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     雙向拉伸聚丙烯薄膜是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種透明軟包裝材料。它是用專門的生產(chǎn)線將聚丙烯原料和功能性添加劑混合，熔融混煉，制成片材，然后通過縱拉和橫拉設(shè)備將片材在縱、橫兩個(gè)方向高度取向制成薄膜。其取向倍率(縱向拉伸倍率和橫向拉伸倍率的乘積)與生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)能力有關(guān)，一般是所鑄片材寬度的40-60倍，生產(chǎn)速度從100-300m/min，所做薄膜的厚度在4-50μm之間。雙軸拉伸聚丙烯的生產(chǎn)方法，加工工藝和本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予BOPP薄膜許多優(yōu)異的性能。如它比流延PP(CPP)膜和吹塑薄膜機(jī)械強(qiáng)度更高，透明性和光澤度更好。BOPP薄膜具有機(jī)械強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、質(zhì)輕、無毒、防潮、密封性好、市場(chǎng)應(yīng)用范圍廣、印刷性良好等優(yōu)點(diǎn)，被包裝行業(yè)譽(yù)為“包裝皇后”，并被廣泛應(yīng)用于食品、糖果、香煙、茶葉、果汁、牛奶、紡織品等包裝領(lǐng)域中。    國(guó)際上BOPP薄膜自1962年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以來發(fā)展迅速，其年增長(zhǎng)速率保持在12%-15%左右。BOPP薄膜工業(yè)化在我國(guó)起步較晚，20世紀(jì)70年代開始研制和試產(chǎn)，1982年從德國(guó)引入第一條BOPP膜生產(chǎn)線，1984投產(chǎn)。由于我國(guó)的BOPP膜市場(chǎng)需求大，促使BOPP工業(yè)得以迅猛發(fā)展。到2004年為止，我國(guó)BOPP薄膜生產(chǎn)線的產(chǎn)能為190萬噸，實(shí)際產(chǎn)量約為176萬噸，有幾十家大型公司從事BOPP薄膜的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)，可以說，BOPP膜產(chǎn)業(yè)是我國(guó)包裝行業(yè)的一個(gè)非常重要的分支。    1 BOPP薄膜生產(chǎn)設(shè)備    可以說，生產(chǎn)BOPP薄膜的設(shè)備是所有塑料加工設(shè)備中最為復(fù)雜的設(shè)備之一。在BOPP行業(yè)，生產(chǎn)BOPP薄膜的設(shè)備簡(jiǎn)稱BOPP薄膜生產(chǎn)線。它包括電器控制系統(tǒng)、原料系統(tǒng)、擠出機(jī)系統(tǒng)、過濾器、模頭、鑄片機(jī)、縱拉機(jī)、橫拉機(jī)、邊料回收系統(tǒng)、電暈處理系統(tǒng)、測(cè)厚儀、卷取系統(tǒng)和分切機(jī)等。生產(chǎn)薄膜的幅寬從4-8m不等，薄膜的層數(shù)有一層、二層、三層，最多的可達(dá)七層。目前使用最多的是A/B/C三層共擠出生產(chǎn)線，每一層都配備一臺(tái)擠出機(jī)。生產(chǎn)速度一般為120-300m/min。我國(guó)BOPP膜生產(chǎn)設(shè)備主要來源于國(guó)外生產(chǎn)BOPP膜生產(chǎn)線的大公司，如德國(guó)的BRUECKNER公司、日本三菱重工、法國(guó)的CELLER公司和DMT公司。可喜的是，近期我國(guó)在汕頭也有生產(chǎn)BOPP生產(chǎn)設(shè)備的公司，而且有些生產(chǎn)線已投入市場(chǎng)使用。    2 BOPP膜用原料和功能性添加劑    2.1 BOPP膜用原料    BOPP膜所用主料為均聚物聚丙烯BOPP膜級(jí)專用料，等規(guī)度在97%左右，熔體指數(shù)2.0g/10min左右。我國(guó)BOPP膜生產(chǎn)初期所用聚丙烯主要源于進(jìn)口，目前基本上國(guó)內(nèi)自行生產(chǎn)，如上海石化、燕山石化、茂名石化等均能生產(chǎn)BOPP膜聚丙烯專用料，而且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，能滿足生產(chǎn)線和市場(chǎng)的要求。生產(chǎn)熱封型薄膜時(shí)，除聚丙烯外，還需要熱封料。熱封料一般為乙烯-丙烯二元共聚物或乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物，熱封料只加在薄膜表層，在較高溫度下通過封合機(jī)可以使薄膜相互粘合，簡(jiǎn)稱熱封性。三元共聚物的起封溫度比二元共聚物的溫度低，因而熱封溫度范圍較寬。目前，我國(guó)BOPP膜行業(yè)所使用的熱封料大部分來源于進(jìn)口，也有一部分使用國(guó)產(chǎn)料。    2.2 BOPP膜用功能性添加劑    BOPP膜生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)速度快，每天原料的消耗量大，BOPP功能性助劑添加量少，一般為數(shù)千PPM。生產(chǎn)過程中，不可能像生產(chǎn)CPP或吹塑膜那樣將少量的助劑與大量的聚丙烯混合，因此，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，通常將各種助劑與聚丙烯按一定比例混煉制成母料，再將母料投入生產(chǎn)中，以增加助劑的分散性和均勻性。BOPP功能性添加劑母料的種類較多，包括抗靜電母料、爽滑母料、增剛母料、增透母料、珠光母料、增白母料、防粘連母料、合成紙母料、防霧滴母料、消光母料、抗氧化母料等。    2.2.1 抗靜電母料    抗靜電母料中所采用的抗靜電劑多為單硬脂酸甘油酯和乙氧基胺的復(fù)配物?？轨o電劑的作用機(jī)理是：通過抗靜電劑有機(jī)物中的親油基與聚丙烯相互作用增大它在聚丙烯中的相容性；另一方面，通過抗靜電劑中的親水基與空氣中的水相互作用，達(dá)到消除薄膜表面所積累的靜電荷。在BOPP薄膜的實(shí)際生產(chǎn)中，通常加入適量的抗靜電劑，以消除BOPP薄膜在生產(chǎn)和使用過程中因摩擦所產(chǎn)生的靜電?？轨o電劑是遷移性較強(qiáng)的表面活性劑，使用中通常加入薄膜的芯層，以保證薄膜產(chǎn)品的中、長(zhǎng)期抗靜電效果。BOPP薄膜產(chǎn)品抗靜電劑的用量與市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求有關(guān)，對(duì)于抗靜電要求高的BOPP薄膜(例如包裝粉末和粉塵產(chǎn)品)，抗靜電劑的用量可加大。但特別值得注意的是，由于抗靜電劑是低熔點(diǎn)的表面活性物質(zhì)，它遷移到薄膜表面形成一薄薄的有機(jī)層，隨著環(huán)境溫度的降低，薄膜在收卷過程中因張力所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和徑向壓力會(huì)使有機(jī)層凝固，從而導(dǎo)致薄膜粘連。因此，在實(shí)際的BOPP薄膜生產(chǎn)中，除在薄膜芯層加入抗靜電母料外，通常在表層加入無機(jī)硅類的防粘連劑，以消除抗靜電劑所帶來的負(fù)作用。    2.2.2 增滑母料    BOPP膜增滑母料是將潤(rùn)滑劑與聚丙烯按一定比例通過單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)混煉而成。在BOPP膜生產(chǎn)中，所應(yīng)用的潤(rùn)滑劑主要有芥酸酰胺、油酸酰胺、乙撐雙硬脂酸酰胺和有機(jī)硅潤(rùn)滑劑等。芥酸酰胺和油酸酰胺具有良好的外潤(rùn)滑性，芥酸酰胺比油酸酰胺耐高溫性好，分解溫度高達(dá)220℃，比較適合聚丙烯母料的生產(chǎn)和BOPP薄膜的生產(chǎn)。而油酸酰胺的分解溫度在180℃左右，實(shí)際的母料生產(chǎn)中常加入抗氧劑等助劑，以提高它的耐高溫能力。乙撐雙硬脂酸的外潤(rùn)滑性較差，內(nèi)潤(rùn)滑性中等。這3種潤(rùn)滑劑，均屬遷移性物質(zhì)，通常加入到薄膜的芯層，它們遷移到薄膜表面形成一薄薄的潤(rùn)滑層，降低薄膜的摩擦因數(shù)。在對(duì)薄膜進(jìn)行電暈處理的情況下，遷移尤其強(qiáng)烈，往往在薄膜表面“噴霜”，因遷移物影響薄膜的霧度，因此實(shí)際生產(chǎn)中，在滿足技術(shù)指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡可能控制它的用量。有機(jī)硅潤(rùn)滑劑是一種非遷移性物質(zhì)，其外潤(rùn)滑效果較好，而且在較高的溫度下，其外潤(rùn)滑效果(例如80℃)良好，比較適合BOPP香煙包裝膜的包裝運(yùn)行要求，因此，被廣泛應(yīng)用于BOPP香煙包裝膜的生產(chǎn)中，因它屬非遷移性物質(zhì)，故只能用于BOPP香煙包裝膜的表層。$分頁(yè)符$     2.2.3 增剛母料    增剛母料是一種改性材料，它由均聚物聚丙烯與改性增剛材料按一定比例混煉而成。目前增剛材料有兩類：1)從天然松香油和橙子油合成的萜類高分子化合物；2)烴類聚合物。增剛母料能顯著改變均聚物聚丙烯的性能，賦予純聚丙烯薄膜所沒有的一些優(yōu)異性能，例如在BOPP香煙包裝膜的生產(chǎn)中，加入20%的增剛母料(母料中增剛材料的含量為40%左右)，能顯著改變香煙包裝薄膜的氣密性，從而有利于香煙香味的長(zhǎng)期性；由于它具有良好的流動(dòng)性，因此，它能降低螺桿與聚丙烯熔體剪切力；它能顯著改變薄膜的熱收縮率，使薄膜的熱收縮率較高，以適應(yīng)香煙包裝緊湊的要求；此外，它還能改變薄膜的透明性和熱封性，降低薄膜的霧度，熱封溫度，以適應(yīng)香煙包裝機(jī)高速包裝的要求。增剛母料的一個(gè)顯著特點(diǎn)是：能較大幅度地提高BOPP薄膜的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量，薄膜經(jīng)過一定時(shí)間的時(shí)效，其楊氏模量能提高40%左右。增剛母料是迄今為止市場(chǎng)開發(fā)對(duì)BOPP薄膜改性范圍最廣的一種的母料，但由于它價(jià)格比較昂貴，目前主要用于高檔熱收縮香煙包裝薄膜的生產(chǎn)中。    2.2.4 增透母料    增透母料的主要成分為聚丙烯和增透劑。目前國(guó)際市場(chǎng)上用增透劑主要為二芐叉山梨醇類有機(jī)物，其增透機(jī)理是通過改變聚丙烯結(jié)晶晶型，使結(jié)晶尺寸微細(xì)化，從而增加制品的透明性。增透劑又是一種成核劑，它能促使聚丙烯快速結(jié)晶，有利于提高制品的剛性，表面光澤度，以及熱變形溫度等物理機(jī)械性能。由于增透劑價(jià)格昂貴，而且BOPP聚丙烯專用料本身的透明度很高，因此，在實(shí)際BOPP膜生產(chǎn)中，除對(duì)透明度要求很高的薄膜品種外，其它普通用途的膜很少應(yīng)用，但增透劑在流延膜，注塑制品中應(yīng)用較多，因?yàn)檫@類產(chǎn)品的霧度一般較大。值得注意的是，增透劑只能降低聚丙烯本身的霧度，并不能消除或減少遷移性添加劑對(duì)薄膜霧度的影響。    2.2.5 珠光母料    珠光母料是生產(chǎn)BOPP珠光薄膜非常重要的添加材料，其主要成分是聚丙烯和超微細(xì)碳酸鈣顆粒及其它助劑。其產(chǎn)生珠光的原理是：薄膜在取向拉伸過程中，高分子鏈段通過構(gòu)象變化適應(yīng)外界機(jī)械力的取向，但碳酸鈣無機(jī)粒子不能被拉伸，因此高分子鏈段環(huán)繞無機(jī)粒子流動(dòng)而產(chǎn)生了小的空氣隙，正是這些空氣隙破壞了薄膜的折光性質(zhì)，從而賦予薄膜以珠光色彩。也正是由于這些小氣隙，使珠光薄膜的密度(0.7g/cm3左右)遠(yuǎn)低于普通BOPP薄膜的密度(0.91g/cm3)。此外由于薄膜中存在大量的無機(jī)物粒子，使薄膜的霧度顯著增大(珠光膜的霧度一般為85%左右)，但這正是產(chǎn)品應(yīng)用所要求的標(biāo)準(zhǔn)。珠光母料的質(zhì)量對(duì)BOPP珠光薄膜的生產(chǎn)連續(xù)性(連續(xù)生產(chǎn)不破膜的時(shí)間)影響很大，而母料的質(zhì)量又取決于無機(jī)物碳酸鈣粒子尺寸的大小，尺寸的均勻性和它在聚丙烯中的分散性。    2.2.6 增白母料    增白母料是為改善白色不透明薄膜的白度而設(shè)計(jì)的，它在BOPP珠光膜中應(yīng)用較多，其主要成分為鈦白粉和分散劑以及載體聚丙烯。母料中鈦白粉的含量可達(dá)到70%，良好的增白母料必須要求母料中鈦白粉分散性非常好，否則，易在薄膜中形成白色斑點(diǎn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。增白母料一般加入到薄膜芯層，也可加到薄膜表層，其目的是增加白度。 2.2.7 防粘連母料    防粘連母料分為有機(jī)防粘連母料和無機(jī)防粘連母料。有機(jī)防粘連母料的有效成分為開口劑，如芥酸酰胺、油酸酰胺、有機(jī)硅潤(rùn)滑劑等。其防粘連的機(jī)理是：有機(jī)潤(rùn)滑劑遷移到薄膜表面形成潤(rùn)滑層，阻隔薄膜間易粘連物質(zhì)(例如抗靜電物質(zhì))的直接接觸。此外，有機(jī)防粘連母料能降低薄膜表面的摩擦因數(shù)，增加薄膜間的相互滑動(dòng)性和可剝離性，從而起到防粘連效果。無機(jī)防粘連母料的主要成分為二氧化硅和分散劑以及載體聚丙烯。其防粘連的機(jī)理是：通過將無機(jī)防粘連母料加入到薄膜表層，薄膜表面剛性的二氧化硅粒子在薄膜的制造過程會(huì)使薄膜表面粗糙，從而起到防粘連效果。由于無機(jī)防粘連母料中二氧化硅粒子的粒徑非常小(一般為3.5μm左右)，相互之間由于靜電作用容易產(chǎn)生凝聚，影響它在聚丙烯載體中的分散性，因此，無機(jī)防粘連母料必須含足夠量的分散劑。分散性不好的無機(jī)防粘連母料會(huì)在薄膜表面形成許多白色小斑點(diǎn)，影響薄膜的產(chǎn)品質(zhì)量。無機(jī)防粘連母料由于含有大量的無機(jī)物，添加過多會(huì)影響薄膜的霧度，因此在滿足開口性要求的前提下，應(yīng)盡可能地少加(添加量一般為薄膜表層的1%-2%)。與有機(jī)防粘連母料不同，無機(jī)防粘連母料只能加入到薄膜表層。為節(jié)省企業(yè)成本和用戶的方便，現(xiàn)在，市場(chǎng)上開發(fā)了有機(jī)和無機(jī)防粘連復(fù)合型母料，值得注意的是，為充分發(fā)揮無機(jī)硅的防粘連效果，在使用時(shí)應(yīng)把它加入到薄膜表層，因?yàn)闊o機(jī)硅不能遷移。    2.2.8 合成紙母料    合成紙母料是生產(chǎn)BOPP合成紙的專用母料。其有效成分為無機(jī)碳酸鈣粉末，仿紙改性劑和分散劑等材料。合成紙母料一般加入到薄膜芯層，如生產(chǎn)單面合成紙，即可加入到表層，BOPP合成紙?jiān)趪?guó)外發(fā)展較快，在國(guó)內(nèi)只是起步階段，大部分合成紙母料來源于國(guó)外進(jìn)口。    2.2.9 防霧滴母料    防霧滴母料主要用于包裝食品的BOPP薄膜中，大多數(shù)食品都是在加熱狀態(tài)下包裝，因食品含有水分，當(dāng)溫度降低時(shí)，冷凝的水蒸氣會(huì)在塑料表面形成細(xì)小分散的水霧狀水滴，導(dǎo)致用戶看不清包裝袋里的食品，影響產(chǎn)品的感觀質(zhì)量。加入防霧滴添加劑，能減低高聚物薄膜與水表面張力的差異，使凝結(jié)的水滴擴(kuò)展成一片連續(xù)水膜層，從而增加包裝袋的透明度。防霧滴母料的有效成分為遷移性表面活性劑，使用時(shí)既可加入到薄膜表層，也可加入到薄膜芯層。    2.2.10 消光母料    消光母料是用來生產(chǎn)消光膜的BOPP功能性母料。其主要成分為α烯烴聚合物，因它的折光指數(shù)不同于均聚物聚丙烯的折光指數(shù)，導(dǎo)致兩相的交界面產(chǎn)生光的散射，從而使共擠型BOPP薄膜產(chǎn)生消光效果。消光母料一般用于表層，添加量為100%，消光膜表層的厚度一般為3-5μm，即能達(dá)到霧度為80%，光澤度為10%左右的效果。    2.2.11 抗氧化母料    抗氧化母料主要用來防止聚丙烯及功能性添加劑在生產(chǎn)過程中氧化降解。它一般在生產(chǎn)線臨時(shí)檢修或長(zhǎng)期停機(jī)時(shí)加入，可預(yù)防檢修完成或重新開機(jī)時(shí)，擠出機(jī)或模頭內(nèi)產(chǎn)生碳化物。    BOPP功能性添加劑母料是BOPP膜生產(chǎn)中非常重要的一部分，它直接決定了BOPP膜生產(chǎn)原料的配方和薄膜產(chǎn)品的性能。正是因?yàn)樗浅Ｖ匾?，所以發(fā)展非常迅速，在我國(guó)BOPP膜生產(chǎn)的初期，大部分功能性添加劑母料來源于進(jìn)口，而現(xiàn)在基本上都實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化?？梢钥隙ǖ氖?，隨著BOPP薄膜應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，現(xiàn)行添加劑母料的性能不能滿足市場(chǎng)對(duì)薄膜性能的要求，將會(huì)有更多新的，高性能的添加劑母料被開發(fā)和應(yīng)用。