流延聚乙烯專用料ZF4533H和ZF4527C的研究與應(yīng)用

林華杰 方忠陽

（中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司研發(fā)中心，浙江 寧波 315207）

引 言

流延聚乙烯（Casting Polyethylene Film，簡(jiǎn)稱CPE）薄膜，是以聚乙烯（線性低密度聚乙烯LLDPE、高壓低密度聚乙烯LDPE）為主要原料，配以功能母料、茂金屬及其它材料，經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)擠出機(jī)共擠出流涎、無或微拉伸方法制造而成的平擠薄膜[1]。與聚乙烯吹膜（IPE）相比，其特點(diǎn)是生產(chǎn)速度快，產(chǎn)量高，薄膜的透明性、清晰度、厚度均勻性等都極為出色。CPE薄膜既保持 PE膜的柔韌特性，優(yōu)越的熱封性能，又具有流延聚丙烯（CPP）薄膜優(yōu)良的透明性，用于生產(chǎn)冷凍真空膜、真空鍍鋁膜、紙巾包裝膜等。CPE包裝膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展有10年歷史，受制于市場(chǎng)需求、設(shè)備、制膜工藝與技術(shù)、專用原料供應(yīng)等諸多原因，CPE產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。2015年末起，隨著制膜工藝與技術(shù)逐漸成熟，冷凍抽真空和中高檔透明包裝需求上升，以及國(guó)家對(duì)于企業(yè)環(huán)保設(shè)施檢查力度的增大，下游包裝應(yīng)用發(fā)展與升級(jí)，無溶劑高速?gòu)?fù)合方式的大量應(yīng)用，CPE薄膜市場(chǎng)需求逐漸增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，截至 2018年 1月末，中國(guó)CPE包裝薄膜生產(chǎn)線逾70條（套）。塑料薄膜生產(chǎn)行業(yè)從吹膜轉(zhuǎn)型到流延既是薄膜行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，也是薄膜加工行業(yè)成本競(jìng)爭(zhēng)的要求。

1. 中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司簡(jiǎn)介[2]

1.1 一流的企業(yè)

中國(guó)石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司擁有2300萬噸/年原油加工能力、100萬噸/年乙烯生產(chǎn)能力、200萬噸/年芳烴生產(chǎn)能力，以及4500萬噸/年深水海運(yùn)碼頭吞吐能力和 390萬立方米的儲(chǔ)存能力。目前國(guó)內(nèi)規(guī)模較大、盈利能力較強(qiáng)的煉化一體化企業(yè)。原油加工量連續(xù)17年位居全國(guó)之冠。所羅門咨詢公司績(jī)效評(píng)估報(bào)告顯示，鎮(zhèn)海煉化競(jìng)爭(zhēng)能力一直穩(wěn)居亞太地區(qū)煉廠第一群組，2010年建成投產(chǎn)的乙烯裝置連續(xù)五次躋身全球第一群組。

2012年鎮(zhèn)海煉化被中國(guó)石化集團(tuán)公司確立為“企業(yè)發(fā)展的導(dǎo)向和管理水平的學(xué)習(xí)標(biāo)桿”。2014年鎮(zhèn)海煉化獲“中國(guó)石化和化工企業(yè)公民楷模榜十佳企業(yè)”榮譽(yù)，2015年獲“全國(guó)文明單位”稱號(hào)。

1.2 一流的質(zhì)量管理

中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司全面落實(shí)質(zhì)量強(qiáng)企戰(zhàn)略，認(rèn)真踐行中國(guó)石化“質(zhì)量永遠(yuǎn)領(lǐng)先一步”的方針，堅(jiān)持“質(zhì)量第一、用戶至上”的經(jīng)營(yíng)理念和“每一滴油都是承諾”的社會(huì)責(zé)任。公司推行全過程質(zhì)量管控，嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量管理制度的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、質(zhì)量管理行為的規(guī)范化。公司重視產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)新，不斷推動(dòng)產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)，強(qiáng)化全方位服務(wù)意識(shí)，出廠產(chǎn)品質(zhì)量和抽檢率始終保持 100%，聚烯烴樹脂優(yōu)等品率達(dá)到98%以上。公司從顧客出發(fā)，建立主動(dòng)性售后技術(shù)服務(wù)、快速響應(yīng)機(jī)制，贏得客戶口碑和社會(huì)贊譽(yù)，樹立了負(fù)責(zé)人、受尊敬企業(yè)的良好形象。

1.3 一流的技術(shù)支持

鎮(zhèn)海煉化合作建立了“政產(chǎn)銷研用”研發(fā)平臺(tái)，在研發(fā)、生產(chǎn)、技術(shù)、營(yíng)銷、服務(wù)等方面，發(fā)揮各自強(qiáng)項(xiàng)，開展新產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)應(yīng)用和技術(shù)服務(wù)工作，提供全過程的技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)支持。

鎮(zhèn)海煉化大力推行“一平穩(wěn)四優(yōu)化”的管理機(jī)制，積極推進(jìn)DCS系統(tǒng)操作優(yōu)化技術(shù)，大力推廣應(yīng)用APC先進(jìn)控制技術(shù)，保證生產(chǎn)過程的平穩(wěn)和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

1.4 一流的產(chǎn)品服務(wù)

鎮(zhèn)海煉化研發(fā)中心建立了一支精干、高效的主動(dòng)性售后技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，建立了一套完整的售后服務(wù)工作流程，有專門的技術(shù)服務(wù)工程師負(fù)責(zé)與客戶溝通與交流、提供全過程的技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)服務(wù)。公司堅(jiān)持“每一滴油都是承諾”的社會(huì)責(zé)任，一如既往提供通過安全、環(huán)保認(rèn)證的樹脂產(chǎn)品，公司制定了嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督體系，加強(qiáng)和客戶的互動(dòng)與合作，了解客戶的需求，持續(xù)改進(jìn)與提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2. 產(chǎn)品介紹

2.1 聚乙烯生產(chǎn)裝置介紹

聚乙烯裝置引進(jìn)美國(guó)進(jìn)口低壓氣相發(fā)全密度聚乙烯工藝，以乙烯為原料、丁烯-1為共聚單體，氫氣為鏈轉(zhuǎn)移劑，采用美國(guó)進(jìn)口的專利催化劑，在氣相流化床反應(yīng)器中聚合反應(yīng)，生產(chǎn)高、中、低密度的聚乙烯樹脂。該聚合工藝采用異戊烷作為誘導(dǎo)冷凝劑，在冷凝模式下進(jìn)行操作。裝置設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為單線450kt/a，年操作時(shí)間為8000h，連續(xù)生產(chǎn)。

鎮(zhèn)海煉化聚乙烯裝置于 2010年建成一次開車成功，截止2017年12月該裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行記錄為695天，創(chuàng)造了該工藝全球范圍內(nèi)的最長(zhǎng)運(yùn)行記錄。

2.2 流延聚乙烯專用料ZF4533H

ZF4533H是中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司開發(fā)的中熔指、低密度聚乙烯流延包裝薄膜芯層專用料。具有流動(dòng)性好、易加工、耐低溫、高強(qiáng)度，更適合于聚乙烯流延包裝薄膜（CPE）生產(chǎn)的顯著特點(diǎn)，產(chǎn)品通過了GB4806.6、FDA、RoHS等食品檢測(cè)，是生產(chǎn)食品包裝薄膜的理想原料。

表1 性能指標(biāo)典型值（非保證值）Typical performance index (Non - guaranteed value)

2.3 流延聚乙烯專用料ZF4527C

ZF4527C是中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司開發(fā)的中熔指、低密度聚乙烯流延包裝薄膜表層專用料。具有流動(dòng)性好、易加工、耐低溫、低起熱封溫度、高熱封強(qiáng)度，更適合于聚乙烯流延包裝薄膜（CPE）生產(chǎn)的顯著特點(diǎn)，產(chǎn)品通過了GB4806.6、FDA、RoHS等食品檢測(cè)，是生產(chǎn)食品包裝薄膜的理想原料。

表2 性能指標(biāo)典型值（非保證值）Typical performance index (Non - guaranteed value)

2.4 流延聚乙烯專用料開發(fā)目的和主要用途

在流延聚乙烯薄膜專用料推向市場(chǎng)之前，膜企均在市面上購(gòu)買熔指為1.0g/10min（190℃）的線性低密度聚乙烯為主要原料，混配以功能母料、茂金屬及其它材料進(jìn)行流延聚乙烯生產(chǎn)。常見主要問題包括膜面氧化變色快、小分子析出多、外觀瑕疵點(diǎn)多，以及膜挺度差，易發(fā)粘不好開口等問題。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2350對(duì)部分外觀瑕疵有明確定義[3]，包裝薄膜外觀瑕疵點(diǎn)分很多類，不同類型的外觀瑕疵點(diǎn)所產(chǎn)生的原因、表現(xiàn)及解決方案不盡相同[4]。為解決此類問題，并提高薄膜縱橫向拉伸強(qiáng)度均勻性，厚度平整度，兼顧撕裂強(qiáng)度、耐穿刺性及透光率等因素，鎮(zhèn)海煉化開發(fā)了低起熱封溫度、高熱封強(qiáng)度專用料ZF4527C和高透高挺芯層專用料ZF4533H。

主要用途包括但不僅局限于以下幾方面：

a、高透明包裝膜/袋；

b、高速彩印、無溶劑復(fù)合膜/袋；

c、耐穿刺耐低溫膜/袋；

d、耐穿刺水煮膜/袋；

e、其它流延膜類產(chǎn)品。

3. 流延聚乙烯專用料應(yīng)用

3.1 主要流延設(shè)備及檢測(cè)儀器

（1）CPE流延生產(chǎn)設(shè)備：寬幅3.5m。

（2）拉伸試驗(yàn)機(jī)：XLW(B)智能電子拉力試驗(yàn)機(jī)；

霧度計(jì)：德國(guó)BYK公司透光率/霧度測(cè)試儀；

光澤度計(jì)：德國(guó)BYK公司AG-4535；

分析天平：上海天平儀器儀表有限公司MP120－2；

摩擦系數(shù)儀：濟(jì)南蘭光MXD-01。

3.2 CPE包裝薄膜生產(chǎn)工藝流程

配比混料、投料（不同擠出機(jī)分開投料）→塑化→共擠→鑄片、定型→薄膜測(cè)厚、電暈處理→牽引、收卷→時(shí)效→分切→檢驗(yàn)→包裝→成品

3.3 芯層采用線性LLDPE ZF4533H

本應(yīng)用采用三層共擠設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，除芯層采用 ZF4533H全替代外，熱封仍采用熔指1.0g/10min（190℃）的含開口爽滑性的 LLDPE+茂金屬 PE，電暈層采用不含開口爽滑性的LLDPE。成膜產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)如下表3。

表3 芯層全替代分析數(shù)據(jù)表

3.4 熱封層采用線性 LLDPE ZF4527C全替代

本應(yīng)用采用三層共擠設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，除熱封層采用 ZF4527C 全替代原熔指 1.0g/10min（190℃）含開口爽滑性的LLDPE外，芯層及電暈層均采用熔指1.0g/10min（190℃）不含開口爽滑性的LLDPE。成膜產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)如下表4。

3.5 熱封層和芯層都進(jìn)行替代試驗(yàn)

本應(yīng)用采用三層共擠設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，熱封層采用ZF4527C全替代原熔指1.0g/10min（190℃）含開口爽滑性的LLDPE外，芯層采用ZF4533H全替代，電暈層采用熔指1.0g/10min（190℃）不含開口爽滑性的LLDPE。成膜產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)如下表5。

表4 熱封層全替代分析數(shù)據(jù)表

3.6 結(jié)果與討論

熱封層專用料ZF4527C使用情況總結(jié)：①流動(dòng)性好，適用于寬幅流延生產(chǎn)線；②強(qiáng)度高，降低包裝薄膜生產(chǎn)成本；③具備了降低起始熱封溫度、提高熱封強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，熱封性能優(yōu)于其他聚乙烯產(chǎn)品；④加工性能好，產(chǎn)能增加，加工成本得以進(jìn)一步下降。

芯層專用料ZF4533H使用情況總結(jié)：①流動(dòng)性好，適用于寬幅流延生產(chǎn)線；②挺度高，用于流延薄膜芯層用料時(shí)，能充分提升包裝薄膜受壓時(shí)彈性回復(fù)力，薄膜不易發(fā)粘；③透明度高，更加利于流延膜品質(zhì)的提升；④加工性能好，產(chǎn)能增加，加工溫度下降，成品膜氣味問題得到解決；⑤收卷端面整齊，挺度良好，分切后表面平整，無暴筋、模唇條、晶點(diǎn)。

兩款產(chǎn)品在工廠實(shí)際應(yīng)用中，熔體溫度根據(jù)不同配方下降10℃～20℃，部分高溫易降解的助劑問題得以改變，氣味問題得到良好控制；熔體壓力下降1MPa～3MPa，降低換網(wǎng)次數(shù)，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；螺桿機(jī)的電流下降 10A～40A，耗電量大幅下降，每噸節(jié)省電費(fèi)50元，一天一條線15噸計(jì)算，一年（按 330天計(jì)）可節(jié)省電費(fèi)約 25萬元。

結(jié) 論

中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司開發(fā)的流延聚乙烯專用料ZF4533和ZF4527C專用料，解決了流延聚乙烯薄膜膜面氧化變色、小分子遷移析出等問題，CPE薄膜晶點(diǎn)少，氣味低，薄膜縱橫向拉伸強(qiáng)度一致、厚薄度偏差小、透明度高、霧度低，為流延聚乙烯行業(yè)降低了準(zhǔn)入門檻，更加利于流延行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展。

專用料的推廣將改變目前流延各廠家配方不同、工藝不同，產(chǎn)品數(shù)據(jù)不同的混亂局面，形成統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，真正進(jìn)入專用料時(shí)代。