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     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、力學性能的影響,并且對生產(chǎn)中常見的問題進行了分析,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,對厚膜或鑄片進行縱向和橫向拉伸,然后在張緊狀態(tài)下進行適當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?！　OPP薄膜是包裝領(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?！　?　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[1]。管膜法具有設(shè)備簡單、投資少、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?！　?　影響B(tài)OPP薄膜物理、力學性能的因素　　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[3]。PP是一種典型的立體規(guī)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行結(jié)晶,而間規(guī)PP主要以均相成核的二維方式進行結(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[4]。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性能[2]?！　∧壳?BOPP薄膜品種繁多,性能也差異很大,造成這種情況的主要原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)量分數(shù)為95%~97%,無規(guī)PP的質(zhì)量分數(shù)為3%~5%的PP才適合生產(chǎn)BOPP薄膜[2],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,可以擴大BOPP薄膜在包裝工業(yè)中的應(yīng)用范圍?！　?.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[2]。即薄膜的力學強度提高、模量增大、斷裂伸長率減小,沖擊強度、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性能,而橫向性能劣化。進一步橫向拉伸后,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[5]。因此雙向拉伸可以綜合改善PP薄膜的性能?！　】v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)[6]。BOPP薄膜的橫向拉伸是一個重要且復雜的過程,整個過程在一個連續(xù)的熱環(huán)境中進行。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[7]。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[2]。即在橫向拉伸過程中,在薄膜的橫向有若干個突然被拉伸到最大倍數(shù)的“階梯”點。隨著拉伸過程的進行,“階梯”逐漸向兩側(cè)擴展,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到40左右。如果縱向拉伸比不足,拉伸后薄膜橫向出現(xiàn)許多“斑馬紋”或厚條道;如果橫向拉伸比不足,兩個邊部就會出現(xiàn)厚條道[8]。     2.3　溫度　　拉伸各區(qū)的溫度分布是影響B(tài)OPP薄膜拉伸取向、結(jié)晶的關(guān)鍵因素。溫度是通過聚合物粘度和松弛時間的作用來影響取向過程的。溫度升高,聚合物粘度降低,在恒定應(yīng)力作用下,高彈形變和粘性形變都要增大,高彈形變增加有限,粘性形變發(fā)展卻很快,有利于聚合物取向。　　(1)當在高于粘流溫度Tf或熔點(Tm)溫度拉伸時,聚合物的大分子活動能力很強,在很小的外應(yīng)力作用下就會引起分子鏈解纏、滑移和取向,然而在高溫作用下,其分子的解取向速率也會加快,使有效取向度降低?！　?2)當溫度逐漸升高到Tg以上時,聚合物具有彈性,熱運動的能量克服了某些物理交聯(lián)點的牽制,使鏈段產(chǎn)生運動,但整個分子鏈尚不能移動。　　(3)當在Tg以下拉伸時,外力只能引起分子鏈伸縮、振動和鍵角的微小改變。塑料薄膜的拉伸溫度一般在Tg~Tm(或Tf)之間,具體溫度根據(jù)聚合物的性能決定?！　嵺`證明,采用比較低的預(yù)熱、拉伸溫度或者拉伸后立即進行冷卻,是提高BOPP薄膜取向度、減小結(jié)晶度的有效方法。預(yù)熱溫度過高會導致PP形成球晶,薄膜透明性下降;而拉伸溫度過高,PP鏈段易于解取向,不但引起熱封性面層材料粘輥,而且大大降低BOPP薄膜的物理、力學性能。橫向拉伸區(qū)的溫度分布應(yīng)力求均勻、穩(wěn)定,否則會影響B(tài)OPP薄膜橫向厚度的均勻性及拉伸的連續(xù)性?！　P是結(jié)晶性聚合物,其最大結(jié)晶速率的溫度約為Tm的0.80~0.85倍,溫度越高(如在Tm附近)或越低(如在Tg附近),越難結(jié)晶。如果在拉伸過程中要防止預(yù)熱、拉伸時PP結(jié)晶度的急劇增加[5],選擇拉伸溫度時最好不要在其最大結(jié)晶速率的溫度區(qū)域,而選在結(jié)晶開始熔融、分子鏈能夠運動的溫度下,即在低于Tm25℃左右的溫度范圍內(nèi)進行拉伸[2]。