目前BOPP拉伸膜的生产方法主要有管膜法秘平膜法。管膜法属双向一步拉伸法;平膜法又分为双向一步拉伸和双向两步拉伸两种方法。管膜法具有设备简单、投资少、占建小、无边料损失、操作篱单等优点,但由于存在生产效率低、产品厚度公差大等缺点,目前仅用于生产BOPP热收缩膜等特殊品种。双向一步拉伸法制得的产品纵横向性能均衡,拉伸过程中几乎不破膜,但因设备复杂、制造困难、价格昂贵、边料损失多、难于高速化、产品厚度受限制等问题,目前尚未得到大规模采用。而双向两步拉伸法设备成熟、生产效率高、适于大批量生产,被绝大多数
拉伸膜厂家所采用。
影响BOPP拉伸膜物理、力学性能的因素
1.原材料性能
工业化生产BOPP拉伸膜用主料的主要成分蹩 PP。PP是一种典型的立体规整性聚合物,根据烃基在分子平面两侧的分布,可分为等规PP、间规PP 秘无规PP。等规PP和间规PP具有不同的结晶结构,等规PP是以均相成核的三维生长方式进行结晶,而间规PP主要以均相成核的二维方式进行结晶,形成了外观尺寸不规则的小晶片,而且由于间规PP分子结构的规整度较低,使得间规PP其有较低的结晶速率和结晶度。研究表明,等规度越大,结晶速率越快,薄膜产品的屈服强度和表面硬度会明显增大,而无规PP在聚合物中起内部润滑剂的作用,并有莉于聚合物定向,有助于改善薄膜的光学性能。
目前,BOPP拉伸膜品种繁多,性能也差异很大,造成这种情况的主要原因是使用的原料和生产工艺不同。实践证明,只有等规PP的质量分数为95%一97%,无规PP的质量分数为3%一5%的PP才适合生产BOPP拉伸膜,一般选用溶体流动速率为2—4 g/(10 min)的PP。另外,通过在PP薄膜的表面上共挤出一层或多层熔点较低的共聚物,可以扩大BOPP拉伸膜在包装工业中的应用范围。
2.纵、横向拉伸比
拉伸比是一个很重要的工艺参数,无论是纵向拉伸比,还是横向拉伸比,对BOPP拉伸膜的物理、力学性能都有重大的影响。在一定的温度下,拉捧比愈大,PP分子链的取向度愈大。即薄膜的力学强度提高、模量增大、断裂伸长率减小,冲击强度、耐折性增大,透气、光泽性变好。BOPP拉伸膜生产过程中的取向主要发生在纵向拉伸和横向拉伸过程中,在经过纵向拉伸后,高分子链呈单轴纵向取向,大大提高了铸片的纵向力学性能,而横向性能劣化。进一步横向拉伸后,高分子链呈双轴取向状态。
纵向拉伸比和横向拉伸比的差异最终决定BOPP拉伸膜纵、横向的物理、力学性能差异。如果纵向拉伸比和横向拉伸比相差不大,两个方向上的分子取向就没有明显的差异,BOPP拉伸膜表现出各向同性。为了生产纵向性能高于横向性能的BOPP拉伸膜,纵、横拉伸比的选择相当重要,一般情况下,纵向拉伸比(4.5~5.5)小于横向拉伸比(7.5~9.0)。
3.温度
拉伸各区的温度分布是影响BOPP拉伸膜拉伸取向、结晶的关键因素。温度是通过聚合物粘度和松弛时间的作用来影响取向过程的。温度升高,聚合物粘度降低,在恒定应力作用下,高弹形变和粘性形变都要增大,高弹形变增加有限,粘性形变发展却很快,有利于聚合物取向。
(1)当在高于粘流温度或熔点温度拉伸时,聚合物的大分子活动能力很强,在很小的外应力作用下就会引起分子链解缠、滑移和取向,然而在高温作用下,其分子的解取向速率也会加快,使有效取向度降低。
(2)当温度逐渐升高到以上时,聚合物具有弹性,热运动的能量克服了某些物理交联点的牵制,使链段产生运动,但整个分子链尚不能移动。
(3)当在以下拉伸时,外力只能引起分子链伸缩、振动和键角的微小改变。塑料薄膜的拉伸温度一般在之间,具体温度根据聚合物的性能决定。
实践证明,采用比较低的预热、拉伸温度或者拉伸后立即进行冷却,是提高BOPP拉伸膜取向度、减小结晶度的有效方法。预热温度过高会导致PP形成球晶,薄膜透明性下降;而拉伸温度过高,PP链段易于解取向,不但引起热封性面层材料粘辊,而且大大降低BOPP拉伸膜的物理、力学性能。横向拉伸区的温度分布应力求均匀、稳定,否则会影响BOPP拉伸膜横向厚度的均匀性及拉伸的连续性。
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