再生料對BOPP薄膜性能的影響研究

付元君，林偉陳，宋國琦

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再生料對BOPP薄膜性能的影響研究

付元君，林偉陳，宋國琦

（中國石油撫順石化分公司合成洗滌劑廠，遼寧 撫順 113104）

介紹了BOPP薄膜的生產(chǎn)流程和加工原理，根據(jù)用戶需求的變化，在滿足國標要求的前提下，添加不同比例再生料進行了生產(chǎn)，探索了再生料對BOPP薄膜物理性能的影響，主要對比了薄膜的霧度、光澤度和縱向拉伸強度的變化，為科學(xué)生產(chǎn)提供了依據(jù)。

再生料；BOPP薄膜；物理性能；生產(chǎn)穩(wěn)定性

BOPP薄膜即雙向拉伸聚丙烯薄膜，具有優(yōu)異的油墨和涂層附著力，廣泛用于食品包裝、膠粘帶等行業(yè)。我國自1980年從日本引進第一套BOPP生產(chǎn)線，90年代后得到快速發(fā)展，截至2016年底，全國已有103家BOPP生產(chǎn)企業(yè)，產(chǎn)能達550萬t［1,2］。十三五期間，雙向拉伸塑料薄膜行業(yè)將著力提高薄膜的品質(zhì)，大力推廣節(jié)能降耗，提高功能性薄膜的比重［3］。

BOPP薄膜生產(chǎn)工藝流程：

（BOPP專用原料+添加劑母料）經(jīng)過混料機混合后進入擠出機熔融，熔融物料經(jīng)過過濾器過濾后經(jīng)T型模頭、激冷輥冷卻成片材后牽伸到縱拉機進行縱向拉伸，再進入橫拉機進行橫向拉伸，最后經(jīng)過測厚儀測量厚度、經(jīng)過切邊、電暈處理后進行收卷成BOPP大母卷［4］。

BOPP母卷存放36~72 h以使內(nèi)應(yīng)力時效，然后進行分切形成最終產(chǎn)品。

聚丙烯結(jié)構(gòu)含有球晶，薄膜的拉伸性能取決于球晶的大小和變形性質(zhì)。BOPP薄膜是以均聚丙烯和一定比例的BOPP再生料經(jīng)混料機混合作為主原料，同時添加0%~3%的抗靜電劑、抗粘連劑等添加劑生產(chǎn)而成。

雙向拉伸聚丙烯薄膜工藝原理是將拉伸前的片材在熔點以下、玻璃化溫度以上，在縱拉機內(nèi)經(jīng)過加熱的同時進行4~5倍的縱向拉伸，使聚合物分子鏈段在外力的作用下按縱向定向排列，又進入橫拉機后經(jīng)過加熱和8倍左右的橫向拉伸，使聚合物分子鏈段按橫向進行重新定向排列，最后經(jīng)過熱定型現(xiàn)成薄膜產(chǎn)品。由于進行了縱橫兩個方向的分子鏈段拉伸定向，從而提高了薄膜的縱、橫向物理性能［5］。

本文研究的生產(chǎn)線為某廠8.3 m寬的三菱重工BOPP生產(chǎn)線，該裝置BOPP工序由于生產(chǎn)波動引起破膜或停車都會產(chǎn)生廢膜；分切工序正常生產(chǎn)需要切去150 mm左右寬的邊條，同時由于母卷質(zhì)量和裝置波動也會產(chǎn)生一定廢膜。

廢膜經(jīng)由奧地利ARTEC 造粒機組進行粉碎和造粒再生，現(xiàn)成BOPP再生料。

BOPP薄膜生產(chǎn)線主原料為BOPP專用料L5D98，熔融指數(shù)在2.6 g/10 min~3 g/10 min之間；BOPP再生料的熔融指數(shù)為5.9 g/10 min~6.8 g/10 min，色澤略深，顆粒形狀不規(guī)則，經(jīng)常有魚眼，粒度大于正常的聚丙烯原料，由于BOPP再生料經(jīng)過了又一次的熔融、冷卻和造粒過程，使聚合物發(fā)生了結(jié)晶和再結(jié)晶，而其中所含有的添加助劑也會發(fā)生新的遷移，因此不可避免地要對生產(chǎn)產(chǎn)生一些影響［6］。 由于兩種物料的物性有一定的差別，所以需要經(jīng)過充分的混合才能正常生產(chǎn)。由于特殊原因，某廠BOPP再生料大部分按一定比例添加進主原料進行生產(chǎn)。由于該廠下游80%用戶為膠帶廠家，隨著下游膠帶廠設(shè)備升級和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變化，不斷要求薄膜具有更低的脆性和更高的光澤度，目前膠帶廠涂布機速度也由170 m/min提高到了240 ~280 m/min，對拉伸性能的要求更高；一些出口膠帶要求薄膜具有更低的霧度，（一般要求霧度在1.25%以下）和更高的光澤度。而國標要求BOPP薄膜的霧度≤1.5%，光澤度≥85%。再生料經(jīng)過了二次加工，原料品質(zhì)有所改變，因此研究不同比例再生料對薄膜性能的影響，平衡成本和質(zhì)量，對更好地滿足用戶新需求和指導(dǎo)生產(chǎn)都具有重要意義。

1 實驗條件

1.1 實驗原料

均聚聚丙烯L5D98，廠自產(chǎn)的BOPP再生料。

1.2 實驗設(shè)備和儀器

設(shè)備：三菱重工雙向拉伸聚丙烯薄膜生產(chǎn)線。

儀器：高精度厚度檢測儀（實驗室用），儀器型號為1 240，測量精度0.1μm；儀表顯示時間300 ms,數(shù)碼顯示時間為400 ms。

NDC 紅外線在線測厚系統(tǒng)。

萬能材料拉伸機,由美國LLOYD公司生產(chǎn)，型號為LRX，試驗機的負荷精度為1%，十字頭檢測分辨率達5μm，可進行多種材料拉伸試驗。

1.3 實驗方法

拉伸試驗方法：執(zhí)行GB/T 1040.3-2006，塑料拉伸性能的測定

霧度測定方法：執(zhí)行 GB/T 2410-2008，透明塑料透光率和霧度的測定

光澤度測定方法：執(zhí)行GB/T 8807-1988，塑料鏡面光澤實驗方法［7］

2 實驗情況

2.1 正常添加6% BOPP再生料生產(chǎn)

生產(chǎn)品種為30 μm BOPP光膜，生產(chǎn)線速度260 m/min，為了保證實驗數(shù)據(jù)的準確性，以下所有實驗狀況下生產(chǎn)工藝指標均保持一直。

由于裝置開工以來，生產(chǎn)線一直有廢膜產(chǎn)生，因此為了降低生產(chǎn)成本，實際生產(chǎn)時的原料配方就是正常的L5D98加上裝置自產(chǎn)的BOPP再生料及一定比例的抗靜電劑、抗粘連劑等添加劑。

以下的厚度曲線圖和物性分析數(shù)據(jù)都是裝置正常添加再生料生產(chǎn)時的數(shù)據(jù)（圖1-2和表1）。

圖1 添加6%再生料生產(chǎn)時單次掃描典型厚度曲線

圖2 添加6%再生料生產(chǎn)時100次掃描典型厚度曲線

以下是實驗室所做的物理性能數(shù)據(jù)表。

表1 添加6%再生料生產(chǎn)時典型物理性能數(shù)據(jù)

由于再生料質(zhì)量不穩(wěn)定，因此造成生產(chǎn)線有時有波動，如出現(xiàn)破膜和厚度波動大的現(xiàn)象。厚度標準偏差在0.4~0.7 μm之間波動，范圍較大。

通過分析檢測，霧度大部分在1.4%以上；光澤度普遍在89%~90%之間，最高批次光澤度平均值為90.8%。由于膠帶市場主要要求縱向拉伸性能要好，因此本文著重比較縱向拉伸性能的變化。添加6%再生料生產(chǎn)時，縱向拉伸強度多在121 MPa以下。

2.2 添加3% BOPP再生料生產(chǎn)

實驗生產(chǎn)時間72 h。曲線圖見圖3-4。

圖3 添加3%再生料生產(chǎn)時單次掃描典型厚度曲線

圖4 添加3%再生料生產(chǎn)時100次掃描典型厚度曲線

實驗室所做的物性分析數(shù)據(jù)表見表2。

表2 添加3%再生料生產(chǎn)時的典型物性數(shù)據(jù)

生產(chǎn)線運行過程中偶有2次破膜，實驗室檢測時薄膜物理性能變化較明顯的是霧度和光澤度指標。霧度降低到1.25%~1.35%，光澤度上升到90%~92%，縱向拉伸強度提高了2~3 MPa，提高不大，因為縱向拉伸強度與原料的性能有一定關(guān)系，但主要與縱向拉伸比的高低有關(guān)，提高生產(chǎn)線的縱向拉伸比，會提高縱向拉伸強度，但過大的縱向拉伸比也會造成生產(chǎn)線的破膜，因此也要適度控制拉伸比，一般不超過5.5倍。

厚度標準偏差可以控制在0.3 ~0.4 μm之間，厚度曲線波動范圍有一定的縮小。

2.3 不添加BOPP再生料生產(chǎn)

實驗生產(chǎn)時間72 h，生產(chǎn)線平穩(wěn)，期間沒有破膜。曲線圖見圖5-6。

圖5 不添加再生料生產(chǎn)時單次掃描典型厚度曲線

圖6 不添加再生料生產(chǎn)時100次掃描典型厚度曲線

實驗室所做的物性分析數(shù)據(jù)表見表3。

表3 不添加再生料生產(chǎn)時典型物性數(shù)據(jù)

與添加6%再生料生產(chǎn)對比，不添加再生料生產(chǎn)時薄膜的縱向拉伸強度有一定的提高，大約提高了2 ~3 MPa，說明再生料添加比例對縱向拉伸強度有一定影響，但影響不大；霧度普遍降低到1.25%以下，光澤度提高到95%左右，這兩項指標提高較大，可以滿足出口膠帶膜的要求；薄膜手感比較軟。厚度標準偏差可以控制在0.3 μm以下，曲線平滑，波動范圍很小。

3 結(jié)論

通過實驗對比可以看出，減少再生料的添加比例，可以極大提高BOPP薄膜的光澤度，大幅降低薄膜的霧度，對薄膜的縱向拉伸強度的提高有一定作用，改善了薄膜的厚度偏差和生產(chǎn)穩(wěn)定性，也可以更好地滿足下游用戶的新需求。由于再生料是BOPP生產(chǎn)過程中必然產(chǎn)生的副產(chǎn)品，因此，實際生產(chǎn)中需要綜合考慮成本、薄膜性能和用戶市場，實時調(diào)整再生料的添加比例，適應(yīng)市場的多元化，為用戶提供不同性能的產(chǎn)品，實現(xiàn)企業(yè)效益最大化。

［1］2016年BOPP行業(yè)企業(yè)經(jīng)濟指標數(shù)據(jù)公布[R].雙向拉伸薄膜 2017-02:56-59.

［2］單衛(wèi)忠.2008年BOPP包裝薄膜市場分析2009年市場展望[C].中國包裝聯(lián)合會塑料包裝委員會七屆四次年會暨全國塑料包裝行業(yè)發(fā)展論壇論文集.青島：中國包裝聯(lián)合會塑料包裝委員會，2009：88-93．

［3］ 中國塑料加工工業(yè)協(xié)會.雙向拉伸塑料薄膜行業(yè)十三五發(fā)展規(guī)劃[J].雙向拉伸薄膜,2017，3：57-63.

［4］尹燕平.雙向拉伸塑料薄膜[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1999：34-37.

［5］朱紹男.聚丙烯塑料的應(yīng)用與改性[M].北京：輕工業(yè)出版社,1982：238-242．

［6］涂志剛.BOPP薄膜光學(xué)性能時效性及影響因素[J]. 塑料科技, 2010，38（6）：58-60．

［7］中華人民共和國國家質(zhì)量技術(shù)檢驗檢疫局,中國國家標準化管理委員會.GB/T 10003-2008普通用途雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜[S] 北京：中國標準出版社,2008-12-30．

Research on Effect of Recycled Plastic on BOPP Film Property

，，

（Synthetic Detergent Factory of PetroChina Fushun Petrochemical Company, Liaoning Fushun 113104，China）

The production process and processing principle of BOPP films were introduced. According to the needs of users, in order to meet the national standard requirements, different proportion of recycled plastic is always used in the production. The influence of adding recycled plastic materials on the physical properties of BOPP films was investigated by comparing the film, gloss and longitudinal tensile strength of the BOPP films with and without adding recycled plastic materials.

Recycled plastic; BOPP film; Physical properties; Production stability

TQ 325

A

1671-0460（2017）12-2460-04

2017-9-24

付元君（1967-），男，遼寧省撫順市人，高級工程師，碩士學(xué)位，2005年畢業(yè)于東北大學(xué)工商管理碩士專業(yè)，研究方向：從事洗滌劑化工及塑料加工技術(shù)工作。E-mail：03emba@sina.com。