流延聚丙烯薄膜的加工與應(yīng)用

1、流延聚丙烯(CPP)薄膜的加工與應(yīng)用上海紫騰.蔣維一、前言流延(Cast)是一種塑料成型技術(shù)：將高分子聚合物的溶液或高分子聚合物的熔體通過刮刀或擠出機模頭直接在鋼帶或冷卻鋼輥上鋪展成型為一定厚度的未取向(或稱未拉伸)薄膜，上述成型技術(shù)分別被稱為溶劑流延和熔融流延。熔融流延法可以用來生產(chǎn)聚烯烴流延薄膜(CPP、CPE)、纏繞薄膜和聚酰胺流延薄膜(CPA)等。溶劑流延法一般適用于非聚烯烴類樹脂，可以用來生產(chǎn)如三醋酸纖維素片基(膠卷和電影膠片)等。流延聚丙烯薄膜(Casting Polypropylene Film ，簡稱CPP薄膜)是聚丙烯樹脂通過單層或多層共擠(目前世界上已有三層、五層、七層或更

2、多層共擠流延)熔融流延驟冷生產(chǎn)的一種未拉伸的平模擠出薄膜，與吹脹聚丙烯(IPP)薄膜相比，其優(yōu)點是薄膜透明度高、厚薄公差小、平整度好、薄膜的縱向和橫向性能均勻、生產(chǎn)速度快，經(jīng)過表面處理(通常為電暈處理)后可用于彩印、復(fù)合、鍍鋁等方面，被廣泛用于食品、紡織品、日用品、農(nóng)藥和醫(yī)藥包裝等領(lǐng)域。二、我國流延聚丙烯薄膜的生產(chǎn)現(xiàn)狀：(一)我國CPP薄膜的生產(chǎn)能力和市場情況我國流延薄膜生產(chǎn)起步于上世紀(jì)八十年代，經(jīng)過近三十年的發(fā)展，目前在包裝行業(yè)已經(jīng)成為具有相當(dāng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)水平的朝陽產(chǎn)業(yè)。近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)和消費市場的飛速發(fā)展，CPP的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，其發(fā)展得以加速。據(jù)統(tǒng)計，到2006年末，我國CPP進(jìn)口生

3、產(chǎn)線已接近80條，年產(chǎn)能超過40萬噸。國產(chǎn)線近150條，年產(chǎn)能超過25萬噸。合計CCP年產(chǎn)能已超過65萬噸。其中華東地區(qū)(上海、江蘇、浙江、安徽、山東)CPP年產(chǎn)能達(dá)到30萬噸，占全國產(chǎn)能的46。華南三省(廣東、福建、湖南)CPP年產(chǎn)能達(dá)19萬噸，占全國產(chǎn)能的29，華北、東北三省市(天津、河北、遼寧)CPP年產(chǎn)能達(dá)到8萬噸，占13，中、西部五省(湖北、貴州、江西、甘肅、四川)CPP年產(chǎn)能約6萬噸，占9，其他地區(qū)CPP年產(chǎn)能約2萬噸，但仍有不少省區(qū)CPP產(chǎn)能仍為空白。(表一)盡管CPP需求量按平均每年11以上的速度增長，但與產(chǎn)能的增長相比，仍處于供大于求的局面。使得目前國內(nèi)CPP行業(yè)的經(jīng)營形勢惡

4、化，許多企業(yè)處于虧損狀態(tài)。2007年進(jìn)口生產(chǎn)線的投資基本停止。但國產(chǎn)CPP生產(chǎn)線的投資仍然比較熱，2007年僅汕頭地區(qū)就將新增CPP線超過6條，全國新增生產(chǎn)線接近30條，由于每條國產(chǎn)線的產(chǎn)能都相應(yīng)比以前提高較多，因此新增生產(chǎn)能力將近7萬噸，超過2007年市場需求增長幅度。(二)CPP的生產(chǎn)設(shè)備情況國內(nèi)CPP行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備以進(jìn)口生產(chǎn)線為主，96年以前的引進(jìn)的生產(chǎn)線大多是單層流延線，96年以后引進(jìn)的生產(chǎn)線基本為3層或5層共擠流延線，從生產(chǎn)線的生產(chǎn)廠家看，70多條生產(chǎn)線中主要由MITSUBISHI、Battenfeld、Reifenhauser、W/H、Lenzin、Colins等生產(chǎn)廠商提供。其中

5、，進(jìn)口CPP流延設(shè)備的最大幅寬已達(dá)5m以上，薄膜產(chǎn)品厚度15um100 um，牽引速度在300m/min以上，單機生產(chǎn)能力達(dá)10000t/a。由于各種生產(chǎn)線的設(shè)計思想迥異、各CPP生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)掌握程度的不同，使得CPP產(chǎn)品的質(zhì)量出現(xiàn)較大的差異。近幾年，隨著國內(nèi)機械加工技術(shù)的發(fā)展和薄膜加工技術(shù)的提高，CPP薄膜的市場出現(xiàn)了一些變化：1、聚丙烯薄膜吹膜設(shè)備的出現(xiàn)和聚丙烯吹膜(IPP)品種的成熟奪取了部分CPP市場。1998年左右，聚丙烯薄膜下吹設(shè)備開始在廣東出現(xiàn)，生產(chǎn)的IPP產(chǎn)品以設(shè)備投資少、產(chǎn)品價格低為優(yōu)勢取代了部分CPP市場。下吹IPP薄膜為半拉伸膜，產(chǎn)品的厚度公差和平整度不如流延薄膜，但在

6、機械強度性能上超過流延膜，與流延設(shè)備比目前的聚丙烯吹膜設(shè)備存在自動化程度低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差和生產(chǎn)效率低等問題。2、國產(chǎn)流延生產(chǎn)線已經(jīng)逐步占領(lǐng)中、低端CPP生產(chǎn)市場。隨著CPP產(chǎn)品市場的發(fā)展，國內(nèi)的塑料加工機械制造商開始瞄準(zhǔn)CPP生產(chǎn)線廣闊的需求市場，推出流延生產(chǎn)線設(shè)備，由于對CPP流延加工技術(shù)和理論掌握程度的差異，并受資金和機械加工水平的限制，國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)薄膜的質(zhì)量波動較大，生產(chǎn)線的穩(wěn)定性相對較差，但由于設(shè)備價格的優(yōu)勢，目前已經(jīng)逐步占領(lǐng)了國內(nèi)中、低端CPP生產(chǎn)市場。三、流延聚丙烯薄膜的加工(一)原料CPP薄膜的生產(chǎn)工藝是擠出流延法，故要求樹脂的流動性要好，一般選用熔體流動速率(MFR)為61

7、2g/min的共聚或均聚聚丙烯樹脂為主要原料。聚丙烯樹脂(PP樹脂)是由丙烯單體在催化劑催化作用下聚合而成的，分子量一般在1050萬左右，是一種無色、無味、無毒的可燃性顆粒，相對密度為0.90.91g/cm3，透明度高、耐熱性好、但耐低溫性能較差(一般不能耐0以下)。PP樹脂一般可分為均聚PP(homo-polymer)和共聚PP(copolymer)，均聚PP為單一丙烯聚合物；共聚PP是丙烯、乙烯或丁烯的共聚物。共聚PP又分為二元無規(guī)共聚PP(random copolymer)、三元共聚PP(terpolymer)和嵌段共聚PP(block-polymer）。一般PP樹脂中含有一定量的加工助

8、劑，如抗氧化劑、抗粘連劑、爽滑劑、成核劑等加工助劑。選用PP樹脂的具體型號可根據(jù)薄膜的應(yīng)用情況而定，一般均聚PP主要用于CPP膜的芯層，二元無規(guī)共聚PP主要用于CPP膜的熱封層和電暈處理層，三元共聚PP主要用于CPP膜的熱封層，嵌段共聚PP主要用于高溫蒸煮膜。(見附表二)催化劑一般分為奇格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑與茂金屬催化劑(Metallocene)。茂金屬催化劑的主要成分是過渡金屬(鋯)與環(huán)狀不飽和的茂環(huán)(環(huán)茂二烯)組成的有機金屬絡(luò)合物。茂金屬催化劑與傳統(tǒng)催化劑的最大區(qū)別在于，傳統(tǒng)的Ziegler-Natta催化劑具有多種活性中心，而不同的活性中心具有不同的聚合速率，對

9、共聚單體的聚合活性也不相同。因此，聚合物分子鍵上有較多的支鍵，妨礙大分子鏈的空間緊密性，產(chǎn)生性能上的差異。而茂金屬催化劑只存在一個活動中心，具有極高的活性和優(yōu)異的催化共聚合能力，這樣聚合速率和共聚單體的插入都比較均一。因此，能精密地控制相對分子量和分子量分布，相對分子量分布很窄，雜質(zhì)極少。因此，采用茂金屬催化劑催化聚合的茂金屬聚烯烴(m-PP、m-LLDPE)，其熱封性、拉伸強度、耐穿刺性能等都優(yōu)于傳統(tǒng)的聚烯烴。用茂金屬催化劑制備的間規(guī)聚丙烯具有優(yōu)異的低溫抗沖性能和透明性能。 (二)CPP加工工藝流程聚丙烯樹脂在擠出機中熔融塑化后通過T型模頭，擠出流延至表面光潔的冷卻輥上迅速冷卻后，經(jīng)厚度測量

10、、切邊、電暈處理、牽引、和卷取等工藝，制成CPP薄膜，其簡易加工工藝流程如下：(圖一)一般CPP為三層共擠流延。聚丙烯共聚物、均聚物分別經(jīng)由真空吸料機吸入A、B、C三個錐形儲料斗內(nèi)，通過重量稱重或體積配比系統(tǒng)自動稱重計量，進(jìn)入對應(yīng)的A、B、C三臺擠出機，經(jīng)由螺筒加熱，螺桿剪切、均勻塑化；通過過濾裝置進(jìn)入分配器(Distributor)中按設(shè)定的比例混合后經(jīng)T型模頭內(nèi)“衣架式”流道均勻擴(kuò)展，通過狹窄的模唇間隙以一定速度流布在連續(xù)回轉(zhuǎn)的流延輥(第一冷卻輥)上，在氣室(或風(fēng)刀)表面吹壓下，熔融料立即緊貼在流延輥表面，使料溫從230270瞬間降到2050即得到流延薄膜。流延膜在輔助冷卻輥(第二冷卻輥)

11、上進(jìn)一步冷卻定型，進(jìn)入動態(tài)屏幕顯示的射線(或紅外線)測厚區(qū)域測厚，然后經(jīng)過平衡輥的舒張調(diào)整，分切邊料后到達(dá)電暈處理區(qū)域。經(jīng)電暈處理過的流延膜經(jīng)輔助牽引裝置牽引，通過張力檢測輥過渡到香蕉輥舒張展平后進(jìn)入互換收卷軸以軸心收卷方式卷成膜卷。當(dāng)薄膜長度達(dá)到設(shè)定值時，A、B軸自動換卷。(三)CPP流延擠出設(shè)備CPP流延擠出設(shè)備主要包括擠出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、測厚系統(tǒng)、電暈處理系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、邊料回收系統(tǒng)、收卷系統(tǒng)、電腦控制系統(tǒng)等。1、擠出機擠出機由機筒、螺桿、加熱單元、溫控單元、動力傳動單元等構(gòu)成。按原料和配比擠出產(chǎn)量的不同，須選配不同的擠出機。通常采用單螺桿擠出機，擠出機螺桿直徑為90200mm不等，長徑

12、比為2930，轉(zhuǎn)速可調(diào)。擠出機上一般配有重量(或體積)計量供料系統(tǒng)，對物料自動稱重計量，控制下料；部分?jǐn)D出機還配置有添加劑定量送料器，有預(yù)混功能。螺桿結(jié)構(gòu)為帶有混煉頭的計量型螺桿。任何一根螺桿都必須具有能完成加料、輸送、壓縮、熔融、混合和排氣等六大功能。加料和輸送影響擠出機的產(chǎn)量，而壓縮、熔融、混合和排氣直接影響薄膜的擠出質(zhì)量。這里所指的質(zhì)量，不僅指樹脂熔融是否完全，還包括樹脂壓縮是否密實，混合是否均勻及熔體中不能帶有氣泡，也就是我們所講的塑化質(zhì)量。塑料機械發(fā)展到今天，普通的三段式(加料段、壓縮段和計量段)螺桿已經(jīng)不能保證高產(chǎn)、高塑化質(zhì)量的制品生產(chǎn)。于是在普通三段式螺桿基本設(shè)計思路的基礎(chǔ)上增加

13、了銷釘混合和屏障混煉等設(shè)計，在普通三段式單螺棱螺桿的基礎(chǔ)上形成了螺旋式屏障混煉、銷釘混合和分離螺桿組合一體的螺桿，同時滿足了高產(chǎn)量、高塑化質(zhì)量的擠出流延生產(chǎn)要求。分離螺桿的主要特點：(1)只有熔融的樹脂才能越過分離間隙，未熔融的小顆粒在通過分離間隙時在高剪切速率的作用下熔融；當(dāng)液相分離后，固相直接與高溫機筒內(nèi)壁接觸受熱加速熔融。(2)分離螺桿的液相螺槽內(nèi)全部是熔體，便產(chǎn)生一個又長又穩(wěn)定的計量段。同時液相螺槽與固相螺槽被螺棱所分隔而不能產(chǎn)生回流，有利于定壓、定量、穩(wěn)定地擠出，并減少樹脂壓力、溫度和擠出量的波動。(3)固相全部存留在固相螺槽，氣體在壓力的作用下可以比較方便地從進(jìn)料口排出，從而減少和

14、避免了在薄膜制品中的氣泡生成。(4)螺桿和螺筒液相槽與計量槽較深，剪切速率小，溫升小，在高速擠出條件下熔料不易分解，薄膜質(zhì)量易保證。屏障螺桿利用“屏障”阻礙固相通過并促使固相熔融，對熔體還起到混合、增強塑化、減小熔料溫度波動的作用。屏障螺桿工作時只有熔融的樹脂才能通過屏障間隙，從入料槽流入出料槽，未熔融的樹脂被屏障螺棱擋住，不完全熔融的樹脂通過屏障間隙時進(jìn)一步受到剪切，強化熔融流入出料槽。樹脂在螺旋槽中形成強烈的渦流運動，促進(jìn)混合作用，料溫更加均勻，提高了塑化質(zhì)量。屏障螺桿有直槽和螺旋槽兩種形式，屏障長度不小于2D，進(jìn)出槽數(shù)各為34，屏障螺棱的長短影響塑化質(zhì)量和擠出產(chǎn)量。銷釘螺桿的銷釘一般設(shè)置

15、在螺桿母體上或螺桿頭部，前者用來促進(jìn)塑料樹脂熔融，后者用來促進(jìn)熔料的混合，降低熔料溫度，減小熔料溫度的波動。銷釘有圓柱、方形、菱形等形式。圓形銷釘自潔性好，但易折斷，方形和菱形銷釘強度易保證，但自潔性差。機筒、螺桿國產(chǎn)材料牌號為38CrMoAlA，是一種高級氮化鋼，具有高耐磨性、高疲勞強度和較高強度，熱處理后尺寸精度高。機筒、螺桿經(jīng)初加工后調(diào)質(zhì)，螺桿一般進(jìn)行離子氮化，硬度HV750以上；機筒一般采取氣體氮化，硬度HV900，氮化深度0.41.0mm。塑料樹脂的熔化依靠機筒外壁加熱器的加熱傳導(dǎo)和塑料粒子間互相擠壓(剪切)產(chǎn)生的摩擦熱。傳統(tǒng)的擠出系統(tǒng)所用的加熱器為不銹鋼云母電加熱器和鑄鋁(或鑄銅)

16、電加熱器，前者造價較低、使用壽命較短，后者造價適中、使用壽命長，從而被大量應(yīng)用。但上述兩種類型的加熱器不同程度上存在電熱絲分布不夠均勻的缺陷，因此必將由陶瓷加熱器所取代。陶瓷加熱器是把電熱絲均勻地穿在陶瓷塊里面，外部可根據(jù)需要安裝散熱片或用不銹鋼圍護(hù)，陶瓷加熱器優(yōu)點是發(fā)熱均勻，能夠滿足高性能要求的擠出系統(tǒng)的加熱，缺點是陶瓷塊易被碰碎，且造價較高。傳統(tǒng)的動力傳動由電機、減速器等組成，目前國外采用了大扭矩、低轉(zhuǎn)速電機，以簡化機械傳動來取代傳統(tǒng)的動力傳動，達(dá)到傳動功率大、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便、外觀美觀的目的，但設(shè)備造價較高。2、T型模頭T型模頭是是以螺桿擠出機為主的擠出系統(tǒng)之后的一個后續(xù)部件，是擠

17、出系統(tǒng)的關(guān)鍵、重要部件之一。模頭設(shè)計應(yīng)使熔料沿整個模唇寬度均勻地流出，模頭內(nèi)部流道無樹脂滯留的死角，避免引起熔體滯留后的降解、碳化，并且使熔體具有均勻的溫度和確保在整個擠出過程中各層熔體的流速在模唇口的全長范圍內(nèi)均勻穩(wěn)定，即需考慮包括熔體流變行為在內(nèi)的多方面因素。模頭的流道要光滑、流暢、無突然擴(kuò)大或縮小，不得有熔體流動的渦流區(qū)和停留區(qū)，應(yīng)保證擠出物料充滿流道并均勻流動和等溫分布。模頭要靠精密的機械加工設(shè)備(如精密的加工中心)加工，以保證制造精度，否則無法滿足厚薄均勻度要求高的薄膜的生產(chǎn)。模頭材料至少應(yīng)選用40Cr(國產(chǎn)材料牌號35CrMo)，模頭流道可采用氮化、鍍硬鉻等表面處理。根據(jù)CPP流延

18、設(shè)備設(shè)計理念的不同，T型模頭一般有單流道和多流道兩種模式，模唇長度根據(jù)設(shè)備加工產(chǎn)品幅寬的不同有各種不同的規(guī)格，從8005800mm不等。模唇口間隙一般為0.81.0mm，生產(chǎn)時，為了及時通過調(diào)整模唇口間隙來控制薄膜的橫向厚度均勻，模唇口配有熱膨脹螺栓自動調(diào)節(jié)裝置。該裝置的基本原理是通過對控制?？陂g隙的熱膨脹螺栓進(jìn)行加熱和冷卻，運用熱脹冷縮物理性質(zhì)調(diào)整模唇口的間隙。當(dāng)從模唇口流出的熔體成膜后經(jīng)測厚裝置測得薄膜的橫向某一片區(qū)偏厚，測厚裝置將該片區(qū)的偏厚信息傳輸?shù)娇刂齐娔X中，電腦對反饋的信息進(jìn)行處理后，輸出加熱信號到該片區(qū)對應(yīng)的熱膨脹螺栓進(jìn)行加熱，反之，進(jìn)行冷卻。由電腦進(jìn)行自動控制通過熱膨脹螺栓微調(diào)

19、模唇間隙，以調(diào)整控制擠出量，改變薄膜厚度，保證薄膜在?？谌珜挿秶鷥?nèi)的厚薄公差均勻一致。3、分配器(配料塊)對多層共擠薄膜，可用多流道模頭共擠方式或單流道模頭加配料塊的組合設(shè)計方式。采用第二種方式時，分配器可以通過更換層結(jié)構(gòu)插塊來調(diào)整薄膜的層結(jié)構(gòu)，具有靈活性及適應(yīng)性強的特點。如從ABC變換為ABA或CBA，并通過更換層結(jié)構(gòu)插塊來實現(xiàn)將ABC三層結(jié)構(gòu)的原料來生產(chǎn)出ACBCA或CABCA五層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。美國Cloeren公司設(shè)計的可變幾何狀VG型共擠出配料塊是目前世界上最快捷方便的配料塊，通過更換圓柱形的選擇塞，便可輕松地變換共擠的層結(jié)構(gòu)。該配料塊上外部可調(diào)校的內(nèi)分流翼板，可調(diào)整兩層樹脂熔體間結(jié)合時

20、的流速差，使層與層熔體流動的波動減至最低，可使設(shè)備適用多種聚合物材料及生產(chǎn)多種共擠層結(jié)構(gòu)薄膜產(chǎn)品，而不需要改動配料塊組合。配料塊上外部調(diào)校的分布銷，可調(diào)整補償層與層之間的粘度差，使共擠各層熔體在模頭內(nèi)延展后能均勻平整地分布，確保共擠膜符合所需的質(zhì)量要求。4、冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)包括三根工藝?yán)鋮s輥(第一、第二、第三冷卻輥)和氣室(或氣刀)等。冷卻輥主要用于冷卻固化擠塑薄膜，是直徑較大的鋼輥，其直徑一般隨模頭寬度的增大而增大(通常第一冷卻輥直徑在4501000mm之間)，輥筒表面鍍鉻，并拋光至鏡面光潔度，冷卻輥的內(nèi)部常采用雙筒型和單、雙螺旋型冷卻結(jié)構(gòu)，可使冷卻輥表面溫度分布均勻，生產(chǎn)時冷卻輥通過冷卻

21、循環(huán)系統(tǒng)的冷卻水冷卻。第一冷卻輥(又稱為流延輥或驟冷輥)表面鍍鉻后需進(jìn)行鈍化處理，以提高薄膜加工后的開口性和薄膜生產(chǎn)時輥面的抗低分子物析出污染的能力，生產(chǎn)時冷卻輥轉(zhuǎn)速應(yīng)穩(wěn)定，以避免產(chǎn)生縱向的厚度波動。氣室是與壓縮空氣接通的精度較高的與第一冷卻輥同寬的軟空氣箱體，安裝在T型模頭下方靠冷卻輥處，作用是提供壓縮軟空氣將模頭擠出的熔體緊密貼合與冷卻輥表面，使之驟冷形成薄膜；同時保證壓縮空氣軟氣流均勻作用到薄膜上，防止外部空氣夾帶入薄膜與流延輥之間形成“氣泡”，進(jìn)而影響薄膜霧度或發(fā)生橫向厚度不均勻現(xiàn)象。為了使薄膜與輥面的貼合效果更好，除了氣室外，多數(shù)型號的進(jìn)口流延設(shè)備還同時采用真空室裝置，利用抽真空原理

22、把薄膜與流延輥之間的空氣抽去，從而使薄膜與流延輥之間不會產(chǎn)生氣泡。5、測厚儀 流延膜的測厚一般采用射線(或紅外線)儀，測量、顯示薄膜厚度，同時有一系列的自動補償裝置，自動反饋、控制薄膜的厚度。射線測厚原理是利用射線或光子撞擊于原子序較低的物質(zhì)時，大部分的光子會穿透此物質(zhì)而未產(chǎn)生任何變化，但大約15的光子會因此而折射或反射，造成一定能量的流失。這些被反射回來的光子撞擊到一個由碘化鈉透明晶體所制成的偵檢器時，此偵檢器會因此刺激而產(chǎn)生閃光，這些閃光進(jìn)入一個光電倍增管后被轉(zhuǎn)換成電子且被放大。從光電倍增管中送出的電子變成一連串的脈沖，其高度與被偵檢的光子之能量成一定的比例，通過微電腦設(shè)定轉(zhuǎn)換成薄膜厚度，

23、顯示于熒屏上進(jìn)行薄膜厚度跟蹤檢測。6、邊料切割及回收系統(tǒng)PP樹脂熔體在模唇口擠出至流延輥形成薄膜時，由于“頸縮”效應(yīng)，兩邊緣薄膜較厚，生產(chǎn)過程中一般薄膜在進(jìn)入電暈處理裝置前或進(jìn)入收卷機前將不符合厚度要求的兩邊緣 “頸縮”部分較厚的薄膜切除。切除的邊料經(jīng)鼓風(fēng)裝置送至粉碎機在線粉碎后再送至薄膜芯層料擠出機料斗中，經(jīng)自動稱重計量配比后與芯層新料混合回用，以降低原料成本和生產(chǎn)單耗。7、電暈處理裝置由于聚丙烯屬于典型的非極性高分子材料，分子結(jié)構(gòu)中不含極性基團(tuán)，且結(jié)晶度高，表面自由能低，惰性較強，化學(xué)性能穩(wěn)定。此外，CPP薄膜加工后，隨著時間的增加或環(huán)境溫度的提高，產(chǎn)品中的助劑(爽滑劑、抗靜電劑等)會不斷

24、地向表面遷移析出，形成弱表面層，這些都不利于CPP薄膜的表面印刷或與其它材料復(fù)合或鍍鋁深加工。因此，在薄膜加工時一般都要對其表面進(jìn)行處理，改變薄膜表面化學(xué)結(jié)構(gòu)，提高薄膜的表面張力，從而達(dá)到提高和改善CPP薄膜的印刷、復(fù)合或鍍鋁深加工適應(yīng)性的目的。電暈處理裝置由高壓發(fā)生器、電極、電暈處理輥和排臭氧系統(tǒng)組成，通過高頻發(fā)生器產(chǎn)生的變壓為2100千伏，220千赫的高頻高壓施加于放電電極上，以產(chǎn)生大量的等離子氣體及電離的氧原子與氧分子結(jié)合成的臭氧轟擊薄膜表面，與聚丙烯表面分子直接或間接作用，使薄膜表面的聚丙烯分子鏈上產(chǎn)生羰基基團(tuán)和含氨基團(tuán)等極性基團(tuán)，并粗化薄膜表面，提高表面潤濕張力值(落機時)到4650

25、mN/m以上，便于印刷、復(fù)合或鍍鋁深加工，提高CPP薄膜與其它材料復(fù)合或黏合強度。表面潤濕張力值不能處理得過高，否則薄膜表面會因氧化過渡而發(fā)脆，造成機械強度下降。有時甚至?xí)尸F(xiàn)薄膜背面電暈的點狀或條狀擊穿，對薄膜的熱封性能產(chǎn)生負(fù)面影響。 (表三)8、收卷機收卷機有A、B兩個卷取軸，一般有中心接觸、表面接觸和間隙卷取三種方法，由收卷表面張力控制裝置自動控制，組合進(jìn)行卷取，以達(dá)到最佳收卷效果。當(dāng)薄膜收卷長度到達(dá)設(shè)定長度的A卷軸完成收卷后，自動切割、卸卷，送出卷軸，此時B卷取軸已自動交替至收卷工位進(jìn)行卷取；A卷取軸補充新軸后，自動復(fù)位回到卷取機上，等待替換B軸繼續(xù)收卷。9、電腦控制系統(tǒng)CPP生產(chǎn)線設(shè)

26、備生產(chǎn)時的整個過程由中央電腦控制系統(tǒng)控制，配合不同產(chǎn)品的生產(chǎn)參數(shù)和生產(chǎn)計劃，自動控制調(diào)整稱重下料、擠出機溫度、熔體溫度、配料塊及模頭溫度、熔體壓力、擠出機螺桿轉(zhuǎn)速和輸出量、牽引速度及張力、冷卻輥轉(zhuǎn)速和溫度、收卷參數(shù)設(shè)定、偵錯報警以及產(chǎn)品加工過程中數(shù)據(jù)的記錄打印等。并根據(jù)測厚裝置的測厚信息反饋對熱膨脹螺栓進(jìn)行微調(diào)，自動對薄膜生產(chǎn)過程進(jìn)行厚度極限偏差控制。三、CPP加工的質(zhì)量控制從生產(chǎn)工藝角度上進(jìn)行分析，對CPP薄膜質(zhì)量的影響主要有：熔體溫度、氣室、真空室、冷輥溫度、電暈處理、收卷參數(shù)等方面。下面試從這些方面分別加以分析：(一)熔體溫度對薄膜性能的影響擠出熔體溫度升高，薄膜霧度降低，透明性與光澤性

27、提高，縱向(MD)拉伸強度增大，產(chǎn)品物理性能提高，這主要是由于擠出的熱熔體與冷卻輥的溫差大，冷卻速度快，使得薄膜結(jié)晶度低所致。但薄膜的橫向(TD)拉伸強度降低，在冬季時有可能造成薄膜發(fā)脆，且增大了薄膜的下機摩擦系數(shù)。由此必須將熔溫控制在合理的范圍內(nèi)，從而保證薄膜各項品質(zhì)的均衡。一般來說，PP材料的熔溫控制在230260為宜。熔溫過高，樹脂易分解。(二)氣室對薄膜性能的影響熔融物料與流延輥表面緊密貼合，是CPP薄膜成型的關(guān)鍵。薄膜的貼輥效果直接影響到薄膜的外觀質(zhì)量和物理性能。氣室的作用在于使薄膜與流延輥表面形成均勻的空氣層，使薄膜緊密、均勻地貼輥并冷卻，從而保證穩(wěn)定生產(chǎn)。氣室與流延輥的空間相對位

28、置、傾斜角度必須適當(dāng)，氣室的風(fēng)量也必須適當(dāng)。風(fēng)量過大，會導(dǎo)致熔體簾抖動加劇，使薄膜的厚度不穩(wěn)定，偏差增大；風(fēng)量過小，壓力不足，薄膜貼輥效果變差，使薄膜冷卻不充分，容易造成折皺、水波紋等外觀質(zhì)量問題，同時，薄膜易產(chǎn)生橫向波動，厚度偏差很大，嚴(yán)重時引起膜面變形不平整，無法維持正常生產(chǎn)。氣室對流延輥的角度(氣室上、下口與輥面的間距)及氣室的位置也十分重要。位置或角度不當(dāng)，也會使薄膜表面產(chǎn)生氣泡，貼輥效果變差。(三)真空室對薄膜性能的影響真空室的作用在于抽提熔體在高溫下?lián)]發(fā)出的小分子物形成的油煙，并使薄膜均勻貼輥。真空過大容易導(dǎo)致薄膜表面出現(xiàn)劃傷等外觀質(zhì)量問題，過小容易引起貼輥程度不好，影響外觀及理化

29、性能。(四)流延輥溫度對薄膜性能的影響流延輥溫度的高低直接影響聚丙烯結(jié)晶速度和結(jié)晶度的大小。冷卻輥溫度升高，薄膜的挺度增加，下機摩擦系數(shù)變小，但透明度降低，橫向延伸率降低，沖擊強度差，使產(chǎn)品在冬季時發(fā)脆，在鍍鋁、復(fù)合過程中容易斷膜。流延輥溫度低，薄膜驟冷效果好，能降低聚丙烯結(jié)晶度，提高薄膜的透明性及光學(xué)性能，但溫度過低易導(dǎo)致摩擦系數(shù)增大，薄膜發(fā)澀，影響收卷質(zhì)量。因此，應(yīng)根據(jù)不同類型的產(chǎn)品、厚度、生產(chǎn)速度來設(shè)定該溫度。一般流延輥的溫度控制在2055之間。流延輥及其它冷卻輥輥面容易積聚熔體冷卻成膜時原料內(nèi)部低分子的析出物，污染冷輥表面，進(jìn)而在薄膜加工過程中粘附到薄膜表面，影響薄膜的外觀質(zhì)量。對于這

30、一問題，必須停機清理，開機前檢查確認(rèn)輥表面的清潔程度，以延長持續(xù)生產(chǎn)時間，減少開停機增多帶來的損耗。(五)電暈處理PP、PE材料不經(jīng)表面處理，表面潤濕張力低于32mN/m。CPP產(chǎn)品要達(dá)到印刷、復(fù)合及鍍鋁的要求，表面潤濕張力一般要求達(dá)到38 mN/m以上。經(jīng)電暈處理后，薄膜的表面潤濕張力由于原料內(nèi)部的小分子物、添加劑的遷移、析出以及環(huán)境的溫度、濕度、灰塵等因素的影響并隨著時間的推移逐漸衰減。所以，應(yīng)根據(jù)不同的產(chǎn)品及其厚度、生產(chǎn)速度來設(shè)定適當(dāng)?shù)碾姇炋幚砉β省ｋ姇灩β蔬^低，表面潤濕張力衰退過快；過高，表面潤濕張力并不隨功率的增大而無限增大，相反，易造成薄膜理化性能的損失(發(fā)脆)和外觀質(zhì)量(反面電暈

31、擊穿)的缺陷。另外，適當(dāng)提高電暈處理輥表面的溫度，也可相應(yīng)提高表面處理效果及減緩表面潤濕張力的衰退速度。(六)收卷參數(shù)必須根據(jù)薄膜的厚度、生產(chǎn)速度等因素設(shè)定收卷參數(shù)。在CPP加工過程中，收卷參數(shù)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。一般情況下，收卷張力過大，不利薄膜的松弛，在薄膜定型的狀態(tài)下，容易出現(xiàn)冷拉伸現(xiàn)象。若收卷張力過小，則對分切工序帶來不利分切張力難以控制。因此，收卷參數(shù)應(yīng)根據(jù)不同的產(chǎn)品、不同的厚度而設(shè)定，達(dá)到最佳的收卷效果。此外，從生產(chǎn)操作角度講，必須保證原料的潔凈。薄膜外觀質(zhì)量缺陷晶點，除了選擇適當(dāng)?shù)臑V網(wǎng)、濾網(wǎng)目數(shù)以及合適的原料來控制外，保證原料的清潔不受污染也是控制因雜質(zhì)引起晶點的重要措施。生產(chǎn)過程

32、中的對于薄膜外觀的巡視，發(fā)現(xiàn)異常（暴筋、晶點、油污、僵塊、破洞、壓痕、劃傷、霧度超標(biāo)等）現(xiàn)象之后，立即采取相應(yīng)調(diào)整措施，對于防止出現(xiàn)批量不合格品來說同樣至關(guān)重要。四、流延聚丙烯薄膜的應(yīng)用目前國內(nèi)以三層共擠流延線為生產(chǎn)CPP的主要設(shè)備。三層共擠流延膜的結(jié)構(gòu)一般可分為熱封層、中間層(芯層)、電暈層三層，在材料的選擇范圍上較單層膜寬，可單獨選擇可以滿足各層要求的材料，以賦予薄膜以不同的性能與用途。從原料的選擇來說，CPP薄膜需選用專用牌號的樹脂，樹脂的熔體流動速率(MFR)為612g/10min，有一定熔體流動性。一般分為均聚PP、二元共聚PP、三元共聚PP和嵌段共聚PP等。由于高速包裝機的日益增多

33、，要求CPP薄膜必須具有良好的熱封性能，即所謂的低溫?zé)岱庑?，同時還應(yīng)具備滑爽性、抗粘連性、析出物少等特性，熱封層一般選用三元共聚PP。芯層材料決定了薄膜的機械性能，且CPP膜的良好光學(xué)性能(高透明度、高光澤度）也主要由芯層決定。一般選用均聚PP作為芯層，以保證薄膜有出色的剛性，另外，從成本控制角度，均聚PP價格相對較低，且芯層材料約占全部膜重的6070。電暈層經(jīng)過表面處理(主要為電暈處理)后具有適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩?，可提高其對印刷油墨的粘著牢度、與其它材料的復(fù)合強度或金屬化處理時金屬(鋁)的附著牢度，該層材料對助劑的添加有一定的要求，既要有一定的抗粘連性，又要嚴(yán)格控制低分子物的含量，降低對薄膜表面潤

34、濕張力的影響。潤濕張力的衰減幅度與樹脂中低分子添加劑的含量有直接關(guān)系，薄膜中低分子物含量越多，表面潤濕張力的衰減幅度約大，試驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)薄膜中爽滑劑含量大于2000ppm時，表面潤濕在張力下機后一周內(nèi)很快就衰減到36mN/m以下，而爽滑劑含量控制在8001200ppm時，情況就大為好轉(zhuǎn)。隨著包裝行業(yè)的飛速發(fā)展和市場需求的不斷增長，CPP流延薄膜的技術(shù)和產(chǎn)品品種也在日益更新。目前，國內(nèi)應(yīng)用比較成熟的CPP品種有：(一)普通復(fù)合用膜(CCP)可以直接與BOPP、BOPET等薄膜進(jìn)行干式復(fù)合，用于包裝快餐食品及茶葉等。根據(jù)熱封溫度的不同CCP薄膜可分為普通熱封薄膜(熱封溫度135)、低溫?zé)岱獗∧?

35、熱封溫度123130)和超低溫?zé)岱獗∧?熱封溫度低于123)，通過選用不同的熱封層材料，可以將CPP的熱封溫度降低到90以下。(二)真空鍍鋁用薄膜(MCP)CPP薄膜具有良好的阻隔水蒸汽透過的性能，但阻隔氧氣透過的性能較差，經(jīng)過高真空蒸鍍鋁以后MCP薄膜的阻氧性能可得到大大的改進(jìn)。經(jīng)鍍鋁的CPP薄膜產(chǎn)品具有優(yōu)良的遮光性、裝飾性、阻隔性等獨特性能，并在印刷、復(fù)合等后加工方面具有良好的適應(yīng)性，能滿足一般的耐熱、耐化學(xué)、耐磨、阻氧、阻濕等使用要求。鍍鋁層選用的不同材料對鍍鋁層的牢度和鋁層光澤的影響很大，普通VMCP與BOPP擠復(fù)后的剝離強度小于0.3N/15mm，高強度的真空鍍鋁薄膜經(jīng)過鍍鋁與BOP

36、P擠復(fù)后的剝離強度大于0.5N/15mm。(三)蒸煮用薄膜與阻隔性薄膜如PA、鋁箔等復(fù)合，用來包裝需要高溫蒸煮殺菌的產(chǎn)品，常為含油脂或湯汁類的食品。半蒸煮薄膜(SCP)可以經(jīng)受121、40分鐘的蒸煮，高溫蒸煮薄膜(RCP)可以經(jīng)受135以上高溫殺菌。(四)包裝用薄膜包裝用CPP薄膜經(jīng)印刷、制袋后可單獨用于食品、服裝、衛(wèi)生紙巾、鮮花等的外包裝，根據(jù)需要，薄膜具有高透明、抗靜電和客戶指定摩擦系數(shù)等性能。(五)其他特殊功能的薄膜1、CPP消光膜CPP消光膜的表面光澤度10，具有磨砂玻璃般的表面光學(xué)效果，經(jīng)過印刷后色澤飽和，手感舒適，外觀典雅，可以用于熱封，也可以用于復(fù)合，適合包裝高級衛(wèi)生紙巾和食品。

37、2、高透明超柔軟膜通過使用共擠和共混技術(shù)，在CPP表面中引入茂金屬乙烯從而使流延聚丙烯薄膜具有高透明、高抗沖的性能，具有非常柔軟的手感、優(yōu)良的抗刺穿性能及耐低溫性能。適用于高級服裝、T恤及內(nèi)衣等包裝，也可能用于其他重包裝。3、NCP耐溶劑阻隔型薄膜(農(nóng)藥膜)選用耐有機溶劑性強、抗融脹性能好的特殊的聚丙烯材料，采用特殊的加工工藝生產(chǎn)和阻隔包裝設(shè)計，使軟包裝應(yīng)用于乳油農(nóng)藥的包裝，通常乳油農(nóng)藥軟包裝結(jié)構(gòu)為NCP/AL/BOPET和NCP/VMPET/BOPET。4、CPP抗靜電膜CPP抗靜電膜可分為吸濕型抗靜電膜和永久性抗靜電膜。吸濕型抗靜電膜通常采用添加析出型的抗靜電劑，其抗靜電性能受空氣濕度影響

38、很大，該產(chǎn)品可以減少包裝過程中所產(chǎn)生的靜電。永久性抗靜電膜使用永久型抗靜電劑，采用共擠、共混、涂布或蒸鍍方法，使CPP薄膜具有永久性抗靜電性能，在真空條件下，表面電阻率小于1010/以防止靜電的產(chǎn)品，可以適用于各種電子元件的包裝。5、CPP防霧膜防霧膜是一種防止水汽在薄膜表面形成結(jié)霧而影響透明度的功能型薄膜。在各種透明冷凍食品、高溫恒溫即食食品、酸甜果醬制品以及新鮮蔬果類的包裝中，為防止產(chǎn)生水霧影響視覺效果，必須大量采用具有防霧性能的防霧膜進(jìn)行包裝。防霧膜的防霧性能主要是靠在薄膜中加入的防霧劑和流滴劑遷移到薄膜表面后，在親水基的作用下形成一親水表面，增大膜表面的潤濕張力。同時當(dāng)水與膜表面接觸，

39、部分添加劑溶于水，又降低了水的表面張力，從而減少與薄膜的表面接觸角，使得水在膜面潤濕鋪展成一連續(xù)均勻的水膜，并沿膜面流下，達(dá)到防霧效果。因此要想達(dá)到一定的防霧效果就必須要有足夠的添加劑遷移到薄膜表面。大多數(shù)食品包裝都是用多種材料以不同的方式復(fù)合而成。所以在生產(chǎn)防霧面時必須充分考慮添加劑的衛(wèi)生性和對薄膜的透明性、復(fù)合性、熱封性等的影響。只有根據(jù)不同的被包裝物品，不同的貯藏/貯存條件，不同的使用要求，選用相應(yīng)的添加劑和生產(chǎn)配方，生產(chǎn)出不同性能及效果的防霧薄膜，才能充分滿足高速發(fā)展的食品包裝市場的需求。(六)CPP擠復(fù)膜可以直接采用LDPE與其它薄膜材料進(jìn)行擠出復(fù)合，既保證了擠出復(fù)合的牢度，又降低了

40、擠出復(fù)合的成本。目前，CPP的新產(chǎn)品主要集中在超低溫?zé)岱饽?、耐寒薄膜、高溫蒸煮膜等。一些特殊用途的薄膜如合成紙、抗菌薄膜、微空透氣薄膜、生物降解薄膜也在開發(fā)應(yīng)用過程中。五、CPP流延膜的發(fā)展方向隨著包裝要求的提高，聚丙烯共擠流延薄膜向多功能、多品種、按用戶要求設(shè)計產(chǎn)品的方向發(fā)展，薄膜改性技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。薄膜改性可以分為化學(xué)改性和物理改性兩種方法?；瘜W(xué)改性方法如共聚、接枝、交聯(lián)或降解等，是通過改變PP的分子結(jié)構(gòu)以達(dá)到改性的目的；而物理改性方法如共混、共擠增強、填充和加添加劑等以賦予CPP新的性能。生產(chǎn)使用的材料向PE、m-LLDPE(茂金屬聚乙烯)、m-PP(茂金屬聚丙烯)、SPP(間規(guī)聚丙烯

41、)、PA(聚酰胺)等材料方向發(fā)展，多層共擠技術(shù)和共混技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，流延技術(shù)已經(jīng)成為一門多學(xué)科交叉的新技術(shù)。(一)新材料在CPP薄膜上得到廣泛應(yīng)用CPP生產(chǎn)規(guī)模和擠出設(shè)備的發(fā)展，使得流延用聚丙烯專用料的市場需求量日益增加，聚烯烴生產(chǎn)商將開發(fā)重點指向流延用聚丙烯專用料，各種新材料的不斷涌現(xiàn)給CPP薄膜增加了新的功能，大大拓展了CPP薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域。同時各CPP生產(chǎn)廠家也通過不同的改性方法賦予薄膜新的性能，來適應(yīng)不同的市場需求。如：1、抗菌材料抗菌材料的使用賦CPP薄膜予新的性能抗菌，通常的方法是在CPP薄膜中添加抗菌劑來達(dá)到要求，對加入的抗菌材料要考慮安全性和透明性。目前在CPP薄膜上應(yīng)用的

42、抗菌材料有銀離子/TiO2載體、聚丙烯分子接枝有機抗菌劑和植物中提取的天然抗菌劑等。經(jīng)過試驗，抗菌CPP產(chǎn)品對大多數(shù)常見微生物如大腸桿菌、金色葡萄球菌等均有抗菌效果。2、新型聚烯烴材料茂金屬催化劑在聚乙烯、聚丙烯材料的合成中已經(jīng)得到應(yīng)用，由此技術(shù)生產(chǎn)的m-LLDPE、m-PP、SPP(間規(guī)聚丙烯)與原來聚烯烴材料性能大大不同。新型聚烯烴材料的使用賦予CPP薄膜以很多優(yōu)點：m-LLDPE和PP進(jìn)行共混或共擠可以生產(chǎn)增韌CPP，提高了CPP薄膜的抗沖擊強度；選用低密度的m-LLDPE降低了薄膜的熱封溫度，熱封溫度可以達(dá)到80100；SPP(間規(guī)聚丙烯)的工業(yè)化生產(chǎn)又使傳統(tǒng)的CPP薄膜的熱封材料丙烯、乙烯、丁烯三元共聚物和乙烯、丙烯二元無規(guī)共聚物(IPP)受到?jīng)_擊，經(jīng)過試驗表明SPP的透明性明顯優(yōu)于IPP，楊氏模量和熱封溫度與IPP無規(guī)共聚物相當(dāng)，熱封性能比丙烯、乙烯、丁烯三元共聚物優(yōu)異，SPP可望成為新的CPP熱封層材料。(二）多層共擠流延技術(shù)和高阻隔薄膜醫(yī)藥和食品包裝要