雙向拉伸聚丙烯薄膜的生產(chǎn)工藝研究

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1、雙向拉伸聚丙烯薄膜的生產(chǎn)工藝研究摘要：介紹了雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜的生產(chǎn)方法及工藝流程，分析了原材料、縱橫拉伸比、溫度等因素對BOPP薄膜物理、力學(xué)性能的影響，并且對生產(chǎn)中常見的問題進(jìn)行了分析，提出了解決鑄片常見缺陷及拉伸破膜的方法。??關(guān)鍵詞：雙向拉伸聚丙烯薄膜，鑄片，加工??雙向拉伸塑料薄膜是在低于薄膜材料熔點、高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）時，對厚膜或鑄片進(jìn)行縱向和橫向拉伸，然后在張緊狀態(tài)下進(jìn)行適當(dāng)冷卻或熱定型處理或特殊的加工（如電暈、涂覆等）而制得的制品。雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜就是用這種方法制得的。B??OPP薄膜是

2、包裝領(lǐng)域的重要產(chǎn)品，具有質(zhì)輕、透明、無毒、防潮、透氣性低、力學(xué)強度高等優(yōu)點，被廣泛用于食品、醫(yī)藥、日用輕工、香煙等產(chǎn)品的包裝，并大量用作復(fù)合膜的基材，有“包裝皇后”的美稱。雙向拉伸法是一種技術(shù)要求十分高的塑料成型加工方法，除需要具備性能良好的加工設(shè)備外，更重要的是要求生產(chǎn)人員能夠深入掌握PP的性能及加工條件對產(chǎn)品性能的影響，及時解決生產(chǎn)中存在的問題。??1.BOPP薄膜的主要生產(chǎn)方法及工藝流程??目前BOPP薄膜的生產(chǎn)方法主要有管膜法和平膜法。管膜法屬雙向一步拉伸法；平膜法又分為雙向一步拉伸和雙向兩步拉伸兩種方法。管膜法具有設(shè)備簡單、投

3、資少、占地小、無邊料損失、操作簡單等優(yōu)點，但由于存在生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品厚度公差大等缺點，自20世紀(jì)80年代以來幾乎沒有發(fā)展，目前僅用于生產(chǎn)BOPP熱收縮膜等特殊品種。雙向一步拉伸法制得的產(chǎn)品縱橫向性能均衡，拉伸過程中幾乎不破膜，但因設(shè)備復(fù)雜、制造困難、價格昂貴、邊料損失多、難于高速化、產(chǎn)品厚度受限制等問題，目前尚未得到大規(guī)模采用。而雙向兩步拉伸法設(shè)備成熟、生產(chǎn)效率高、適于大批量生產(chǎn)，被絕大多數(shù)企業(yè)所采用。??2.影響B(tài)OPP薄膜物理、力學(xué)性能的因素??2.1原材料性能??工業(yè)化生產(chǎn)BOPP薄膜用主料的主要成分是PP。PP是一種典型的立體規(guī)

4、整性聚合物，根據(jù)烴基在分子平面兩側(cè)的分布，可分為等規(guī)PP、間規(guī)PP和無規(guī)PP。等規(guī)PP和間規(guī)PP具有不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，等規(guī)PP是以均相成核的三維生長方式進(jìn)行結(jié)晶，而間規(guī)PP主要以均相成核的二維方式進(jìn)行結(jié)晶，形成了外觀尺寸不規(guī)則的小晶片，而且由于間規(guī)PP分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整度較低，使得間規(guī)PP具有較低的結(jié)晶速率和結(jié)晶度。研究表明，等規(guī)度越大，結(jié)晶速率越快，薄膜產(chǎn)品的屈服強度和表面硬度會明顯增大，而無規(guī)PP在聚合物中起內(nèi)部潤滑劑的作用，并有利于聚合物定向，有助于改善薄膜的光學(xué)性能。??目前，BOPP薄膜品種繁多，性能也差異很大，造成這種情況的主要原

5、因是使用的原料和生產(chǎn)工藝不同。實踐證明，只有等規(guī)PP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～97%，無規(guī)PP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～5%的PP才適合生產(chǎn)BOPP薄膜，并且一般選用熔體流動速率為2～4g/10min的PP。另外，通過在PP薄膜的表面上共擠出一層或多層熔點較低的共聚物，可以擴(kuò)大BOPP薄膜在包裝工業(yè)中的應(yīng)用范圍。??2.2縱、橫向拉伸比??拉伸比是一個很重要的工藝參數(shù)，無論是縱向拉伸比，還是橫向拉伸比，對BOPP薄膜的物理、力學(xué)性能都有重大的影響。在一定的溫度下，拉伸比愈大，PP分子鏈的取向度愈大。即薄膜的力學(xué)強度提高、模量增大、斷裂伸長率減小，沖擊

6、強度、耐折性增大，透氣、光澤性變好。BOPP薄膜生產(chǎn)過程中的取向主要發(fā)生在縱向拉伸和橫向拉伸過程中，在經(jīng)過縱向拉伸后，高分子鏈呈單軸縱向取向，大大提高了鑄片的縱向力學(xué)性能，而橫向性能劣化。進(jìn)一步橫向拉伸后，高分子鏈呈雙軸取向狀態(tài)。隨著分子鏈取向度的提高，薄膜中伸直鏈段數(shù)目增多，折疊鏈段數(shù)目相應(yīng)減少，晶片之間的連接鏈段逐漸增加，材料的密度和強度都相應(yīng)提高，而斷裂伸長率降低。因此雙向拉伸可以綜合改善PP薄膜的性能。??縱向拉伸比和橫向拉伸比的差異最終決定BOPP薄膜縱、橫向的物理、力學(xué)性能差異。如果縱向拉伸比和橫向拉伸比相差不大，兩個方向上

7、的分子取向就沒有明顯的差異，BOPP薄膜表現(xiàn)出各向同性。為了生產(chǎn)縱向性能高于橫向性能的BOPP薄膜，縱、橫拉伸比的選擇相當(dāng)重要，一般情況下，縱向拉伸比（4.5～5.5）小于橫向拉伸比（7.5～9.0）。BOPP薄膜的橫向拉伸是一個重要且復(fù)雜的過程，整個過程在一個連續(xù)的熱環(huán)境中進(jìn)行。橫向拉伸過程具有多拉伸起始點，這主要是由橫向上的某些薄弱點、較高的橫向拉伸速率，以及薄膜中雜質(zhì)、氣泡和外觀缺陷等因素造成的。多拉伸起始點易引起產(chǎn)品厚度不均勻。同時在橫向拉伸時，有“階梯拉伸”和“固有拉伸倍數(shù)”的問題。即在橫向拉伸過程中，在薄膜的橫向有若干個突然

8、被拉伸到最大倍數(shù)的“階梯”點。隨著拉伸過程的進(jìn)行，“階梯”逐漸向兩側(cè)擴(kuò)展，直至在整個幅面上全部被拉伸。在BOPP薄膜生產(chǎn)中，拉伸程度必須達(dá)到“固有拉伸倍數(shù)”，即薄膜的縱向拉伸比和橫向拉伸比的乘積必須達(dá)到40