本發(fā)明涉及薄膜制備領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
BOPP薄膜，又叫雙向拉伸聚丙烯薄膜，是在低于薄膜薄膜材料熔點、高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時，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。BOPP薄膜就是用這種方法制得。
BOPP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。雙向拉伸法師一種技術(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)人員能夠深入掌握聚丙烯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。
對于包裝材料而言，外觀的光學性能和承受強度的機械力學性能是非常重要的指標。聚丙烯(PP)是一種結(jié)晶性聚合物，在BOPP薄膜的加工過程中，PP在力、熱和電場等的作用下，經(jīng)歷了復雜的取向和結(jié)晶的變化，PP聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中的取向和結(jié)晶講對BOPP薄膜光學性能、力學性能起決定性影響，因此需要通過工藝的調(diào)整，控制BOPP薄膜生產(chǎn)過程中的取向和結(jié)晶是改善產(chǎn)品品質(zhì)、提高產(chǎn)品等級的關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對以上不足，本發(fā)明還提供一種雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)工藝，縱向拉伸采用雙向兩步拉伸法，其生產(chǎn)效率高、適于大批量生產(chǎn)，其生產(chǎn)的薄膜具有厚度均勻、機械力學性能優(yōu)異、具有高光澤等特點。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
計量混料：按質(zhì)量分數(shù)稱取95～97wt％的等規(guī)PP，3～5wt％的無規(guī)PP混合均勻；
熔融擠出：將混合后的PP樹脂通過喂料機進入到擠出機中，然后以熔體形式擠出，擠出溫度為220～240℃；
急冷鑄片：熔融狀態(tài)的PP樹脂通過計量泵輸送到機頭，然后經(jīng)過急冷輥冷卻成厚片；
縱向拉伸：將鑄片通過縱向拉伸機進行拉伸、冷卻，縱向拉伸比為4.5～5.5倍，縱向拉伸預熱溫度為120～130℃，拉伸溫度為150～155℃，冷卻溫度為45～60℃；
橫向拉伸：然后通過橫向拉伸機進行拉伸，橫向拉伸比為7.5～9倍，橫向拉伸溫度為155～160℃；
裁邊：將未拉伸及拉伸不均勻的厚邊進行裁切處理；
收卷：經(jīng)裁邊處理后的BOPP薄膜收卷成大卷母卷；
分切：將處理后的BOPP薄膜按所需規(guī)格要求分切成成品。
優(yōu)選的是，所述PP的熔體流動速率為2～4g/10min。
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。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。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，并且一般選用熔體流動速率為2～4g/10min的PP。
所述的雙向拉伸聚酯薄膜的生產(chǎn)工藝中，拉伸工序是BOPET薄膜生產(chǎn)的關(guān)鍵之一，縱向拉伸的效果直徑影響到薄膜質(zhì)量的好壞和生產(chǎn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性。拉伸段工序，采用高溫兩點或多點小間隙拉伸，可實現(xiàn)高倍率縱向拉伸，并能有效的實現(xiàn)薄膜薄型化，這是因為薄膜厚度T＝Tcast/(Rm·Rt)(Tcast鑄片厚度，Rm縱拉倍率，Rt橫拉倍率)。小拉伸間隙可增大縱向拉伸速率，進而通過拉伸速率增大提高了薄膜縱向斷裂強度。通過拉伸溫度范圍，能夠提高薄膜機械性能的均勻性。
優(yōu)選的是，所述縱向拉伸工序中，采用的縱向拉伸設(shè)備在預熱段采用特氟龍材質(zhì)輥筒，拉伸段采用硅橡膠輥筒或者陶瓷輥筒，冷卻段采用鍍鉻輥筒。輥筒表面材質(zhì)的選用是減少膜面劃痕及粘輥的必要措施。
優(yōu)選的是，所述預熱段預熱輥數(shù)量為6～10根。因為特氟龍材質(zhì)輥傳熱系數(shù)高，預熱輥的數(shù)量可大為減少。
優(yōu)選的是，所述拉伸輥直徑為200～250mm，輥間距3～5mm。
優(yōu)選的是，所述急冷鑄片采用加熱風淋或加熱氣刀冷卻，加熱風淋或加熱氣刀的溫度在80～100℃。
優(yōu)選的是，所述預熱段和拉伸段均采用紅外線輔助加熱，紅外線輔助加熱的比例為70％。紅外線加熱器是BOPET薄膜生產(chǎn)的一種輔助加熱手段，其特點是可使在厚度方面均勻升溫，以彌補熱輥加熱熱傳導造成的膜片厚度方向溫度不均的不足。
優(yōu)選的是，所述急冷鑄片的輔助冷卻裝置采用加熱風淋或加熱氣刀，加熱風淋或加熱氣刀的溫度在80～100℃。
優(yōu)選的是，所述縱向拉伸工序中冷卻段采用高強度冷卻方式，冷卻水水溫采用20～30℃，縱向拉伸機組冷卻輥的直徑為250nm。在縱向拉伸中，由于膜過薄，極易破裂，主要是因為連續(xù)機組降溫不夠，激冷能力差。對機組冷卻輥進行改進，改為大直徑，由普通的150mm修改為250mm，加大了冷卻管，延長了膜的冷卻時間，同時降低冷卻水的溫度，控制拉伸過程中的結(jié)晶度，確保了縱向拉伸膜不破裂。
優(yōu)選的是，所述橫向拉伸工藝依次包括預熱段、拉伸段、熱定型段及冷卻段4個階段：
預熱段，對經(jīng)過在先涂布的薄膜進行初步定型，消除應(yīng)力，預熱準備拉伸，溫度為130～145℃；
拉伸段，對預熱完的薄膜進行拉伸，拉伸段的溫度范圍為155～160℃，拉伸倍率為7.5～9；
熱定型段，對拉伸后的薄膜進行熱定型，使薄膜分子鏈排序穩(wěn)定，熱定型溫度為225～240℃；
冷卻段，對熱定型后的薄膜進行應(yīng)力釋放和冷卻，溫度范圍為40～60℃。
優(yōu)選的是，所述橫向拉伸工序中，熱定型的作用是使薄膜的分子鏈取向轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶取向，從而消除內(nèi)應(yīng)力，使薄膜具有良好的耐熱性能。一般而言，經(jīng)過熱定型之后，薄膜的結(jié)晶度可達45％～55％，從而降低薄膜的熱收縮率，保證薄膜的尺寸穩(wěn)定性。但是如果熱定型溫度過高，一方面會降低薄膜的拉伸強度，另一方面也容易因薄膜結(jié)晶度過高而使薄膜變脆，引起定型破膜；熱定型溫度過低則達不到熱定型的要求，使薄膜熱穩(wěn)定性能不良。而超薄膜由于薄厚度偏低，它的熱定型速度比常規(guī)的薄膜要快很多，如果以常規(guī)的熱定型工藝生產(chǎn)，反而會造成薄膜在熱定型之后的松弛困難，最終產(chǎn)品的橫向熱收縮率偏高。本發(fā)明采用的熱定型溫度在225～240℃之間，保證了薄膜尺寸的穩(wěn)定性，同時熱定型風道采用風壓均勻、溫度均勻的風場，保證了薄膜的厚度均勻性。
本發(fā)明至少包括以下有益效果：
(1)拉伸段采用高溫兩點小間隙拉伸，可實現(xiàn)高倍率縱向拉伸，由此可在鑄膜條件不變的情況下實現(xiàn)高速拉模；通過提高縱拉倍率，能夠在鑄膜條件不變的情況下，實現(xiàn)薄膜薄型化；小拉伸間隙可增大縱向拉伸速率，進而通過拉伸速率增大提高了薄膜縱向斷裂強度；小拉伸間隙可減小縱拉頸縮量，頸縮量小，生產(chǎn)中薄膜邊膜所占比率也小，產(chǎn)品得率提高。
(2)在縱向拉伸工序中，選用不同的材質(zhì)的表面膠輥，可以有效的減少膜面劃痕及粘輥。
附圖說明
圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
圖1為本發(fā)明BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝的流程圖。
實施例1
一種BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
計量混料：按質(zhì)量分數(shù)稱取97wt％的等規(guī)PP，3wt％的無規(guī)PP混合均勻；PP的熔體流動速率為2g/10min。
熔融擠出：將混合后的PP樹脂通過喂料機進入到擠出機中，然后以熔體形式擠出，擠出溫度為220℃；
急冷鑄片：熔融狀態(tài)的PP樹脂通過計量泵輸送到機頭，然后經(jīng)過急冷輥冷卻成厚片；冷卻裝置采用加熱氣刀，加熱氣刀的溫度為80℃。
縱向拉伸
預熱階段，預熱輥采用特氟龍材質(zhì)輥，直徑為200nm，數(shù)量10根；預熱輥線速度60m/min，預熱溫度為120℃，紅外線輔助加熱的比例為70％；
拉伸段，硅橡膠輥筒，直徑200mm，拉伸段的溫度150℃，拉伸倍率為4.5，紅外線輔助加熱的比例為70％；
冷卻段，鍍鉻輥直徑為250nm，冷卻溫度45℃。
橫向拉伸橫向拉伸：
預熱段，溫度為75℃；
拉伸段，溫度155℃，拉伸倍率為7.5；
熱定型段，溫度為230℃；
冷卻段，溫度范圍為45℃；
裁邊：將未拉伸及拉伸不均勻的厚邊進行裁切處理；
收卷：經(jīng)裁邊處理后的BOPP薄膜收卷成大卷母卷；
分切：將處理后的BOPP薄膜按所需規(guī)格要求分切成成品。
實施例2
一種BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
計量混料：按質(zhì)量分數(shù)稱取95wt％的等規(guī)PP，4wt％的無規(guī)PP混合均勻；PP的熔體流動速率為3g/10min。
熔融擠出：將混合后的PP樹脂通過喂料機進入到擠出機中，然后以熔體形式擠出，擠出溫度為230℃；
急冷鑄片：熔融狀態(tài)的PP樹脂通過計量泵輸送到機頭，然后經(jīng)過急冷輥冷卻成厚片；冷卻裝置采用加熱風淋，加熱氣刀的溫度為90℃。
縱向拉伸
預熱階段，預熱輥采用特氟龍材質(zhì)輥，直徑為200nm，數(shù)量10根；預熱輥線速度60m/min，預熱溫度為130℃，紅外線輔助加熱的比例為70％；
拉伸段，硅橡膠輥筒，直徑200mm，拉伸段的溫度155℃，拉伸倍率為5，紅外線輔助加熱的比例為70％；
冷卻段，鍍鉻輥直徑為250nm，冷卻溫度50℃。
橫向拉伸橫向拉伸：
預熱段，溫度為75℃；
拉伸段，溫度160℃，拉伸倍率為8；
熱定型段，溫度為230℃；
冷卻段，溫度范圍為45℃；
裁邊：將未拉伸及拉伸不均勻的厚邊進行裁切處理；
收卷：經(jīng)裁邊處理后的BOPP薄膜收卷成大卷母卷；
分切：將處理后的BOPP薄膜按所需規(guī)格要求分切成成品。
實施例3
一種BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：
計量混料：按質(zhì)量分數(shù)稱取95wt％的等規(guī)PP，4wt％的無規(guī)PP混合均勻；PP的熔體流動速率為4g/10min。
熔融擠出：將混合后的PP樹脂通過喂料機進入到擠出機中，然后以熔體形式擠出，擠出溫度為234℃；
急冷鑄片：熔融狀態(tài)的PP樹脂通過計量泵輸送到機頭，然后經(jīng)過急冷輥冷卻成厚片；冷卻裝置采用加熱風淋，加熱氣刀的溫度為100℃。
縱向拉伸
預熱階段，預熱輥采用特氟龍材質(zhì)輥，直徑為200nm，數(shù)量10根；預熱輥線速度60m/min，預熱溫度為130℃，紅外線輔助加熱的比例為70％；
拉伸段，硅橡膠輥筒，直徑200mm，拉伸段的溫度155℃，拉伸倍率為5.5，紅外線輔助加熱的比例為70％；
冷卻段，鍍鉻輥直徑為250nm，冷卻溫度50℃。
橫向拉伸橫向拉伸：
預熱段，溫度為75℃；
拉伸段，溫度165℃，拉伸倍率為8；
熱定型段，溫度為230℃；
冷卻段，溫度范圍為45℃；
裁邊：將未拉伸及拉伸不均勻的厚邊進行裁切處理；
收卷：經(jīng)裁邊處理后的BOPP薄膜收卷成大卷母卷；
分切：將處理后的BOPP薄膜按所需規(guī)格要求分切成成品。
獲得的產(chǎn)品的性能如表1所示：
表1實施例1～3的BOPP薄膜的性能結(jié)果
盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。