聚丙烯薄膜生产工艺及发展现状

   聚丙烯薄膜按制法、性能和不同用途可分为流延聚丙烯(CPP) 薄膜、吹胀聚丙烯( IPP) 薄膜和双向拉伸聚丙烯(BOPP) 薄膜三种。聚丙烯薄膜占世界PP总消费量的20% ， 是仅次于注塑、纤维(包括扁丝) 的第三大应用产品，我国PP薄膜占PP消费结构份额相对低，仅为10%左右。     
    CPP 薄膜具有透明性好、光泽度高、挺度好、阻湿性好、耐热性优良、易于热封合等特点，而且其抗括性和包装机械适用性优于聚乙烯薄膜，所以在包装薄膜领域占有一定的地位，CPP 薄膜经过印刷、制袋，用于食品、文具、杂货和纺织品等物的包装，也可与其他薄膜复合后使用，一般作为复合薄膜的内外层材料。应用于各种食品，包括需要加热杀菌的食品、调味品、汤料和日用百货等的包装。　　
    一、CPP薄膜生产工艺     
    如上所述CPP 工艺一般采用T型模头法，这种制法特点为：(1)平膜法省去管膜法的吹膜阶段，容易开车，废料少；(2)平膜法生产时，PP分子排列有序，故有利于提高薄膜的透明性、光泽及厚薄均匀度，适合于高级包装；(3)平膜内设有特殊滞留槽，能与模隙成为一体，调整方便。
吹塑法与流延法生产薄膜的比较见表1。    挤出机先将原料树脂熔化，熔融树脂经机头流延到表面光洁的冷却辊上迅速冷却成薄膜。经厚度测量、牵引、电晕处理、展平后，切去边缘较厚的边料，再次展开并收卷为薄膜卷。　　
    二、CPP 膜生产工艺要点
    T型机头是生产关键设备之一，机头设计应使物料沿整个机唇宽度均匀地流出，机头内部流道内无滞留死角，并且使物料具有均匀的温度，需考虑包括物料流变行为在内的多方面因素。要采用精密加工机头，常用的是渐减歧管衣架式机头。冷却辊的表面应经过精加工，表面粗糙度不大于015mm ，转速应稳定，以免产生纵向的厚度波动。采用β射线或红外测厚仪对薄膜厚度进行监测，以达到满意的厚薄公差。　　要生产合格的CPP 薄膜，不仅要有好的原料，而且要掌握好加工工艺条件。
    对薄膜性能影响最大的是温度。树脂温度升高，膜的纵向(MD)拉伸强度增大，透明度增高，雾度逐渐下降，但膜的横向( TD) 拉伸强度下降。比较适宜的温度为230～250℃。冷却辊上风刀使薄膜与冷却辊表面形成一层薄薄的空气层，使薄膜均匀冷却，从而保持高速生产。风刀的调节必须适当，风量过大或角度不当都可能使膜的厚度不稳定或不贴辊，造成折皱或出现花纹影响外观质量。　　冷却辊温度升高，膜的挺度增加，雾度增大。
    冷却辊筒表面若有原料内部添加物析出，必须停机清理，以免影响薄膜外观质量。CPP 薄膜比较柔软，收卷时必须根据膜的厚度、生产速度等因素调整好压力和张力。否则会产生波纹影响平整性。张力选择要根据产品的拉伸强度大小而定，通常收卷张力越大，卷取后的产品不易出现卷筒松弛和跑偏现象，但在开始卷取时易出现波纹，影响卷平整。反之，卷取张力小，开始效果好，但越卷越易出现膜松弛、跑偏现象。因此，张力大小应适中，并控制张力恒定。   
    三、CPP 膜应用和发展趋势
    CPP 薄膜品种繁多，有一般单层膜、复合膜、低温热封膜、超低温热封膜、耐低温冲击膜、抗静电膜、高温蒸煮膜、一般蒸煮膜、金属蒸镀膜、面包包装膜、蔬菜包装膜、纤维包装膜、容器复合用膜、纵向易撕开膜等。
    CPP膜以复合用膜和蒸煮包装为主要市场，日本CPP 复合用膜占总用量的50% 。由于CPP膜耐热性好，蒸煮包装是发挥其特长的领域，这两个领域的应用也是增长较快的市场。复合膜主要用于食品包装，需求增长也快，而非食品包装增长相对较慢。   
    由于包装发展向分包化、小袋化、个人用包装、方便性和保鲜方向发展，有利于CPP膜的应用发展。而金属蒸镀膜的阻氧、防湿、紫外线隔断性好，随阻隔包装增长而增长，与金属蒸镀PET 膜比，综合性能差，但价格便宜，适用于小型包装。金属蒸镀膜在农作物、小产物、畜产物加工食品包装应用呈稳定和适度增长，而面包、纤维包装和规格袋应用呈负增长。 CPP膜应用由单层膜向复合膜方向发展，与LLDPE一起成为热封膜主要材料，CPP 在耐热性、挺度、阻湿性方面优于LLDPE，但高熔点带来的低温密封性差和耐冲击性能差等缺点，需要开发优质改性CPP树脂和共挤出技术来解决。
     CPP膜发展面临其他材料的挑战和竞争，前景不能说十分乐观，如耐热LLDPE 牌号的开发成功和茂金属催化剂(单活性中心) 生产的LLDPE 牌号多、性能各异，亦能很好地满足用户的要求。

     四、我国CPP 膜现状　　
我国1996年PP树脂产量达1499. 9kt，表观消费量为2623.8kt，进口树脂占消费量的4218%，按总消费的10%计，PP膜产量为260kt左右，其中BOPP膜约200kt，估计CPP膜产量为50kt左右。我国薄膜级PP树脂生产情况如下。
    1997年第3季度和第4季度，CPP膜牌号产量分别为699t和3278t，若按年产量7000～8000t计，那么进口CPP料占我国市场的75%以上，高于我国PP总的进口依赖率，缺口相当大。据统计，以日本进口料为主。    我国PP 工业已取得了长足的进展，生产能力已达1769kt/a，占主力地位的是从意大利、日本、美国等引进的先进装置，引进时一般包括CPP膜牌号，由于我国合成树脂自给率低，长期以来靠进口来维持PP供求平衡，加上PP消费结构也不合理，扁丝消费份额远高于世界平均水平，故国产PP树脂产品中相当长时间以扁丝牌号占绝对主导地位，这就是人们常说的“ 档次低，大路货多”。扁丝以外牌号生产很少，国内的合成树脂厂家也能过得去，CPP牌号主要靠进口，许多引进的CPP牌号从未生产过就已被淘汰，如扬子石化公司的F605、F705和F635。由于我国的对外开发和与国际接轨的政策，大批国外厂家及其生产牌号涌入我国市场，国内PP装置也增多，产品和市场竞争国际化、激烈化，国内企业也开始生产扁丝以外的PP牌号，注意适应市场和用户需求，增加品种，提高档次，并取得了实际成效，如国内BOPP专用料牌号和产量的逐步增加，这是企业生存发展和提高竞争力的必由之路。
      我国目前市场上CPP牌号主要有上海石化的F800E(即EP1X35F)、茂名石化的EP1X35F 和扬子石化F680，都是共聚级产品。引进装置可生产的CPP牌号有：抚顺石化、中原石化、上海石化、天津石化的X37F(MFR为9g/10min，均聚物，可生产管膜和流延膜)，洛阳石化的EP1X35F，扬子石化、盘锦石化、大连石化的F605、F705。早期曾生产过的牌号有：燕山石化的2705( MFR为1115g/10min，均聚物)、2635 (MFR为815g/10min，共聚物)、2651 ( MFR为815g/ 10min，共聚物) 、辽阳化纤的1178 (MFR为918g/10min，均聚物)、1278 (MFR为718g/10min，均聚物)、8178 (MFR为9. 0g/10min，共聚物)。自己开发的牌号有：辽阳化纤的31308，MFR为8g/ 10min，拉伸屈服强度为31MPa；扬子石化开发的F680是乙丙共聚物，性能为：MFR为618g/10min，密度为01904g/ cm3，等规指数为9617%，断裂伸长率为670%，拉伸屈服强度为3214MPa， 挠曲模量1175MPa，Izod冲击强度(23℃) 为27 J / m，洛氏硬度( R刻度)为9916，热变形温度为7217℃。
　　总之，以均聚物为主，共聚物少。
　　五、我国CPP 生产装置   
我国从80年代中期开始引进国外的流延膜生产装置，大多是单层结构，属初级阶段。进入90年代后，我国从德国、日本、意大利、奥地利等国引进了多层共挤流延膜生产线，是我国CPP工业的主力军，许多企业是我国塑料包装行业的知名单位，如浙江包装材料厂、杭州新光塑料厂、无锡环亚公司、常州光明塑料厂、苏州塑料四厂、无锡彩印厂、佛山东方包装有限公司、福建连成彩印厂、贵阳润丰公司、大连塑料九厂、湖北仙桃塑料厂、浙江大东南塑胶集团公司等，迄至1997年年底，我国累计引进流延薄膜装置约60套，最小能力为500t/a，最大能力为上海紫滕塑料厂从日本三菱重工公司引进的三层共挤装置，能力达6500t/a，我国总能力约 150kt/a 。引进的主要设备厂家为德国Reifenhauser、Barmag、Battenfeld公司，奥地利Lenzing公司，日本三菱重工公司、日本制钢所、日本摩登机械设备公司、意大利Colines、Dolci公司等。　　六、总结
     CPP膜以其独特的性能在包装领域内占有一席之地，应用面广，是其他薄膜无法取代的。多层共挤流延膜性能优于单层膜，符合省料、高性能和专门化要求，种类多、应用广。CPP膜牌号有共聚物和均聚物两种。我国CPP牌号种类少、产量低，远不能满足加工厂和市场需求，PP大厂应走出家门，与薄膜生产厂、用户共同开发和生产系列化、高性能、有自己特色的牌号，组织增加CPP牌号生产，提高质量和档次，增加共聚物牌号是PP生产企业求发展、提高市场适应力和竞争力的有效方法，也是提高我国PP工业整体水平不可缺少的部分。