双向拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺研究

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1、双向拉伸聚丙烯薄膜的生产工艺研究摘要：介绍了双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜的生产方法及工艺流程，分析了原材料、纵横拉伸比、温度等因素对BOPP薄膜物理、力学性能的影响，并且对生产中常见的问题进行了分析，提出了解决铸片常见缺陷及拉伸破膜的方法。  关键词：双向拉伸聚丙烯薄膜，铸片，加工  双向拉伸塑料薄膜是在低于薄膜材料熔点、高于玻璃化转变温度（Tg）时，对厚膜或铸片进行纵向和横向拉伸，然后在张紧状态下进行适当冷却或热定型处理或特殊的加工（如电晕、涂覆等）而制得的制品。双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜就是用这种方法制得的。B  OPP薄膜是

2、包装领域的重要产品，具有质轻、透明、无毒、防潮、透气性低、力学强度高等优点，被广泛用于食品、医药、日用轻工、香烟等产品的包装，并大量用作复合膜的基材，有“包装皇后”的美称。双向拉伸法是一种技术要求十分高的塑料成型加工方法，除需要具备性能良好的加工设备外，更重要的是要求生产人员能够深入掌握PP的性能及加工条件对产品性能的影响，及时解决生产中存在的问题。  1.BOPP薄膜的主要生产方法及工艺流程  目前BOPP薄膜的生产方法主要有管膜法和平膜法。管膜法属双向一步拉伸法；平膜法又分为双向一步拉伸和双向两步拉伸两种方法。管膜法具有设备简单、投

3、资少、占地小、无边料损失、操作简单等优点，但由于存在生产效率低、产品厚度公差大等缺点，自20世纪80年代以来几乎没有发展，目前仅用于生产BOPP热收缩膜等特殊品种。双向一步拉伸法制得的产品纵横向性能均衡，拉伸过程中几乎不破膜，但因设备复杂、制造困难、价格昂贵、边料损失多、难于高速化、产品厚度受限制等问题，目前尚未得到大规模采用。而双向两步拉伸法设备成熟、生产效率高、适于大批量生产，被绝大多数企业所采用。  2.影响BOPP薄膜物理、力学性能的因素  2.1原材料性能  工业化生产BOPP薄膜用主料的主要成分是PP。PP是一种典型的立体规

4、整性聚合物，根据烃基在分子平面两侧的分布，可分为等规PP、间规PP和无规PP。等规PP和间规PP具有不同的结晶结构，等规PP是以均相成核的三维生长方式进行结晶，而间规PP主要以均相成核的二维方式进行结晶，形成了外观尺寸不规则的小晶片，而且由于间规PP分子结构的规整度较低，使得间规PP具有较低的结晶速率和结晶度。研究表明，等规度越大，结晶速率越快，薄膜产品的屈服强度和表面硬度会明显增大，而无规PP在聚合物中起内部润滑剂的作用，并有利于聚合物定向，有助于改善薄膜的光学性能。  目前，BOPP薄膜品种繁多，性能也差异很大，造成这种情况的主要原

5、因是使用的原料和生产工艺不同。实践证明，只有等规PP的质量分数为95%～97%，无规PP的质量分数为3%～5%的PP才适合生产BOPP薄膜，并且一般选用熔体流动速率为2～4g/10min的PP。另外，通过在PP薄膜的表面上共挤出一层或多层熔点较低的共聚物，可以扩大BOPP薄膜在包装工业中的应用范围。  2.2纵、横向拉伸比  拉伸比是一个很重要的工艺参数，无论是纵向拉伸比，还是横向拉伸比，对BOPP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

6、强度、耐折性增大，透气、光泽性变好。BOPP薄膜生产过程中的取向主要发生在纵向拉伸和横向拉伸过程中，在经过纵向拉伸后，高分子链呈单轴纵向取向，大大提高了铸片的纵向力学性能，而横向性能劣化。进一步横向拉伸后，高分子链呈双轴取向状态。随着分子链取向度的提高，薄膜中伸直链段数目增多，折叠链段数目相应减少，晶片之间的连接链段逐渐增加，材料的密度和强度都相应提高，而断裂伸长率降低。因此双向拉伸可以综合改善PP薄膜的性能。  纵向拉伸比和横向拉伸比的差异最终决定BOPP薄膜纵、横向的物理、力学性能差异。如果纵向拉伸比和横向拉伸比相差不大，两个方向上

7、的分子取向就没有明显的差异，BOPP薄膜表现出各向同性。为了生产纵向性能高于横向性能的BOPP薄膜，纵、横拉伸比的选择相当重要，一般情况下，纵向拉伸比（4.5～5.5）小于横向拉伸比（7.5～9.0）。BOPP薄膜的横向拉伸是一个重要且复杂的过程，整个过程在一个连续的热环境中进行。横向拉伸过程具有多拉伸起始点，这主要是由横向上的某些薄弱点、较高的横向拉伸速率，以及薄膜中杂质、气泡和外观缺陷等因素造成的。多拉伸起始点易引起产品厚度不均匀。同时在横向拉伸时，有“阶梯拉伸”和“固有拉伸倍数”的问题。即在横向拉伸过程中，在薄膜的横向有若干个突然

8、被拉伸到最大倍数的“阶梯”点。随着拉伸过程的进行，“阶梯”逐渐向两侧扩展，直至在整个幅面上全部被拉伸。在BOPP薄膜生产中，拉伸程度必须达到“固有拉伸倍数”，即薄膜的纵向拉伸比和横向拉伸比的乘积必须达到40