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MOPP薄膜的生产工艺研究

MOPP薄膜的生产工艺研究 2011： 单向拉伸聚丙烯薄膜(简称MOPP薄膜)，具有质轻、透明、无毒、防潮、机械强度高等优点，广泛用于包装用膜、绝缘膜、烟膜拉线等，并大量用作复合膜的基材。用单向拉伸法生产MOPP薄膜是塑料成型加工中技术要求十分高的一种加工方法，在成型加工时，除需要良好的加工设备外，更重要的是要求生产人员能够深入掌握聚合物的性能及加工条件对产品性能的影响，并且能在实际生产过程中，运用先进控制方法，正确、灵活地使用专业知识，制定合理的工艺条件，及时解决生产中存在的问题。 生产工艺流程 目前MOPP薄膜的生产方法主要有管膜法和平膜法。管膜法具有设备简单、投资少、占地小、无边料损失、操作简单等优点，但存在生产效率低、产品厚度公差大等缺点；平膜法制得的产品性能优越，且设备成熟、生产效率高、适于大批量生产，目前广泛被企业所采用，其工艺流程如图1所示。

图1、MOPP薄膜的生产工艺流程

挤出-铸片生产工艺 经挤出机熔融塑化均匀的树脂熔体，经过滤器挤压到机头，借助机头内阻流器(衣架型模头)，将熔体均匀分配到模唇各点，挤出形成熔体膜，然后经过急冷辊冷却成膜片待用，其铸片结构示意图如图2所示。挤出-铸片的工艺条件为：挤出机输送段温度200~220℃,熔融塑化段温度220~260℃,均化段温度240~260℃,过滤器(网)温度250~265℃,熔体线温度240~250℃, 急冷辊温度20~30℃。

图2、铸片结构示意图

通过生产实践和实验,对膜片品质要求是: ①膜片的横截面对称，符合要求；②无纵向条纹和横向“水波纹”；③结晶度小于3%，愈低愈好，且均匀分布；④有一定的预拉伸量，以保证纵向有较好的韧性；⑤无气泡、麻点等缺陷，光洁度好。 纵向拉伸工艺 拉伸工艺 MOPP纵向拉伸采用的组合方式主要有立式组合拉伸和卧式组合拉伸，目前常用的主要是立式组合拉伸，其结构示意图如图3所示。膜片首先进入加热区，在加热辊上将膜片升至一定的温度。要求：每个辊都要单独控制，辊表面要镀铬，辊径一般为300~400mm，辊内设双壁螺旋流道通导热油，辊表面温度要求±1℃，每个辊单独进行温度控制；然后再进入拉伸区进行拉伸。目前MOPP薄膜纵向拉伸的方式主要有两种：单点小间隙拉伸和单点大间隙拉伸，小间隙拉伸距离小于2.5mm，大间隙拉伸距离一般为5~50mm。要求：拉伸速度可无极调速，每个辊单独驱动，辊表面要镀铬，辊表面温度要均匀；拉伸后薄膜进入定型区，将膜片进行热处理，目的是让取向后的高分子链有适当的松弛，将取向状态保持住。对于定型辊的要求与前面基本一致；定型结束后，进入冷却区，将薄膜冷却至室温。要求：通冷却水，辊内螺旋双壁流道，表面温度均匀。

图3、纵向拉伸组成结构图

影响因素 纵向拉伸的参数很多，包括预热辊的数量和温度，预热辊和拉伸辊的加热形式，薄膜的拉伸倍数，薄膜的定型时间和温度以及冷却辊的温度等等。笔者就在生产中影响较大的因素— 拉伸比和温度进行讨论。 拉伸比 拉伸比是一个很重要的工艺参数，纵向拉伸比对MOPP薄膜的物理、力学性能都有重大的影响。在一定的温度下，拉伸比愈大，PP分子链的取向度愈大。即薄膜的力学强度提高、模量增大、断裂伸长率减小，冲击强度、耐折性增大等变好。MOPP薄膜经过纵向拉伸后，高分子链呈单轴取向，大大提高了膜片的纵向力学性能，而横向性能则出现劣化，呈现出各向异性。一般薄膜的纵向拉伸倍数取6~8倍，甚至更高。 温度 拉伸各区的温度分布是影响MOPP薄膜拉伸取向、结晶的关键因素。温度是通过聚合物粘度和松弛时间的作用来影响取向过程的。温度升高，聚合物粘度降低，在恒定应力作用下，高弹形变和粘性形变都要增大，高弹形变增加有限，粘性形变发展却很快，有利于聚合物取向。实践证明，采用比较低的预热、拉伸温度或者拉伸后立即进行冷却，是提高MOPP薄膜取向度、减小结晶度的有效方法。预热温度过高会导致PP形成球晶，薄膜透明性下降；而拉伸温度过高，PP链段易于解取向，大大降低薄膜的物理、力学性能。

生产中常见瑕疵 在实际生产过程中，由于多方面的原因，MOPP薄膜出现各种各样的问题，使生产目标难以实现。笔者针对生产中常见的问题提出如下解决的办法。 薄膜厚度偏差 在生产中薄膜厚度变化而使厚度产生偏差有以下几类： ① 薄膜短期或周期性的纵向厚度偏差； ② 薄膜长期性的纵向厚度偏差； ③ 薄膜横向厚度偏差。 薄膜短期或周期性的纵向厚度偏差主要起因于挤出机螺杆转速不稳定等机械性能方面的原因，在薄膜制造过程中不可能调整。薄膜长期性纵向厚度偏差则起因于过滤器及原料情况、环境卫生条件等的变化，其调节比较容易解决。塑料薄膜横向厚度偏差除了模头状况和调节方式、机头横向温度分布、挤出物料熔体粘度均匀性、铸片冷却速度等因素之外，拉伸时的工艺条件也是十分重要的影响因素。解决方法为：调整设备，控制好树脂熔融温度。 纵向条纹 在生产过程中，有时会看到挤出-铸片局部、固定位置处有连续纵向条纹。如果用这种膜片来生产MOPP薄膜，将导致薄膜纵向厚度不均匀；收卷、分切薄膜外观出现明显的突起(暴筋) 或纵向条纹。纵向条纹的成因为：①模唇内有异物阻碍熔体流动。被异物分开的熔融物料在流过异物后会再汇合起来，但在流至冷却鼓之前的短时间内，却未能借助表面张力使之流平，故形成条纹。②模唇口有沾污，在熔体膜表面拖带出条纹。这种条纹较细，是单一条纹。物料挥发物多，熔体膜表面与模唇口面之间的夹角偏小时，易出现这种条道。 消除纵向条纹通常采取的措施有：①选用结构合理、质量好的模头，保证唇口光洁，不得有任何机械损伤。②加强熔体过滤。③及时清除唇口上的杂物，做好机头维护工作。④提高气刀吹风的均匀性。⑤合理控制挤出各段温度。⑥调整好机头相对急冷辊的位置。 两边翘曲 该现象主要是由于膜片附片效果不好、铸片过程中两面温差过大造成的。铸片翘曲将影响薄膜的平整性，就PP来说，由于铸片冷却不均匀，结晶不均匀，直接影响薄膜的成膜性。铸片边缘通常向温度较低的一面翘曲，因此在生产过程中可根据铸片的翘曲情况判断急冷辊面与冷却水温度的高低，进而考虑解决办法。 纵向破洞（膜） 纵向破洞（膜）在生产过程中最为常见，主要原因是在挤出-铸片或纵拉过程中生产条件发生了明显变化、薄膜纵向厚度变化很大或铸片出现很大缺陷时，使得膜片在拉伸过程中局部拉伸应力超过了材料的允许承受应力，导致纵向破洞（膜）。如果出现纵向破洞（膜），可以从以下几个方面分析：①原料中含有性能差异较大的杂质(低分子物、油污等)。②膜片上有明显的气泡。③过滤器损坏，膜片杂质含量高。④挤出、纵向拉伸温度设定不当。⑤机头漏料。⑥设备划伤薄膜。 结语 采用单向拉伸制备MOPP薄膜，加工自成一体，相对双向拉伸而言减少一道工序，但产品有着双向拉伸无法匹之的性能，同时还能节省原材料，降低成本。但由于目前MOPP薄膜工艺技术还不是十分成熟，在生产中及时解决问题，努力提高产品档次、质量，已成为MOPP薄膜生产厂家关心的话题。(end)

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