《我国BOPP薄膜的研究进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我国BOPP薄膜的研究进展（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、我国BOPP薄膜的研究进展我国BOPP薄膜的研究进展陈灿成 高分子061班摘 要：本文主要介绍了BOPP薄膜的种类，以及目前BOPP薄膜的生产方法和生产中常见的问题，并提出了相应的解决办法，阐述了我国BOPP薄膜的行业现状和发展的方向，结合我国BOPP薄膜行业面临的问题和优势，提出了相应的发展建议。关键词：BOPP薄膜 双向拉伸 现状 发展 1 引言双向拉伸聚丙烯(Biaxially Oriented Polypropylene，BOPP)薄膜是近年来兴起的一类非常重要的软包装材料，因其具有高拉伸强度、冲击强度、刚性、强韧性和良好的透明性等而广泛应用于食品、糖果、香烟、茶叶、果汁、牛奶、纺织品
2、等的包装，有“包装皇后”的美称。BOPP薄膜应用之广、污染之低以及对森林自然资源的保护，使其成为比纸张和聚氯乙烯(PVC)更受人欢迎的包装材料。制造工艺简易可靠、价格合理又使它成为比双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜和双向拉伸尼龙(BOPA)薄膜更为普遍使用的包装材料1。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。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
3、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。国内BOPP薄膜的发展历史较短，但生产设备和技术起点较高，从1982年广州石化薄膜厂和北京化工六厂引进第一批薄膜生产线到目前为止，全国各地相继从德国、日本、法国等国家引进生产线，使BOPP薄膜工业迅速发展，为我国的包装、电子等工业的发展起到了极其重要的推动作用2,3。尽管BOPP薄膜的设备和技术都依赖进口，投资规模大，但由于其市场潜力大、产品附加值高、利润大，近年来再次成为塑料包装行业的投资热点。本文将就当前BOPP薄膜的种类、生产、研究及应用现状等加以介绍。2 BOPP薄膜的种类目前，按用途划分，常用的BOP
4、P薄膜主要包括普通型BOPP薄膜、热封型BOPP薄膜、特种BOPP薄膜以及电容器薄膜和BOPP复合膜等4-9。2.1 普通型BOPP薄膜普通型双向拉伸聚丙烯薄膜主要用于印刷、复合、制袋以及胶带等领域。目前，用量最大的是印刷膜，其次是用于涂布的胶带膜，次之的是制袋膜。BOPP作为一种印刷基材，具有轻盈透明、防潮抗氧、气密性好、有韧性耐折、表面光滑、耐热酸碱、溶剂、摩擦、撕裂，而且能再现商品的造型、色彩等优点。BOPP膜用于印刷方面主要是凹版印刷，约占印刷方式的22%，其他为胶印占42%、凸印占20%、柔印占8%、其他占8%。粘胶带膜近几年来起伏较大，但是总体增幅可观，其用量约占整个BOPP消耗总
5、量的30%，其生产厂家分布极为不均。主要分布在华南、华东，其中产量以华南永大为首，华东华厦次之，这两家占据了我国胶带生产的半壁江山。2.2 热封型BOPP薄膜热封型BOPP薄膜可超低温热封，或热封温度范围宽(80135)、高爽滑、高电晕保持值(6个月42 mN/m)，主要适用于高速印刷复合包装及性能差异大的包装设备。热封型BOPP薄膜主要用于香烟包装、食品包装等领域，主要类型有香烟包装膜、食品包装膜以及珠光膜等。热封膜有双面和单面之分，香烟包装膜实际上是双面热封膜，烟草行业是BOPP热封膜的主要客户之一。目前，热封膜中烟膜的用量基本稳定，但随着人们生活、工作习性的变化，用于食品包装的热封膜正进
6、一步增加。珠光膜主要是用于冷饮的包装，这类产品大多在中小规模的生产线上生产，该产品有较强的季节性，但用量也是逐年稳步递增。2.3 特种BOPP薄膜随着人民生活水平的提高，对包装的要求也越来越高，通过技术开发和研究所诞生出的一些具有新功能的BOPP薄膜，被称为特种膜。特种膜品种很多，目前比较成熟且有一定用量的产品有合成纸、激光压印膜、防雾膜等，用量相对较大的有合成纸和激光压印膜，其他膜用量相对较小，但是附加值高。BOPP合成纸是以聚丙烯等树脂和无机填充物为主要原料，通过多层共挤及双向拉伸加工而成，同时具有塑料和纸的特征的多功能性材料。它是一种塑料新型材料产品，也是一种环保产品。具有比重轻、强度大
7、、抗撕裂、印刷性好、遮光、抗紫外线、经久耐用经济环保等特点。由于合成纸的生产过程无污染，可以100%回收，循环使用，是现代纸张生产的一次重大改革。BOPP激光压印膜由激光压印基材膜制成，其表面经过压印来反射不同的图案，图案可根据要求制作。激光压印膜具有压印效果清晰、成像性好、制品透明性佳的特点。广泛应用于移动通信卡防伪包装、名牌烟酒的防伪包装、药品的防伪包装等。BOPP防雾膜在高低温变化下薄膜表面不会由于水分的蒸发形成水雾，并有一定的防菌抗菌作用，是国际上迅速发展起来的新材料，主要用于新鲜水果、蔬菜、色拉、食用菌等包装。应该说特种膜的种类远不止上面所提到的几个品种，随着社会的发展，特种膜的需求
8、将会进一步增长，个性化的要求也是越来越高，同时附加值将更进一步体现。2.4 BOPP电容器薄膜电容器薄膜由于具有无极性、绝缘阻抗高、频率特性优异(频率响应宽广)、介质损失很小等优点，所以被大量使用在模拟电路上。薄膜电容器的重要组成就是电容器薄膜，是以金属箔当电极，将其和BOPP电容薄膜从两端重叠后，卷绕成圆筒状构造成电容器。BOPP电容膜主要应用于交流电机、家用电器、电力电容器等电子领域，是BOPP薄膜类的顶端产品。目前，电容器膜的发展首先是超薄型方面发展。由于目前BOPP的各项性能均有很大改善，特别是厚度的均匀性、电性能等指标得到很大的改善，电容薄膜质量不断的提高。BOPP电容薄膜是与BOP
9、P包装薄膜相对独立的一个区域。据统计，全国在生产电容器薄膜的厂家主要有20余家，其中绝大部分是用BOPP电容器膜专用设备生产，有些是用生产BOPP包装印刷膜的设备通过改造而生产，目前国内年产能力达8万t，由于尚有部分没有投产，实际产量约6万t，市场需求基本平衡。2.5 BOPP复合膜BOPP薄膜为了得到较好的综合性能，在使用过程中通常采用多层复合的方法生产。BOPP可以与多种不同材料复合，以满足特殊的应用需要。BOPP可以与LDPE、EVA、EEA、EAA或与铝箔等复合得到高度阻气、阻湿、透明、耐高、低温、耐蒸煮和耐油性能等的复合膜，可应用于油性食品、干燥食品、浸渍食品、各种蒸煮熟食、味精、煎
10、饼、年糕等的包装。例如，在BOPP基膜上涂上防潮及阻隔性优良的PVDC或其他阻隔材料，则可大大提高它的防透过性能，可用于中医药的颗粒剂、粉剂、散剂及药材的包装。3 BOPP薄膜的生产工艺及其常见问题3.1 BOPP薄膜的生产工艺BOPP的生产是将高分子聚丙烯(PP)的熔体首先通过狭长机头制成片材或厚膜，然后在专用的拉伸机内，在一定的温度和设定的速度下，同时或分步在垂直的两个方向(纵向、横向)上进行的拉伸，并经过适当的冷却或热处理或特殊的加工(如电晕、涂覆等)制成的薄膜。目前BOPP薄膜的生产方法主要有管膜法和平膜法两种。不同的加工方法得到的BOPP薄膜性能也不一样。平膜法生产的BOPP薄膜由于
11、拉伸比大(可达810)，所以强度比管膜法高，薄膜厚度的均匀性也较好10。3.1.1 管膜法管膜法属双向一步拉伸法，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。3.1.2 平膜法平膜法又分双向一步拉伸和双向两步拉伸两种方法。管膜法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，但设备复杂、制造困难、格昂贵、边料损失多、难于高速化及产品厚度受限制等，目前尚未得到大规模采用。双向两步拉伸法是将挤出的PP片材先经过纵向拉伸、后横向拉伸来完成二次取向过程。
12、目前，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，其工艺流程如图1所示11,12。图1双向两步拉伸法工艺流程双向两步拉伸法生产过程中主要控制的工艺参数有生产线速度、温度、拉伸比等。BOPP薄膜质量控制指标包括弹性模量、纵横向的抗张强度、断裂伸长率、热收缩率、摩擦系数、浊度、光泽度等，这些指标主要体现薄膜的力学性能和光学性能，它们与PP高分子链的聚集状态(如取向、结晶等)有密不可分的联系。3.2 生产中的常见问题及解决办法3.2.1 挤出片材时常见问题及解决办法1用平面双向拉伸法生产塑料薄膜时，首先必须将熔融聚合物制成厚片，然后才能进行拉伸，厚片质量是决定薄膜厚度、
13、薄膜表面和内在性能、薄膜成膜性等的先决条件。挤出片材常见的缺陷包括：出现横向条纹、片材向外翘曲、出现纵向条纹、片材中出现气泡、厚片出现“鲨鱼皮效应”等。片材出现横向条纹主要是设备、工艺、操作上的问题，如果挤出压力不稳定、熔体温度有明显的波动、挤出机头的角度不适宜，都会导致厚片上出现横向条纹。片材向外翘曲主要是由于铸片时附片效果不好、冷鼓温度过低、两面温差过大，片材不能很好贴附在鼓面上。在铸片过程中，有时会看到挤出片材局部、固定位置有明显的纵向条纹，这主要是因为机唇唇口结构设计不合理、高聚物熔体离模膨胀过大造成部分物料堆积在唇口等原因造成的。生产双向拉伸塑料薄膜时，如果操作不当，在薄膜中往往会出
14、现一些气泡，有的呈圆形，有的呈椭圆形或两头尖的细长形。如果原料含水率过高、熔体中夹带异物、挤出温度过高或物料停留时间过长造成降解，都会导致气泡的形成。在共挤出制片时，由于主料和辅料在机唇出口处流动速率相差过大，会在片材上，尤其是片材两侧出现类似鲨鱼皮状的花斑，这往往通过搭配好主辅原料的熔体流动指数，选择好挤出温度等工艺条件，就可以解决这个问题。3.2.2 双向拉伸时的破膜现象由于平面双向拉伸塑料薄膜的方法工艺流程很长，生产过程中的成膜性受到多种因素的影响，出现或多或少的破膜现象也是难免的，尤其在生产薄型塑料薄膜时，破膜的几率更大。破膜的原因涉及的因素十分复杂，生产过程中有时很快能找到，然而更多
15、的时候难以立即断定，经常需要很长时间从原材料、工艺、设备等多方面去查找原因。根据破膜的位置，可以把纵横向二次拉伸法常见的破膜现象归纳为以下几种类型：横拉伸之前的破膜、横向拉伸过程中的破膜、牵引和收卷时的破膜。横向拉伸之前的破膜发生在塑料薄膜铸片和纵向拉伸时，这主要是生产条件发生了明显的变化或薄膜的纵向厚度出现很大波动或薄膜的纵向出现了薄弱的环节或出现了较大的缺陷造成的。横向拉伸时的破膜可根据破膜的现象，分为三种类型：脱夹破膜、横向破膜、纵向破膜。其中脱夹破膜主要是由于夹具开闭不灵活、夹口上有废膜和油污、夹口高度不在一个水平面内、夹具弹簧损坏、挤出机机头的侧面偶尔滴料等因素造成的；横向破膜主要是
16、薄膜中存在明显的结构不均匀，或是工艺条件不适宜造成的；纵向破膜主要是横向厚度偏差过大、纵横拉伸比过大、薄膜被划伤、纵向拉伸时边缘预热温度过高、薄膜的结晶取向不均匀造成的。牵引和收卷时的破膜主要是由于操作不当或设备出现故障。3.2.3 拉伸薄膜厚度偏差在实际生产中，薄膜厚度变化而使厚度产生偏差有以下几类13：薄膜短期或周期性的纵向厚度偏差、薄膜长期性的纵向厚度偏差、薄膜横向厚度偏差。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。一般来讲，拉伸塑料薄膜纵向厚度变化较缓慢，差值较小，但薄膜横向厚度变化则很快，变化值也较大。无论哪种塑料薄膜，横向厚度均匀性都是产品质量标准中最重要的指标之一。拉伸温度和拉伸比是影响双向拉伸塑料薄
