新型高線速聚丙烯專用料T38FE的應用研究

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 石油化工學院，遼寧 撫順 113001）

聚丙烯雙向拉伸薄膜（BOPP），由于具有拉伸強度高，透明性好，表面光澤度好，對氣體和水蒸汽的滲透率低等特點，在包裝領域得到了廣泛的應用。BOPP薄膜從開始取代玻璃紙，發(fā)展到現在，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，隨著BOPP行業(yè)飛速發(fā)展，國內樹脂生產廠家相繼努力開發(fā)生產BOPP專用料，不僅產量迅速增長，而且產品質量也大有提高，低線速生產原料已經基本國產化。

高線速BOPP專用料（幅寬8.3m，線速度為350m·min-1）的主要控制指標是等規(guī)度、分子量及分子量分布、熔融指數、灰份、熔融指數等。熔融指數范圍為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]。

國產專用料質量雖有改進,但與進口產品相比，仍存在差異，主要存在如下問題：（1）從原料樹脂加工性能來看，國產樹脂熔體流動指數較低，等規(guī)度較高；（2）從生產過程來看，國產樹脂生產出的薄膜膜卷顏色較深，膜的表面有粘感，拉伸速度不能過快，此外，由于助劑品種少，助劑質量不穩(wěn)定，導致魚眼增多，灰分增加，透明度降低。因此，高速線BOPP專用料大部分市場份額被進口料占領。

撫順石化公司乙烯化工廠生產的原有舊牌號專用料已不能適應現代高速、大幅寬生產線的工藝要求，為了不斷適應市場發(fā)展，撫順石化公司與中國石油化工研究院合作，應用新型PSP-01系列聚丙烯催化劑于2011年7月成功試生產出3555t新型聚丙烯專用料（新T38FE）并投入市場使用。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生產線的工藝流程與生產條件，用最新生產的改型高線速聚丙烯雙向拉伸薄膜專用料T38FE和原來牌號的T38FE生產18μm薄膜，對生產運行結果及產品質量進行了分析與討論。

1 工藝流程

撫順石化公司采用日本三菱重工業(yè)株市會社2萬t·a-1BOPP生產線，于2003年5月開車投產，經過8年多的磨合、技改，工藝、設備運行良好，具備高速試驗運行條件，其工藝流程見圖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

原料聚丙烯顆粒進入擠出機經一定的溫度、壓力，在螺桿剪切力的作用下、熔融塑化、擠出，熔融塑料經過過濾器濾去雜質、進入T型模頭、形成片狀。熔融片經幾毫米的間隙流動到旋轉的激冷輥面，在氣刀、激冷輥表面、水浴的共同冷卻下，高達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定型厚片，在MDO經過預熱拉伸后，再送至TDO進行橫向拉伸。薄膜經橫向拉伸后，再經過切邊、測厚、電暈處理，收卷成寬度為8300mm直徑為1200mm的膜卷。膜卷經過時效處理，消除由拉伸而產生的應力，然后根據用戶的要求，分切卷取成一定規(guī)格的薄膜，包裝后出廠。

2 試驗條件

2.1 專用料

本次試驗使用T38FE專用原料，其批號為2011 0701A，稱之為“原T38FE”；批號為20110808B的專用料，稱之為“新T38FE”。產品厚度為18μm。新T38FE和原T38FE專用料料主要物性指標見表1。

表1 專用料T38FE物性分析結果Tab.1 properties of T38FE Special material

從表1中數據可見，兩個批次的T38FE原料均符合優(yōu)等品指標。

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、結晶的關鍵因素。溫度是通過聚合物粘度和松弛時間的作用來影響取向過程的。溫度升高,聚合物粘度降低,在恒定應力作用下,高彈形變和粘性形變都要增大,高彈形變增加有限,粘性形變發(fā)展卻很快,有利于聚合物取向[3]。

通過對影響B(tài)OPP生產的各項因素及原料物性指標的分析，以及多年生產經驗的積累，需要對工藝參數作適當調整，使生產線達到平穩(wěn)、高負荷生產狀態(tài)，并產出合格產品。歸納出是生產線速度在322m·min-1時的縱橫拉伸溫度分布,見表2、3。

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

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

3 實驗結果

3.1 運行結果分析

在產品規(guī)格為18μm，原料添加劑比例不變，各區(qū)溫度（見表2、3）根據生產出的產品物性指標在保證生產穩(wěn)定的前提下進行適度微調，在一個批次內生產運行結果見表4。

表4 兩種專用料在不同運行速度時生產運行結果Tab.4 Results of production of the two T38FE

由表4可見，原T38FE在最高運行速度278m·min-1生產時破膜間隔較頻，運行時間較短，每次破膜造成大約0.5t廢品，廢膜產量大，考慮成本因素認為不適合在該速度下連續(xù)生產，運行速度調整到256m·min-1時生產穩(wěn)定性有所增加，破膜次數較少，破膜間隔比278m·min-1時提高了7.4倍，但在此速度下生產負荷較低，日均產產量僅為48t，考慮到單位成本因素，不適合連續(xù)生產。

使用新T38FE最高速度達到344m·min-1，比原有最高速度278m·min-1提高24%，由于速度大幅提高，生產破膜次數增加，破膜間隔縮小到12h，廢品產量較大，不利于攤薄成本，提高規(guī)模效益。為了尋求更加經濟合理的生產速度，我們經過試驗，最終選擇322m·min-1速度生產，此時生產線穩(wěn)定性大大提高，破膜間隔達到27h·次-1，日生產負荷達到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%，在當前技術條件下新型原料適合大規(guī)模BOPP裝置生產。

3.2 產品性能分析

在應用新專用料后，對產品物性指標進行了跟蹤調查（分析），結果表明產品物性各項指標更加趨于國家產品標準。表5是兩種原料生產出的產品物性指標對比表。

表5 產品主要性能指標Tab.5 Primary properties of the products

從表5可見，產品拉伸強度比原來有所下降，產品挺度降低，韌性增加，降低了膜面在承受外力時斷面撕裂的可能性，有利于產品承受一定的外力作用。

新專用料的產品斷裂伸長率也適度降低了，這就降低了產品在后續(xù)加工時因承受一定的外在張力和牽引力時產生的拉伸形變量，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，在標準范圍內不影響產品后續(xù)使用。

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

4 結論

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

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

［2］劉沛義.高速BOPP專用料質量指標控制因素分析［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工藝研究［J］.工程塑料應用，2006,34（6）:32-35.