新型高線速聚丙烯專用料T38FE的應(yīng)用研究

彭四海，韓 楠 ，劉永民

（1.撫順石化公司 合成洗滌劑廠，遼寧 撫順113004；2.遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院，遼寧 撫順 113001）

聚丙烯雙向拉伸薄膜（BOPP），由于具有拉伸強(qiáng)度高，透明性好，表面光澤度好，對(duì)氣體和水蒸汽的滲透率低等特點(diǎn)，在包裝領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。BOPP薄膜從開(kāi)始取代玻璃紙，發(fā)展到現(xiàn)在，已迅速成為重要的軟包裝材料，廣泛用于快餐、食品、煙草包裝等[1]。

近幾年來(lái)，隨著B(niǎo)OPP行業(yè)飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)樹(shù)脂生產(chǎn)廠家相繼努力開(kāi)發(fā)生產(chǎn)BOPP專用料，不僅產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，而且產(chǎn)品質(zhì)量也大有提高，低線速生產(chǎn)原料已經(jīng)基本國(guó)產(chǎn)化。

高線速BOPP專用料（幅寬8.3m，線速度為350m·min-1）的主要控制指標(biāo)是等規(guī)度、分子量及分子量分布、熔融指數(shù)、灰份、熔融指數(shù)等。熔融指數(shù)范圍為2～4g/10min較為合適。等規(guī)度的適宜范圍為95%～97%，高分子量組份和低分子量組份要適宜[2]。

國(guó)產(chǎn)專用料質(zhì)量雖有改進(jìn),但與進(jìn)口產(chǎn)品相比，仍存在差異，主要存在如下問(wèn)題：（1）從原料樹(shù)脂加工性能來(lái)看，國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂熔體流動(dòng)指數(shù)較低，等規(guī)度較高；（2）從生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂生產(chǎn)出的薄膜膜卷顏色較深，膜的表面有粘感，拉伸速度不能過(guò)快，此外，由于助劑品種少，助劑質(zhì)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致魚眼增多，灰分增加，透明度降低。因此，高速線BOPP專用料大部分市場(chǎng)份額被進(jìn)口料占領(lǐng)。

撫順石化公司乙烯化工廠生產(chǎn)的原有舊牌號(hào)專用料已不能適應(yīng)現(xiàn)代高速、大幅寬生產(chǎn)線的工藝要求，為了不斷適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展，撫順石化公司與中國(guó)石油化工研究院合作，應(yīng)用新型PSP-01系列聚丙烯催化劑于2011年7月成功試生產(chǎn)出3555t新型聚丙烯專用料（新T38FE）并投入市場(chǎng)使用。新T38FE不僅具有良好的物理性能,而且具有更好的成膜性能。

本文介紹了撫順石化公司BOPP生產(chǎn)線的工藝流程與生產(chǎn)條件，用最新生產(chǎn)的改型高線速聚丙烯雙向拉伸薄膜專用料T38FE和原來(lái)牌號(hào)的T38FE生產(chǎn)18μm薄膜，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果及產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行了分析與討論。

1 工藝流程

撫順石化公司采用日本三菱重工業(yè)株市會(huì)社2萬(wàn)t·a-1BOPP生產(chǎn)線，于2003年5月開(kāi)車投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)8年多的磨合、技改，工藝、設(shè)備運(yùn)行良好，具備高速試驗(yàn)運(yùn)行條件，其工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 BOPP薄膜雙向拉伸法工藝流程Fig.1 Schematic diagram of biaxial tension production process of Bopp film

原料聚丙烯顆粒進(jìn)入擠出機(jī)經(jīng)一定的溫度、壓力，在螺桿剪切力的作用下、熔融塑化、擠出，熔融塑料經(jīng)過(guò)過(guò)濾器濾去雜質(zhì)、進(jìn)入T型模頭、形成片狀。熔融片經(jīng)幾毫米的間隙流動(dòng)到旋轉(zhuǎn)的激冷輥面，在氣刀、激冷輥表面、水浴的共同冷卻下，高達(dá)240℃的均聚聚丙烯熔體驟冷到室溫，形成微粒很少的幾乎透明的無(wú)定型厚片，在MDO經(jīng)過(guò)預(yù)熱拉伸后，再送至TDO進(jìn)行橫向拉伸。薄膜經(jīng)橫向拉伸后，再經(jīng)過(guò)切邊、測(cè)厚、電暈處理，收卷成寬度為8300mm直徑為1200mm的膜卷。膜卷經(jīng)過(guò)時(shí)效處理，消除由拉伸而產(chǎn)生的應(yīng)力，然后根據(jù)用戶的要求，分切卷取成一定規(guī)格的薄膜，包裝后出廠。

2 試驗(yàn)條件

2.1 專用料

本次試驗(yàn)使用T38FE專用原料，其批號(hào)為2011 0701A，稱之為“原T38FE”；批號(hào)為20110808B的專用料，稱之為“新T38FE”。產(chǎn)品厚度為18μm。新T38FE和原T38FE專用料料主要物性指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 專用料T38FE物性分析結(jié)果Tab.1 properties of T38FE Special material

從表1中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，兩個(gè)批次的T38FE原料均符合優(yōu)等品指標(biāo)。

2.2 拉伸溫度

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(guò)聚合物粘度和松弛時(shí)間的作用來(lái)影響取向過(guò)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?cè)黾佑邢?粘性形變發(fā)展卻很快,有利于聚合物取向[3]。

通過(guò)對(duì)影響B(tài)OPP生產(chǎn)的各項(xiàng)因素及原料物性指標(biāo)的分析，以及多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累，需要對(duì)工藝參數(shù)作適當(dāng)調(diào)整，使生產(chǎn)線達(dá)到平穩(wěn)、高負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)，并產(chǎn)出合格產(chǎn)品。歸納出是生產(chǎn)線速度在322m·min-1時(shí)的縱橫拉伸溫度分布,見(jiàn)表2、3。

表2 縱拉機(jī)各區(qū)溫度分布Tab.2 Temperature distribution in longitudinal extension machine

表3 橫拉機(jī)各區(qū)溫度分布Tab.3 Temperature distribution in horizontal extension machine

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 運(yùn)行結(jié)果分析

在產(chǎn)品規(guī)格為18μm，原料添加劑比例不變，各區(qū)溫度（見(jiàn)表2、3）根據(jù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品物性指標(biāo)在保證生產(chǎn)穩(wěn)定的前提下進(jìn)行適度微調(diào)，在一個(gè)批次內(nèi)生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 兩種專用料在不同運(yùn)行速度時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果Tab.4 Results of production of the two T38FE

由表4可見(jiàn)，原T38FE在最高運(yùn)行速度278m·min-1生產(chǎn)時(shí)破膜間隔較頻，運(yùn)行時(shí)間較短，每次破膜造成大約0.5t廢品，廢膜產(chǎn)量大，考慮成本因素認(rèn)為不適合在該速度下連續(xù)生產(chǎn)，運(yùn)行速度調(diào)整到256m·min-1時(shí)生產(chǎn)穩(wěn)定性有所增加，破膜次數(shù)較少，破膜間隔比278m·min-1時(shí)提高了7.4倍，但在此速度下生產(chǎn)負(fù)荷較低，日均產(chǎn)產(chǎn)量?jī)H為48t，考慮到單位成本因素，不適合連續(xù)生產(chǎn)。

使用新T38FE最高速度達(dá)到344m·min-1，比原有最高速度278m·min-1提高24%，由于速度大幅提高，生產(chǎn)破膜次數(shù)增加，破膜間隔縮小到12h，廢品產(chǎn)量較大，不利于攤薄成本，提高規(guī)模效益。為了尋求更加經(jīng)濟(jì)合理的生產(chǎn)速度，我們經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，最終選擇322m·min-1速度生產(chǎn)，此時(shí)生產(chǎn)線穩(wěn)定性大大提高，破膜間隔達(dá)到27h·次-1，日生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)到61t，提高了27%，考慮能耗、物料消耗及人工成本等各方面因素，成本可以降低20%，在當(dāng)前技術(shù)條件下新型原料適合大規(guī)模BOPP裝置生產(chǎn)。

3.2 產(chǎn)品性能分析

在應(yīng)用新專用料后，對(duì)產(chǎn)品物性指標(biāo)進(jìn)行了跟蹤調(diào)查（分析），結(jié)果表明產(chǎn)品物性各項(xiàng)指標(biāo)更加趨于國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。表5是兩種原料生產(chǎn)出的產(chǎn)品物性指標(biāo)對(duì)比表。

表5 產(chǎn)品主要性能指標(biāo)Tab.5 Primary properties of the products

從表5可見(jiàn)，產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度比原來(lái)有所下降，產(chǎn)品挺度降低，韌性增加，降低了膜面在承受外力時(shí)斷面撕裂的可能性，有利于產(chǎn)品承受一定的外力作用。

新專用料的產(chǎn)品斷裂伸長(zhǎng)率也適度降低了，這就降低了產(chǎn)品在后續(xù)加工時(shí)因承受一定的外在張力和牽引力時(shí)產(chǎn)生的拉伸形變量，降低了薄膜再次拉伸變形的可能性，有利于后續(xù)加工。霧度變化較小，在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)不影響產(chǎn)品后續(xù)使用。

在產(chǎn)品主要用于彩印、涂覆、鍍鋁復(fù)合這類薄膜制品時(shí)，在薄膜的后續(xù)加工過(guò)程中是不希望薄膜產(chǎn)生熱收縮變形的，盡量防止因熱收縮改變產(chǎn)品表面平整度，影響使用效果，這就需要把熱收縮率控制在某一限度內(nèi)，新專用料的產(chǎn)品熱收縮率比原來(lái)下降（見(jiàn)表5），從實(shí)際效果看新型原料符合我們的改進(jìn)方向。

4 結(jié)論

使用撫順石化乙烯廠生產(chǎn)的新型高線速聚丙烯雙向拉伸薄膜專用料T38FE（新T38FE），生產(chǎn)的產(chǎn)品物性指標(biāo)完全合格，生產(chǎn)線破膜次數(shù)在正常范圍之內(nèi)，生產(chǎn)線速度、成膜性比原來(lái)大大提高，能替代進(jìn)口高價(jià)原料生產(chǎn)18μm高速彩印薄膜，適合大規(guī)模BOPP生產(chǎn)。

［1］朱新遠(yuǎn).我國(guó)BOPP薄膜現(xiàn)狀及其專用料的開(kāi)發(fā)［J］.廣州化工，2000，28（1）：28-32.

［2］劉沛義.高速BOPP專用料質(zhì)量指標(biāo)控制因素分析［J］.浙江化工,2006,37（5）:23-25.

［3］洪偉,李青山.雙向拉伸聚丙烯薄膜的生產(chǎn)工藝研究［J］.工程塑料應(yīng)用，2006,34（6）:32-35.