體管等可以用電加熱，也可用導熱油夾套加熱。熔體管加熱溫度控制在275-285℃。
5 靜態混合器
熔體流過熔體管時，沿著管壁的熔體溫度與熔體中心的溫度有較大的溫差，為使進入模頭的熔體溫度均勻一致，以保證模頭出料均勻，須在熔體管連接模頭的一端內部安裝若干組靜態混合器，熔體流過靜態混合器時，會自動產生分—合—分—合的混合作用，從而達到熔體溫度均勻化的目的。
鑄片系統
鑄片系統主要包括模頭、急冷輥和鑄片貼附裝置等。
1 模頭：是流延鑄片的關鍵，它直接決定鑄片的外形和厚度的均勻性。PET常采用衣架型長縫模頭，模頭開度通過若干個帶有加熱線圈的推/拉式差動螺栓進行初調，并通過在線測厚儀的自動測厚、反饋給模頭的加熱螺栓進行模唇開度的微調。模頭溫度控制在275℃左右。
2 急冷輥（鑄片輥、俗稱冷鼓）：是將流出模頭呈粘流態的PET熔體在勻速轉動的急冷輥上快速冷卻至其玻璃化溫度以下而形成玻璃態的厚度均勻的鑄片。急冷的目的是使厚片成無定型結構，盡量減少其結晶，以免對下道拉伸工序產生不良影響。為此，對鑄片輥要求：一是其表面溫度要均勻、冷卻效果要好；二是要求急冷輥轉速均勻而穩定。鑄片輥內通30℃左右的冷卻水，以保證鑄片冷至60℃以下。
3 靜電吸附裝置：其作用是使鑄片與急冷輥能緊密接觸，防止急冷輥轉動時卷入空氣，以保證傳熱—冷卻效果。靜電吸附裝置由金屬絲電極、高壓發生器及電極收放力矩電機等組成。其工作原理是利用高壓發生器產生的數千伏的直流電壓，使電極絲、鑄片輥分別變成負極和正極（鑄片輥接地），鑄片在此高壓靜電場中因靜電感應而帶上與鑄片輥極性相反的靜電荷，在異性相吸的作用下，鑄片與急冷輥表面緊密吸附在一起，達到排除空氣和良好傳熱的目的。
對非極性高聚物如PP，采用靜電吸附的效果不及具有極性的PET，故BOPP雙拉生產線鑄片時，通常采用氣刀法貼附。
縱向拉伸（MDO）
縱向拉伸是將來自鑄片機的厚片在加熱狀態下進行一定倍數的縱向拉伸。縱向拉伸機由預熱輥、拉伸輥、冷卻輥、張力輥和橡膠壓輥、紅外加熱管、加熱機組及驅動裝置等組成。
預熱輥：一般有8只，輥筒表面鍍鉻，一字形排列，溫度 60℃-80℃。
拉伸輥：如是單點拉伸，有一只慢拉輥、一只快拉輥，表面鍍鉻。慢拉輥溫度80℃-85℃，快拉輥溫度30℃。
冷卻輥：一般有4只，輥筒表面鍍鉻，一字形排列，溫度30℃、50℃。
張力輥：二只，分別位于第一個予熱輥和第四個冷卻輥的上方。
縱拉比：一般在3-3.5倍，它是通過慢拉輥與快拉輥之間的速度差而產生的。
橫向拉伸（TDO）
橫向拉伸機結構比較復雜，它由烘箱、鏈夾和導軌、靜壓箱、鏈條張緊器、導軌寬度調節裝置、開閉夾器、熱風循環系統、潤滑系統及EPC等組成。橫拉機構有進膜、預熱、拉幅、緩沖、定型和冷卻等功能段。
橫拉機的作用是將經過縱向拉伸的薄膜在橫拉機內分別通過預熱、拉幅、熱定型和冷卻而完成薄膜的雙向拉伸。
橫向拉伸的主要工藝參數有：
拉伸溫度：因經過縱向拉伸的薄膜已有一定的結晶取向度，故橫向拉伸溫度要比縱拉高15℃-25℃，具體溫度取決于薄膜的厚度和拉伸速度。
拉伸倍數：對于平衡膜，橫向拉伸倍數與縱向拉伸倍數基本相同或接近；對于強化膜，縱向拉伸倍數要大于橫向拉伸倍數。
熱定型溫度與時間：在生產非收縮性薄膜時，橫向拉伸后必須進行熱定型處理，目的是完善其結晶取向過程，消除內應力，增加尺寸穩定性。熱定型溫度應選擇PET結晶速率最大的溫度段，即190℃-210℃，熱定型時間約需3-6秒。
冷卻溫度：熱定型后的PET薄膜還要進行熱松弛處理，最后進入冷卻段風冷至100℃以下。
牽引收卷與分切
本工序由若干個牽引導向輥、冷卻輥、展平輥、張力輥、跟蹤輥及切邊裝置、測厚儀和電暈處理機等組成。
測厚儀是測量與調節薄膜厚度的重要設備，它不僅有顯示薄膜厚度的功能，而且還具有自動反饋控制薄膜厚度的功能。反饋控制包括：控制模頭膨脹螺栓的加熱功率或溫度，調節薄膜的橫向厚度；控制計量泵或鑄片輥的轉速，調節薄膜的縱向厚度。在線測厚儀有多種：如β測厚儀器、X射線測厚儀、紅外線測厚儀等，因近紅外測厚無環境污染、對人體無傷害，目前應用比較普遍。
電暈處理機的工作原理是通過在電極上施加高頻高壓電流，使電極產生電暈放電，氣體電離產生高能離子，在強電場作用下沖擊塑料薄膜表面，使薄膜表面活化，以增加薄膜的表面濕張力。例如PET在未處理前的表面濕張力為40-42達因/厘米，經過電暈處理的表面濕張力可達50-55達因/厘米，這樣就可大大提高印刷油墨或真空鍍鋁層對PET表面的附著力。特別的BOPP和PE膜，因是非極性聚合物，如不經電暈表面處理，根本無法進行印刷或鍍鋁。
薄膜收卷：薄膜通過張力控制輥、展平輥、跟蹤輥，最后完成收卷工作。收卷張力的控制包括張力的設定、張力衰減及張力補償等，對薄膜收卷的質量影響很大。
分切機：從收卷機卸下的大膜卷，根據產品標準或用戶的要求須在分切機上切成一定的規格，然后經過檢驗、包裝即為成品。分切機的工藝參數主要是收、放卷張力，橡膠壓輥結構及其壓力，分切速度包括初始升速等的控制。
雙向拉伸的發展方向
近幾年，中國雙向拉伸生產線發展很快，各種塑料薄膜大小雙拉生產線已有近百條，但大部分是從國外引進的。國外薄膜雙拉生產線供應商主要有Brückner、DMT、DORNIER、MITSUBIHI等。目前，國內薄膜雙拉生產線也在崛起，也有幾家可以自主設計、制造薄膜雙拉生產線，但生產線規模和技術水平還有一定的差距。
分析當前薄膜市場，今后薄膜雙拉生產線的發展方向具有以下特點：
(1) 向薄型膜、厚型膜發展
以BOPET薄膜來說，目前國內雙拉生產線所生產的規格大部分是在8-75μ范圍內，在此厚度范圍的產能已遠遠供大于求。但4μ以下或150-300μ的厚膜卻有相當大的發展空間，特別是厚膜的應用范圍在不斷擴大，如液晶顯示器及等離子顯示裝置的保護屏膜對PET厚膜需用量相當大，值得關注。太陽膜、防爆膜在汽車和建筑物方面的應用也日益廣泛，市場極其廣闊。另外，許多廠家為了開發PET差別化產品，2米左右寬的小型雙拉試驗線也頗受歡迎，因為大線做新品開發試驗浪費大、風險也大。
(2) 向多層共擠拉伸發展
為了提高薄膜的綜合性能，現在雙拉生產線多采用A/B/A、A/B/C甚至更多層的結構。采用多層共擠可以生產多功能的、滿足不同用途的薄膜，如熱封膜、高阻隔膜、抗紫外線輻射膜等。
(3) 設計特種薄膜雙拉生產線
熱收縮薄膜在方便食品、飲料市場、電子電器、日用商品、收縮標簽等方面都有廣泛應用，而且只要求橫向有大的收縮，這就需要拉伸設備的設計做相應的改變，以滿足橫向高收縮率的要求。
直接拉膜生產技術也是雙向拉伸技術發展的重要趨勢之一。（相片提供 Photo Courtesy：Uhde Inventa-Fischer）(4) PET薄膜直拉生產線
PET樹脂是由PTA與EG直接酯化、縮聚后鑄片、水下切粒、風干、包裝而成PET切片商品出售。薄膜生產廠家購進PET切片（包括母料切片）后，需先進行混料、結晶干燥、加熱熔融擠出、熔體計量、過濾、……鑄片、直至最后雙向拉伸成膜。但是，如果將PET樹脂生產裝置與PET薄膜雙拉生產線連接起來，即將聚酯縮聚釜的出料口通過熔體管與雙拉生產線的模頭、鑄片裝置、MDO、TDO等工序直接連接拉膜，可以省去結晶干燥、熔融擠出、熔體過濾等工序，這不僅節省設備和廠房投資，節約能源，降低生產運行成本，而且能提高薄膜品質，減少PET切片二次加熱氧化降解，這些都是直拉法的優勢。為此，設計適應直拉法制膜的雙拉生產線，也是PET薄膜雙向拉伸的一個發展方向。
