双拉老前辈回忆录——中国的薄膜双拉历史
本文转自“绝缘材料”微信公众号
作者李英葆，原桂林电器科学研究所副所长，原中国电工技术学会绝缘材料与绝缘技术专业委员会主任委员，《绝缘材料》编委会主任委员，教授级高级工程师。
双拉技术开发初始的回忆
现在，双拉行业已经是一个大家庭了。兴旺发达，多品多种，遍布全国。这个大家庭每天为我们国家的产品制造业提供着上万吨各种薄膜材料。
每个人从生下那一刻到逝去那一天，每一天的生活，每一秒种工作，都离不开双拉薄膜。它为国家创造了大量财富和就业岗位，为上至航天军工，下至百姓日常生活，提供了千百种类材料。特别是对电工电子行业的技术进步和创新，更是做出重大贡献。
老双拉技术工作人员想起来这些，无比高兴，无不感概。
为什么这个行业在中国发展如此迅速和顺利？为什么我们建设了这么多生产线？为什么在我们引进和仿制外国生产线时，没有人和我们说知识产权和专利保护之类的技术壁垒？为什么我们的产品在国内如此受欢迎，同时又在国外又如此畅销？
早年，那些双拉技术工作者都已年老退休，有的已离开了人世。
要知道，最初研BOPET（双向拉伸聚酯薄膜）的年代，是反右斗争刚刚结束，知识份子饱受精神压抑的年代，是大跃进经济失调的年代，是三年灾害，人们每天饿肚子的年代。
而研发BOPP（双向拉伸聚丙烯薄膜），是文化大革命时期，全国一片混乱，工人无法上班，学校无法上课，研究人员和国外没法进行任何技术信息交流。
直到上世纪八十年代，改革开放开始，我们才从开放了那条小缝里，看到过外国生产线。但正是这特殊的十几年，人们的辛勤工作，才为人们今日双拉行业的繁荣做了技术和人才的准备，并建立了足够大的生产体系，以及与外国良好的商业往来基础。
BOPP薄膜生产线
作者本人已年老垂垂，凭个人记忆写下此文，供有兴趣者参阅，算抛砖引玉。
这些仅是我个人的所见所闻所经历，只可能是一个侧面。期望尚健在的知情同行，做更多有益于今日行业发展的回忆。有的地方年记忆错误，亦乞指正。
一、我国双向拉伸技术的起点——BOPET
上世纪五十年代初，中国和苏联正友好得火热。苏联每年要向中国买5吨（有人说是50吨）蚕丝。它们又不会织绸缎，买蚕丝干什么？
但苏联只是硬买，用途保密。价格又压得很低，中国很想知道他们干什么用。
当时，根据中苏条约，苏联正在按照“全苏电工研究院”的模式援助建立“中国电器科学研究院”（这就是我终生工作的单位）。这样一来双方人员来往是不可免的。
通过这个渠道，我们侦知了他们买蚕丝是为了做反坦克导弹制导尾线的一种丝包线的绝缘包层。那时，没有比中国蚕丝更好的纤维，又软、又强、又韧，绝缘性能又好。
当时美苏冷战正酣，导弹无线技术还不成熟，激光更没门，导弹打击去后门，都少不了有一条制导线。
我们了解了这东西对他们很重要，就想抬高出口价格，否则我们的蚕农太吃亏了。以后，中苏关系冷下来了，突然他们不买了，我们估计他们肯定是有了新材料。
做了一些工作，才知道他们用了一种叫“拉芙桑”的纤维。再一打探，它就是现在我们常见的聚酯纤维（聚对苯二甲酸乙二酯纤维）。而且知道，他们不但有了这种纤维，用于反坦克导弹制导线，还在想把它搞成薄膜，用在电动机绝缘上。
而这也正是我们考虑的事。
其实，早在1953年，英国帝国化学公司（I.C.I）就已经在市场上推出了双轴定向聚对苯二甲酸乙二酯薄膜（简称聚酯薄膜）。美国、意大利等国都很快研制成功，只是苏联克格勃和技术人员有办法搞到纤维技术，但搞不到薄膜技术，这两者难度毕竟差得太远了。
聚酯薄膜（图片来自网络）
当时，中国技术界也注意到了聚酯薄膜，老一点的同志还记得，由于中苏关系，那时国内还叫“拉芙桑”薄膜，这就来源于此。
因为中国的电动机也急需这种绝缘材料。之前电动机槽绝缘是用一种叫青壳纸的材料，耐温、耐压、强度、老化等性能都很低，有的电机甚至就用牛皮纸，那就更差了，所以，学习国外，研制聚酯薄膜，解决电机还有小型电容器的绝缘问题，在国内电工领域成了大家共识。
这就是中国双向拉伸技术的起点，于是，上世纪五十年代后期，中国出现了一个BOPET的研发热潮。
上世纪五十年代研制聚酯薄膜的单位有三个系统：化工系统有沈阳化工研究院、北京化工研究院、上海化工厂，轻工系统有上海轻工业研究所、北京市塑料研究所（原称宣武塑料厂、北京塑料一厂），机电系统有一机部电器科学研究院（现桂林电器科学研究院）、常州市绝缘材料厂、上海电磁线厂分厂、天津绝缘材料厂等。
技术路线所用的拉伸机有一次拉伸，（有时称双向同步拉伸），两次拉伸，（有时称纵横逐次拉伸）。厚片多用挤出法，只有机电系统几个单位采用了釜式法。
拉伸膜生产设备（图片来自网络）
现在釜式法没有人用了。
所谓“釜式法”，就是不直接用聚酯树脂制片，而是用对苯二甲酸二甲酯，与乙二醇进行酯交换反应，制成对苯二甲酸乙二酯，再在真空反应釜中，缩聚成聚对苯二甲酸乙二酯（即我们通常叫的聚酯PET），再经过过滤，用计量泵加压计量从模头挤出成厚片。由于缩聚反应是不连续的，所以制片与拉膜也各自间断进行。
本来化工过程不是机电行业的强项。为什么偏偏机电行业不用较简单的挤出机，而去搞这末复杂而在当时又是高技术的路线呢？这在今天看来算是一个“乌龙”事件。
用于电动机绝缘的材料有一个重要技术性能指标，叫“热老化性能”，要求聚酯薄膜在120%下能连续工作15年不损坏。
但这个15年怎么试验呢？于是我们中国自己搞了一个“快速热老化试验法”，希望在较短时间内，评定材料热老化性能是否合格。这个方法说起来很复杂，这里就不说了。
问题是用这个方法，我们试验做出来的薄膜样品怎么也不合格，于是人们就认为树脂有问题，决定自己攻关树脂。反复筛选诸如催化剂、稳定剂、抗氧剂以及原料纯度等技术成分及指标，自己合成树脂，自行做厚片，再拉成膜。
其实这个“快连热老化法”理论并不成熟，世界各国和IEC（国际电工技术委员会）也不承认。但就是它，可使这些BOPET的研究人员不停地攻关了好几年。从合成技术、真空技术、设备技术、各种原料配方及操作要决，一一攻关。
最后电机厂认为不能等了，产品也用了，也没有问题，才于1965年在常州算通过了对电器院和常州绝缘厂的鉴定，正式投入生产。当时拉伸宽度1.2米，速度6米/分。人们已经是为此欢欣鼓舞了。还在1978年全国科技大会上得了奖。
1950年代，沈阳化工院是挤示法+两次拉伸，北京化工院是挤示法+一次拉伸，一机部电器院是釜式法+一次拉抻，常州绝缘材料厂、上海电磁厂和天津绝缘材料厂是釜式法+两次拉伸。
为什么在当时中国有一次拉伸和两次拉伸两种方式呢？这和当时国际政治形势有关。
前面已经说到，中国和苏联正在电工领域合作建设研究机构。中国曾派一代表团赴苏联考察，一机部电器院搞到了一套苏联准备拉伸BOPET的图纸。其实，当时苏联并未试制成功。
我国弄到图纸后，还是如获至宝，一机部电器院和化工部北京化工院立即翻译，制成了两台机器，这就是中国的最早的一次拉伸机（纵横向同时拉伸）。当然，由于它本身不成熟，以后又花了多年完善调试，1965年在化工院才通过鉴定。
1965年，通过正式鉴定的还有两次拉伸机生产线，由一机部电器院和常州绝缘厂联合完成。厚片用釜式法制造，与拉伸不是连续生产的。产品立刻用于国产电动机生产，使国产电动机性能、寿命都提高了许多，体积也小了不少，上了一个大台阶，一直持续到现在。
到现在，大家都用两次拉伸生产线了。这是因为一次拉伸生产中有些工艺参数难以调节，速度和宽度也难以提高，人们就逐渐把它放弃了。但1960年代后期，它也又辉煌了一次，当时的丹东市塑料一厂一口气建立了九条生产线，用一次拉伸BOPET生产电容器用膜。
双向拉伸BOPET生产线（图片来自网络）
说到两次拉伸机在我国研制，我们不能不提到一位目前尚健在的老前辈——陈家镛院士，陈先生早年曾在美国杜邦公司工作，是一位化学家和湿法冶金学家。陈先生曾为美国杜邦公司研制连续缩聚PET做了重要贡献。
他回国后，指导了我国的两次拉伸机的研制。当然，陈先生毕竟是化学家，并不精通塑料加工机械以及热工学。但他的指导仍是两次拉伸机研制的最重要的基础。让我们这些双拉工作者向陈家镛先生致敬！没有他的指导，我们还要走许多弯路和耗费多年时间。
当然，我国早期的拉伸机虽然能批量生产BOPET，但还是比较原始的，特别是在热力学设计和均匀性（包括厚度均匀和内部结构均匀）的控制等许多方面与国外先进国家（如美、日、英）差距仍是很大的，产量也有限。
二、双拉技术对外交流的开始
虽然国内BOPET研制工作取得了成绩，但最后的产量和质量与电机行业的迫切要求差太远。
于是，1968年，国家出面，从德国布鲁克纳（BRUECKNER）公司引进了两条小型生产线。一条放在塑料技术比较强的北京塑料一厂（北京塑料研究所），一条放在三线建设中的晨光化工三厂（四川富顺）。
不知这是哪位的决策，当时，德国双向拉伸在世界上实际并不先进，为什么偏从德国引进。
引进的东西毕竟是洋玩艺儿，德国的机械制造在全世界又首届一指，这是公认的。引进后，立刻组织有关单位派人组成测绘消化小组。我所在一机部电器院当然也派人参加了，我也有幸去看了一眼这条洋线。
我很快就发觉，它未必好用。但那年代是不敢乱说话的，我们只派了一个不那么关键的人去参加这轰轰烈烈的消化引进活动。
测绘工作开展没多久，大家就没劲了，后来就不告而散。最后，当然也没形成有用的文件或图纸。
据我所知，两生产线经中国人反复调试、修改，最后也没形成正常的生产能力。回过头来，还是得我们自己研制和设计。
不过，实事求是地说，这两条生产线还是让中国见识了德国人的机械制造水平。它的传热方面设计和有些部件的结构也还是有一定参考意义，最主要的是，它在以后的中国首次BOPP（双轴定向聚丙烯薄膜）试制中，发挥了意外的作用。
BOPP（图片来自网络）
除了德国，日本人的嗅觉更灵敏。
而且当时日本的双向拉伸技术比德国人高明多了。他们侦知中国有了一定基础，急于快速发展BOPET，生产线制造公司就一个接一个地来中国“技术交流”，实际就是推销生产线。
我有幸参加了这些交流，其中有东芝机械、三菱重工，还有与德国道尼尔公司合作的日本制钢所。
说实话，这些交流我们得到的收获比那生产线多多了。日本公司一般都来两人，一人代表公司兼宣传推销，一个是技术人员。
这些技术人员知道我也是同行后，很友好，告诉我一些有技术价值的东西，以后很有用。我还弄到了一张三菱重工当时最先进的分离型挤出螺杆施工图，以后国内多家厂及设计院采用了这一图纸。
三、BOPP的研发成功获得1978年科学大会奖
双轴定向聚丙烯（BOPP）在我国的研制始于1972年底。
那时，一机部电器科学研究院大部分已搬至桂林，成立了桂林电器科学研究所（现名称是“桂林电器科学研究院有限公司”），以下我们称它为“桂林电科所”。
桂林电器科学研究院有限公司
BOPET的立项是非常急促的。这是因为在全世界的输变电行业发生了一次不大不小的“技术地震”。
输变电是一个国家的血管。其中有一个主要设备叫“电力电容器”。说是电容器，很容易让人误解是一个小东西。其实它是一个很大的家伙，最小的也有家用微波炉那样大，大的可装满一辆大卡车。它是一个金属箱，里面填满了固体电介质，然后再浸满介质油。输变电路有它没它，电力有效利用率会在75%至95%之间波动，可见其重要。
电力电容器（图片来自网络）
以往里面的固体介质是电容器纸。我国要从北欧进口一种特殊纸浆板，然后在一个非常洁净的水槽和非常洁净，成分要求很高的的水里打成纸浆，再制成样薄15微米的电容器纸。它耐电压很低，寿命也短，它和一种叫“氯化联苯”的介质一起，做成电力电容器。这类电容器常出事故。
最严重的是这个“氯化联苯“有剧毒，一经泄漏，后果就很严重。甚至电容器制造厂的工人，都经常罢工，拒绝操作。
矛盾越来越大，世界卫生组织就和国际电工技术员会对氯化联苯下达了禁用令。这样只好用其它矿物油代替它。
这样一来，同一台电力电容器电容量就下降了几倍，我们国家就相当失去了十几座大发电厂。
老一点同志还记得，1970年代初，我国的电本来就非常紧张，这不就是对于在电力行业发生了一次“地震”吗？电力电容器出了这么大问题，尽管国家虽然正处在文革动乱时期，仍下决心大力研发电工用BOPP。
1970年，新迁到桂林的电科所（原一机部电器院）摆脱了“文化大革命”的喧嚣。北京离着远，鞭长莫及，桂林市管不着它。这样，大家正好把精力用到国家急需的科研项目上来，BOPP就在这样情况下开始研发了。
有了BOPET的基础，BOPP相对就不那么盲目了，桂林所为了下一步设计和投产方便，就联合了一机部西安设计院（当时叫第七设计院）和天津绝缘材料厂共同攻关。
开始，我们没有急于先上设备，而是想设法在国内找一条双拉线，先试制样品。当时，因正在闹革命停工的北京塑料一厂那条引进布鲁克纳而从末正常使用的生产线被我们看中，因为唯有它有可能调到较大的拉伸倍数和温度。其它不合用的地方也容易改装，特别是该厂负责同志表示倾力帮助，还派技术人员和我们共同研发。
下一个是原料问题。我们费了一番周折，了解到北京化工研究院（即现在的四川晨光化工院）有一些他们试验得到的聚丙烯树脂。虽然数量不多，熔融指数也不合适，但在“文革”中向外国买也不现实，只好将就用吧。
经过一个多月的日夜奋战，我们终于获得了几卷成卷的BOPP的样品，当然大家都高兴极了，这应该是1973年的5月份。
可是，这次试验使北京塑料一厂的进口生产线在BOPP试验的高温下，受到了些破坏，我们也深感内疚，好在后来修复了，它也算立了一大功。
BOPP试验成功至少有三大成果：一是我们获得BOPP制造的工艺条件，而且知道它和BOPET有很大的机理上的不同；二是为设计BOPP生产线提供了数据和结构设想；三是我们把获得的样品送到电力电容器厂试用，竞大获成功。还有一个重要的是，我们以后从外国外引进生产线时，有了谈判的技术资本。
为了让BOPP尽快投产，国家决定：一是立即在桂林电科所建设能有一定生产规模的双向拉伸薄膜中试车间，要不惜一切代价尽快建设厂房、设计生产线，培训操作工人。并要求这条生产线除了BOPP外，还能试验尽可能多品种的双拉薄膜；二是在国内找有可能改的生产线，改装后生产BOPP；三是评估引进大线的可行性。
尽管有文化大革命的干扰，经过一番努力争取，三样事都基本做到了。
BOPP生产线
中试车间1975年造成并投产，除了BOPP中试，以后它还完成了聚萘二甲酸乙二酯膜（即BOPEN或简称Q薄膜）的研制，完全掌握了有关技术，另外它还参加了部分聚酰亚胺膜（PI）的研制，此外，1977年，这个中试车间还为我国的一个特殊军工任务试制了一批厚度为4微米超薄BOPP。
在建设中试车间的同时，我们还把浙江嘉兴绝缘材料厂的一台BOPET线改为BOPP生产线，生产了一段时间。
至于引进大设备，1978年考察了日本几家公司后，签约引进了日本信越公司使用美国G.E公司技术制造成套的管膜法双轴定向电容器专用聚丙烯薄膜生产线。1980年正式投产。
这里顺便说一说为什么最先引进的是管膜法，而不是当时大家盼望的平膜法。
电力电容器内有固体介质和液体合质。我们研制了固体介质BOPP，桂林所又研究一种简称S油的液体介质与BOPP配套。但塑料薄膜是不能浸进油的。于是当时就采取了膜、纸相间的固体介质，纸负责浸油，BOPP负责耐电压。
我们去日本改察前（1977年）知道美国通用公司（G.E）研制了一种能浸油的BOPP，称为易浸型薄膜。日本信越化学又引入日本，生产后供给一些电力电容器厂。
我们改察日本象东丽等几个平膜法大公司时，问他们平膜法是否有易浸膜技术时，他们的回答都含糊其辞。我们理解为或者是他们没有此技术，或者是不愿卖给我们。
由于国内急需这种材料和技术来代替缺点很多纸膜相间法，而信越技术成熟，设备配套，尽管引进后对我们发展双拉技术参考性小，最后还是决定先引进信越的管膜法生产线，而放弃了原的东丽平膜法生产线。
由于我们已经完成了BOPP的中试。又有以往BOPET研制的基础，管膜法易浸型电容器用BOPP引进和投产都非常顺利，应用也成功，都获到了国家奖励。
直到今天我国特高压输变电设备在世界上独拔头筹，都含有其一份重要的功劳。
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