徐志明

摘要：本文主要介紹了雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜的概念、特性、生產(chǎn)方法及工藝流程。以及BOPP薄膜生產(chǎn)過程中的取向和結(jié)晶對薄膜機械力學(xué)性能和光學(xué)性能的影響。

關(guān)鍵詞：膜 雙向拉伸聚丙烯薄膜 生產(chǎn)工藝 結(jié)晶

1 膜和BOPP薄膜介紹

1.1 膜 所有的膜工藝過程的核心當(dāng)然是膜本身，以及在膜上和膜中發(fā)生的據(jù)不傳遞過程。對于膜組件來說，還必須考慮常量沿工藝流程段的變化情況。在膜裝置中要對膜組件進行組合連接，最后，在總工藝過程的情況下，就必須考慮膜裝置與其他配套分離設(shè)施之間的最佳耦合濃度。從經(jīng)濟的觀點來看，以下兩個特性對于所有的膜過程都是至關(guān)重要的：

1.1.1 模的選擇性，即將混合物中的組分分離開來的能力，例如，將醇和水分離開來，或者將鹽離子和水分離開來。

1.1.2 模的效率，即在一定的操作條件下可達(dá)到的滲透物通量。

1.2 BOPP薄膜產(chǎn)品的分類和特性 BOPP薄膜在包裝行業(yè)應(yīng)用范圍廣，產(chǎn)品種類比較多。目前BOPP行業(yè)主要根據(jù)BOPP薄膜的用途和外觀對它們進行分類。

1.2.1 普通印刷膜 普通印刷膜厚度在15-25μm之間，因為要使不同顏色的油墨印刷在聚丙烯薄膜的表面上。

1.2.2 防偽鐳射膜 防偽鐳射膜是近年來BOPP薄膜應(yīng)用領(lǐng)域一個新的開拓。它是將BOPP薄膜經(jīng)過壓印機壓印，使薄膜的折射率發(fā)生變化，從而使薄膜在光線照射下，映出防偽圖案或防偽標(biāo)志。

1.2.3 珠光膜 珠光膜是在BOPP薄膜生產(chǎn)中，在薄膜芯層添加一定比例的珠光母粒，拉伸而成。

1.2.4 電工膜 電工膜主要用于電子元器件的包裝。電工膜的厚度非常薄，一般為4-10μm。

1.2.5 消光膜 消光膜具有良好的包裝效果，在光線照射下，給人以柔和的視感，因而深受消費者的喜愛。

2 影響B(tài)OPP薄膜物理、力學(xué)性能的因素

2.1 原材料性能 工業(yè)化生產(chǎn)BOPP薄膜用主料的主要成分是PP。PP是一種典型的立體規(guī)整性聚合物，根據(jù)烴基在分子平面兩側(cè)的分布，可分為等規(guī)PP、間規(guī)PP和無規(guī)PP。研究表明，等規(guī)度越大，結(jié)晶速率越快，薄膜產(chǎn)品的屈服強度和表面硬度會明顯增大，而無規(guī)PP在聚合物中起內(nèi)部潤滑劑的作用，并有利于聚合物定向，有助于改善薄膜的光學(xué)性能。實踐證明，只有等規(guī)PP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～97%，無規(guī)PP的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～5%的PP才適合生產(chǎn)BOPP薄膜，并且一般選用熔體流動速率為2～4g/10min的PP。另外，通過在PP薄膜的表面上共擠出一層或多層熔點較低的共聚物，可以擴大BOPP薄膜在包裝工業(yè)中的應(yīng)用范圍。

2.2 縱、橫向拉伸比 拉伸比是一個很重要的工藝參數(shù)，無論是縱向拉伸比，還是橫向拉伸比，對BOPP薄膜的物理、力學(xué)性能都有重大的影響。在一定的溫度下，拉伸比愈大，PP分子鏈的取向度愈大。即薄膜的力學(xué)強度提高、模量增大、斷裂伸長率減小，沖擊強度、耐折性增大，透氣、光澤性變好。BOPP薄膜生產(chǎn)過程中的取向主要發(fā)生在縱向拉伸和橫向拉伸過程中，在經(jīng)過縱向拉伸后，高分子鏈呈單軸縱向取向，大大提高了鑄片的縱向力學(xué)性能，而橫向性能劣化。進一步橫向拉伸后，高分子鏈呈雙軸取向狀態(tài)。隨著分子鏈取向度的提高，薄膜中伸直鏈段數(shù)目增多，折疊鏈段數(shù)目相應(yīng)減少，晶片之間的連接鏈段逐漸增加，材料的密度和強度都相應(yīng)提高，而斷裂伸長率降低。因此雙向拉伸可以綜合改善PP薄膜的性能。

2.3 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(yīng)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。

2.3.1 在高于粘流溫度Tf或熔點（Tm）溫度拉伸時，聚合物的大分子活動能力很強，在很小的外應(yīng)力作用下就會引起分子鏈解纏、滑移和取向，然而在高溫作用下，其分子的解取向速率也會加快，使有效取向度降低。

2.3.2 當(dāng)溫度逐漸升高到Tg以上時，聚合物具有彈性，熱運動的能量克服了某些物理交聯(lián)點的牽制，使鏈段產(chǎn)生運動，但整個分子鏈尚不能移動。

2.3.3 當(dāng)在Tg以下拉伸時，外力只能引起分子鏈伸縮、振動和鍵角的微小改變。塑料薄膜的拉伸溫度一般在Tg～Tm(或Tf)之間，具體溫度根據(jù)聚合物的性能決定。

3 結(jié)晶

晶態(tài)結(jié)構(gòu)是高聚物中三維有序的最規(guī)整的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶是BOPP生產(chǎn)加工過程中不可回避的問題，PP結(jié)晶的速度、結(jié)晶的完善程度、結(jié)晶的形態(tài)、晶體的大小等對生產(chǎn)工藝、薄膜性能都有非常重要的影響。

3.1 結(jié)晶對生產(chǎn)工藝調(diào)整的影響 均聚PP有α、β、γ、δ和擬六方共五種晶系，其中α晶系屬單斜晶系，是最常見、最穩(wěn)定的結(jié)晶。PP結(jié)晶貫穿著從熔體擠出到時效處理等BOPP生產(chǎn)的整個過程。為了提高成膜性，PP擠出時采用驟冷鑄片，以控制結(jié)晶的生成，降低結(jié)晶度；在雙向拉伸時要求結(jié)晶速度較慢，以利于拉伸取向，較早、較快的結(jié)晶和較大的結(jié)晶顆粒都有可能導(dǎo)致破膜；在橫拉后熱處理定型階段，為了提高剛性和強度，要求產(chǎn)生并加速結(jié)晶。

3.2 結(jié)晶對BOPP性能的影響 薄膜中PP的結(jié)晶度和晶體尺寸對BOPP薄膜的機械力學(xué)性能和光學(xué)性能有重要影響。結(jié)晶度高則強度高，韌性差；晶體尺寸小而均勻，有利于提高薄膜的力學(xué)強度，耐磨性、耐熱性，提高薄膜的透明度和表面光澤度。

從結(jié)晶的角度來看，要生產(chǎn)高質(zhì)量的BOPP薄膜，應(yīng)盡量減小PP晶體的尺寸，一般可以從兩個方面考慮，其一，工藝調(diào)整，如各段的冷卻速度、溫度、拉伸比、拉伸速度等；其二是配方，如主料PP的選擇、成核劑的使用等。

4 BOPP薄膜生產(chǎn)中常見的問題及解決辦法

4.1 橫向條紋

4.1.1 大間距橫向條紋其產(chǎn)生原因主要有擠出熔體壓力不穩(wěn)、急冷輥轉(zhuǎn)速或溫度不均遇到此類情況，最好適當(dāng)延長提速時間，待線速度穩(wěn)定后，橫向條紋自然消失。還有一種比較常見的情況，就是原料因素。在各項工藝條件控制較好，經(jīng)多次調(diào)整無明顯改善時，就要考慮更換原料。

4.1.2 小間距橫向條紋小間距橫向條紋在實際生產(chǎn)過程中并不常見，產(chǎn)生原因有4點：機頭的角度不適宜、風(fēng)刀角度或風(fēng)量不適宜、機頭附近氣流影響、急冷輥轉(zhuǎn)速不穩(wěn)?？蓮倪@4個方面加以解決。

4.2 縱向條紋 在鑄片過程中，有時會看到擠出鑄片局部、固定位置處有連續(xù)縱向條紋。如果用這種鑄片來生產(chǎn)BOPP薄膜，將導(dǎo)致薄膜橫向厚度不均勻；收卷、分切薄膜外觀出現(xiàn)明顯的突起(暴筋)或縱向條紋。消除縱向條紋通常采取的措施有：①選用結(jié)構(gòu)合理、質(zhì)量好的模頭，保證唇口光潔，不得有任何機械損傷。②加強熔體過濾。③及時清除唇口上的雜物，做好機頭維護工作。④提高氣刀吹風(fēng)的均勻性。⑤合理控制擠出各段溫度。⑥調(diào)整好機頭相對急冷輥的位置。

4.3 出現(xiàn)氣泡 如果熔體中夾帶雜質(zhì)，原料含水率過高，擠出溫度過高，物料加熱時間過長或者擠出機、過濾器中積存空氣或降解物等情況時，鑄片中就可能出現(xiàn)氣泡。在正常生產(chǎn)過程中如果出現(xiàn)氣泡，要仔細(xì)觀察氣泡形狀、顏色等，分析產(chǎn)生原因并加以解決。

4.4 邊緣不整齊 鑄片邊緣不整齊可能是由于模唇兩端密封件損壞造成邊部漏料，也可能是壓邊系統(tǒng)不正常，或者是擠出熔體壓力不穩(wěn)。查明原因后要及時使用相應(yīng)的方法解決，否則容易造成橫拉脫夾。