蒸煮级CPP薄膜的生产工艺Word文件下载.docx
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蒸煮级CPP薄膜是指能与PET、NY、铝箔等通过干式复合后,而耐高温蒸煮杀菌的复合用基材薄膜,这类薄膜主要采用共聚聚丙烯原料。
当用于高温蒸煮时(耐120℃以上蒸煮杀菌),则采用嵌段共聚聚丙烯制得,当用于一般蒸煮时(耐100~120℃以下),则由无共聚聚丙烯制得。
生产蒸煮级CPP薄膜所用共聚物由于经过了共聚改性,使得蒸煮级的抗冲击强度明显高于非蒸煮级的,因此,对液体及硬物包装的安全性能比较好,并适用于冰箱内存放。
三、加工工艺条件对薄膜性能的影响
蒸煮级CPP薄膜的质量和性能除了受原材料的影响之外,其加工工艺条件的选择是决定产品质量的主要因素。
在薄膜的加工生产中,主要的工艺条件包括加工温度,冷却辊温度、牵引速度,收卷张力和电晕处理等。
1、加工温度的影响
在蒸煮级CPP薄膜流延工艺中,首要的参数是温度,温度选择及控制是否适宜,直接影响着薄膜的物理机械性能和化学性能。
一般而言,共聚型聚丙烯的挤出温度一般在240℃以下,实际生产中应根据原料性能的特点,严格控制加工温度。
由于蒸煮级CPP薄膜用于蒸煮食品包装对韧性要求较高,并要求薄膜具有较高的耐冲击性能,所以控制结晶度是极其重要的。
加工温度的升高,会使从T型机头流延的熔体和冷却辊的温度差增大,能更有效地降低结晶速度、减少结晶度,使薄膜的透明性提高,而且冲击强度和伸长率都有所增加,并且热封温度会下降,但同时拉伸强度会有所降低。
2、冷却辊温度的影响
冷却辊温度的高低,直接影响到薄膜的透明度。
通常情况下,冷却辊的温度越高,其结晶度越大,薄膜的透明度越差。
为了提高其透明度,应加强冷却效果,降低冷却辊的温度,以减少薄膜的结晶度。
一般情况下,冷却辊的温度选择在30℃左右。
在考虑冷却辊温度度的同时,适当的增加空气的通风量,也有利于薄膜透明度的提高。
此外,冷却辊的温度对薄膜的强度也有很大的影响。
而薄膜的厚度与冷却辊温度却有直接的关系,当冷却辊的温度一定,增加薄膜的厚度会使冷却速度下降,薄膜内的结晶度提高,导致薄膜的透明度下降。
同时,由于薄膜厚度增加,冷却不充分,会使得薄膜出现粘辊现象,限制了薄膜的生产速度和产量,但提高薄膜的厚度却能提高薄膜的冲击强度,提高包装的安全性。
3、牵引速度的影响
在蒸煮级CPP薄膜的生产过程中,牵引速度是产生分子定向的一个最主要原因。
熔体通过T型机头挤出后,只是在流动方向上有少量的定向,在牵引速度的作用下,聚合物分子会在纵向上产生较大的定向作用,从而使薄膜的纵向拉伸强度提高,但相对伸长率会因此而降低。
为了减少纵横两向的更大差异,提高薄膜的应用性能,加工时应适当的控制牵引速度。
另外,牵引速度的大小,还对薄膜的厚度产生一定的影响。
在挤出速度一定的情况下,牵引速度加快,会使得薄膜的厚度减小,而影响其使用的性能。
4、收卷张力的影响
在蒸煮级CPP薄膜加工中,收卷张力直接影响到薄膜的质量。
通常情况下,收卷张力过大,不利于薄膜的松弛,薄膜定型后,会出现冷拉现象,严重影响薄膜的性能,而收卷张力过小,则会给分切带来一定的困难,在分切中分切张力难于控制。
因此在生产中,收卷张力应根据材料的特性,调节适当的张力。
同时,还要根据薄膜的厚度进行适当的调整,若薄膜较厚,则收卷张力应选择稍大一些,若薄膜较薄,则应适当的降低张力。
5、电晕处理的影响
当蒸煮级CPP薄膜作为复合薄膜基材使用,或用于印刷时,必须进行电晕处理,以提高油墨的粘附力和复合强度。
通常情况下,能够满足印刷和复合要求的薄膜,其表面张力必须达到38dyn/cm以上,但经过电晕处理后,薄膜的表面张力会随着时间的推移有所下降。
因此,在生产时,应使得薄膜的表面张力比实际要求达到的张力值要大一些,为抵消由于下降而引起的影响。
表面张力的下降幅度主要与原料内部的低分子添加剂的含量有关。
一般低分子添加物越多,则表面张力的下降幅度越大。
在生产中需要实际测试来确定下降的幅度,以决定处理值的大小。
通常处理达42dyn/cm即可。
如果处理程度过大,则薄膜表面氧化过度,薄膜变得发脆,薄膜的机械强度下降。
蒸煮级CPP薄膜作为包装薄膜的一种,越来越被人们所重视,已成为包装行业中重要的产品。
尽管部分产品的加工工艺与国外的还有一定的差距,但我们坚信,只要不断的探索实践,充分发挥国产设备的各种优势,就一定会为我国薄膜产品打开更大的市场。
CPP薄膜生产工艺及其装备
2005年7月19日9时55分
塑料薄膜按生产方法可分为流延薄膜、吹胀薄膜和拉伸薄膜三种。
流延薄膜占世界薄膜总消费量的35%
,
主要有CPP薄膜、CPE薄膜、PVB夹层薄膜、PET薄膜等。
其中,CPP薄膜是由流延方法制得的未拉伸聚丙烯薄膜。
目前,我国CPP薄膜经过几十年来的积累,已经有了长足的发展,与发达国家相比,国内CPP薄膜不管在生产工艺及其生产设备上均达到了国际先进水平。
一、CPP薄膜的功能及用途
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。
CPP薄膜经过印刷、制袋,适用于:
服装、针织品和花卉包装袋;
文件和相册薄膜;
食品包装;
及适用于阻隔包装和装饰的金属化薄膜。
潜在用途还包括:
食品外包装,糖果外包装(扭结膜),药品包装(输液袋),在相册、文件夹和文件等领域代替PVC,合成纸,不干胶带,名片夹,圆环文件夹以及站立袋复合材料。
CPP耐热性优良。
由於PP软化点大约为140℃,该类薄膜可应用于热灌装、蒸煮袋、无菌包装等领域。
加上耐酸、耐碱、耐油脂性能优良,使之成为面包产品包装或层压材料等领域的首选材料。
其与食品接触性安全,演示性能优良,不会影响内装食品的风味,并可选择不同品级的树脂以获得所需的特性。
如上所述流延膜生产工艺一般采用T型模头法,这种制法特点为:
(1)流延法省去管膜法的吹膜阶段,容易开车,废料少;
(2)流延法生产时,化学分子排列有序,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)流延部分采用电动的上下摆动和前后移动结构,操作简便;
(4)电晕部分采用风冷和水冷方式,产品不易变形。
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流延膜生产工艺的要点:
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,并且使物料模具有均匀的温度,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0.15mm
,转速应稳定,动力平衡性能应良好,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。
要生产合格的流延薄膜,不仅要在原料上调节工艺,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。
流延薄膜比较柔软,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、多层共挤流延膜的工艺特点:
为了提高薄膜性能,降低成本,满足用户多种用途和高性能要求,多层复合膜发展很快,尤其在生活水平相对高、重视环境保护、要求延长食品保质期和质量的发达国家。
多层共聚流延膜也是其中的一种多层膜,改变了CPP薄膜产品性能单一、不能满足市场多方面要求的问题和弊端。
1、通用型:
多层共聚流延膜可根据不同用途、设计不同的如用于自动包装机上的面包包装、衣料(特别是内衣、裤)包装、水果包装等,或用于与印刷后BOPP膜复合成BOPP/CPP二层膜,用于衣料、干燥食品(如快餐面袋、碗盖等)包装,通用型的结构是共聚PP/均聚PP/共聚PP或均聚。
2、金属化型:
要求产品表面对蒸镀金属(如铝)具有极强的附着强度,蒸镀后仍能保持较好的尺寸稳定性和刚性,另一表面具有较低的热封温度和较高的热封强度,金属化型的结构亦为共聚PP/均聚PP/共聚PP。
3、蒸煮型:
用于蒸煮的二层共聚CPP,能承受120℃和15MPa压力的蒸煮杀菌。
既保持了内部食品的形状、风味,且薄膜不会开裂、剥离或粘结,并具有优良的尺寸稳定性,常与尼龙薄膜或聚酯薄膜复合,包装含汤汁类食品以及肉丸、饺子等食品或食前加工冷冻食品,蒸煮型三层PP膜结构为共聚PP/共聚PP/共聚PP。
4、高温蒸煮型:
包装烧鸡、烧排骨和果酱、饮料需121~135℃高温杀菌的三层共聚CPP膜,其中共聚PP要求比一般蒸煮型用共聚PP性能更好。
除三层膜外,还有流延阻隔性五层包装,其结构为:
PP/粘合剂/PA/粘合剂/共聚PE;
PP/粘合剂/PA/粘合剂/EVA;
PP/粘合剂/EVOH/粘合剂/PE;
PP/粘合剂/EVOH/粘合剂/EVA;
PP/粘合剂/EVOH/粘合剂/PP。
四、现阶段我国CPP生产设备情况
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聚流延膜生产线,是我国流延膜工业的主力军,其最小生产能力为500t/a,最大生产能力达6500t/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。
进入21世纪,我国的流延膜设备生产企业,在二十几年来的不断学习与积累基础上,已经有了长足的发展,国产流延膜设备的各项技术指标均基本达到国际先进水平。
例如:
广东仕诚塑料机械有限公司于推出宽幅达5000mm的三层大型流延薄膜生产线等,现已批量生产。
五、总结
随着国产设备的不断成熟,进入流延薄膜生产的门槛也随之降低。
据有关部门统计,2004年我国流延薄膜市场需求增加到约27万吨。
在市场需求的刺激下,去年流延薄膜的全国产量同比增长18%。
目前全行业光引进的流延薄膜生产线就已超过60台套,总生产能力达到20万吨以上,预计2005年仍将保持这一强劲的增长态势。
但同时,业内人士预测,随着我国流延薄膜新建和在建项目的纷纷投产,2005年流延薄膜的产能的大幅提高,新一轮的价格战将迅速拉开阵势。
如果这一预测成真,那么,走自主创新之路,合理选择设备,开发差异化、专用化产品将是流延薄膜企业避免市场恶性竞争的唯一办法。
据统计,从国外引进一条5层共挤设备约需资金5800万元,总投资在8000万元左右。
若没有市场作支撑,或市场发生变化,势必造成巨大的投资损失。
而目前同吨位国产设备的生产线的投资只有进口线的1/8左右,而且技术指标、功能与进口设备相差不远,在性价比方面的优势已得到国外同行的认同。
因此国内企业不能盲目迷信国外的大型设备,只有投入产出比相宜,在尽可能短期内能够得到良好的投资回报率,这才是最明智的投资。
随着我国宏观经济调控政策实施,今年中国GDP增长短期内有所放缓。
流延薄膜仍属朝阳工业,未来几年市场需求仍将保持12%~17%的快速增长,但国内流延薄膜企业仍要认真调查研究市场,理性投资。
CPP薄膜与EVOH阻隔材料的加工与应用
2005年7月1日10时20分
据cmai估计,全球热塑性塑料需求量2001年为1.357亿吨,PP占聚合物总用量的22%。
西欧、北美和亚洲是聚丙烯主要消费地,占全球总需求量的78%。
仅日本、东南亚、中国和韩国就占全球PP总需求量的39%。
流延聚丙烯薄膜,尤其是金属化品级,在亚洲食品包装市场极具优势。
该材料外观优美(通常由高视觉冲击力图形产生),致使需求量高涨。
例如,日本1997年CPP薄膜用量高达120,000吨。
CPP薄膜生产设备可采用简单单层流延挤塑线,也可用更为灵活的成套3层生产线。
CPP薄膜生产要求较高较复杂,因此,设备配置时,应考虑清晰度和厚度均匀性的要求。
可以说,自动模头是确保厚度均匀性的必由之路。
但是,如果冷铸辊和铸塑装置不能确保均匀的冷却效果,自动模头取得的效果将前功尽弃。
积垢对薄膜清晰度造成的影响不尽相同,主要决定於冷铸辊温度设置和其他参数的设置。
十分轻微的厚度不均也会在冷铸辊上形成迹印和凸块,使之不可再用。
针抓装置设计、软化箱设计与规范等因素都会对薄膜质量造成巨大影响。
采用成功的设计,可确保熔体萃取物和冷铸辊之间更加紧密地接触,生产出清晰度更高的薄膜产品,高速生产时亦不例外。
电晕处理後还必须进行温度控制,以便於基料输送,避免形成皱折和缺陷。
同时,必须妥善设计成卷机,才能确保材料准确成卷,否则,材料老化後会收缩,易於在多层薄膜生产时粘连或印迹扩散。
CPP卷材通过气隙模式成卷。
空气量由“夹定齿轮”的设计和可调性决定,夹定齿轮对薄膜边缘进行调整,便於空气夹入。
同时,还应采用送膜辊,以便更加精确地控制卷材硬度。
采用自动模头和生产过程全面电脑控制,包括物料输送和计量,可确保加工流程均匀一致,降低外部变数对薄膜质量造成的影响。
同时,采用合理的螺杆设计,通过电脑控制温度,可更加准确地控制物料熔融,避免在薄膜表面形成凝粒。
另外,直立袋的使用率特别看好,有关专家预计从现时至2006年将增长17%,到2006年,全球用量将达243亿只,北美、日本及欧洲的直立袋使用量将达到95%。
以日本为例,直立袋将用於再填充袋、蒸煮袋、透明蒸煮袋、自动通风袋等。
要符合食品的要求,这些直立袋均以阻隔薄膜制成。
为配合这个发展趋势,
EVOH阻隔材料将得以广泛应用,随之而来的是共挤出技术,因为共挤可改善挤出过程,如增强着色薄膜的光泽度、减少使用填料、消除二次加工、物料结合容许厚度减少、改善封合性及减低物料使用成本等。
届时5层、7层甚至9层的薄膜将十分流行。
聚丙烯应用之薄膜产业
2005年8月11日17时35分
BOPP薄膜具有质轻、机械强度高、尺寸稳定性好等优点,广泛应用于包装领域,特别是食品包装领域。
BOPP薄膜按用途可分为光膜、烟膜、电工膜、珠光膜等,目前这些产品国内均能生产。
我国的BOPP薄膜生产虽然起步较晚,但技术设备起点较高。
我国的BOPP薄膜生产企业主要集中在华南、华东地区,生产能力占全国的70%以上,其中,广东一个省的生产能力即占全国的1/3。
广东佛山东方包装材料有限公司是我国最大的BOPP生产企业,产量约占全国的1/10。
另外,广东还是我国进口BOPP薄膜的集散地,仅在潮州的庵埠,经营BOPP薄膜的商户就有200多家,年经销量在2万吨以上,其中绝大部分为进口产品,主要为烟膜和珠光膜。
国内PP膜消耗PP树脂量处于第三位,而且近几年需求增长速度很快。
1998年该领域需求量仅为43万吨,2004年已超过110万吨。
预计2005年需求增长率在15%左右。
PP膜制品按加工工艺分类主要有BOPP、CPP、IPP膜。
PP膜由于具有防潮、机械强度高、尺寸稳定性好、质轻、无毒、无臭、印刷性能良好等特点,广泛用于印刷(标签等)、涂布、香烟及食品和农副产品包装袋、真空镀铝、电容器等方面。
BOPP强度大、阻气性高、印刷性能和抗撕裂性好,是PP膜制品中消耗量最大的品种,应用也最广泛。
由于前几年BOPP膜利润空间较大、需求增长较快,2000年以来国内各地BOPP膜生产线一哄而上,导致生产能力严重过剩,市场竞争异常激烈,效益滑坡。
特别是去年PP树脂价格大幅上涨,而BOPP膜的价格不升反降。
据AMI咨询公司分析,2001年世界BOPP薄膜市场首次超过300万吨。
目前我国有BOPP膜生产线100多条,2002年BOPP膜产量已达39万吨,但实际年产能力可达到65万吨左右。
国内BOPP膜的主要生产厂家有80余家,较大的企业包括:
抚顺石化公司2万吨/年BOPP膜生产线,可提供烟膜、消光膜、珠光膜等多种规格的BOPP产品;
福建现代塑料公司2.5万吨/年BOPP膜生产线,引进德国布鲁克纳公司的设备;
南京中达制膜有限公司的控股企业江阴申鹏包装材料厂2.5万吨/年生产线,日本三菱重工引进今年投产,该公司计划筹建2条2.5万吨/年生产线,规模将超过8万吨/年;
浙江惠盛塑胶有限公司上1.4万吨/年布鲁克纳生产线;
宝硕公司引进的法国DMT公司的2.5万吨/年的生产线已投产;
安徽国风塑业股份公司3.5万吨/年生产线已投产,是亚洲最大的BOPP薄膜生产线;
顺德德冠公司、四川东盛公司、上海金浦公司、广东宏铭公司、黑龙江庆港公司等都将在近期筹建2.5万吨/年的生产线。
如此多的生产线投产会使竞争更加激烈,并增加国产BOPP原料的需求。
自2003年以来,中国BOPP膜市场价格竞争已呈白热化状态,销售价格下降了23%,中国聚丙烯(BOPP)薄膜市场已经供过于求,大部分生产企业利润下滑。
据英国PCI薄膜咨询公司的研究报告预测,2003年至2005年间,中国新增PP薄膜生产能力占同期世界计划新增总能力的一半,且年均增长率将为10%左右。
未来两年内中国BOPP膜产能将从现在的150万吨/年提高到200万吨/年,占世界总产能的份额将从现在的23%上升为29%,超过欧洲居世界第一。
对此,业内专家认为,除了加强管理、降低成本、提高质量外,各大企业还要努力开发新产品,生产多功能特种膜,如烟膜、消光膜、珠光膜、镀铝膜、抗菌膜等,并且要致力于开拓国外市场。
另一方面,国内BOPP薄膜产品在规模、品种等方面与国外相比有一定的差距,如埃克森美孚公司每年BOPP薄膜产量超过20万吨,有近40个品种,应用领域广阔。
而国产品种单一,规模小,成本高。
因此仍有相当数量的BOPP薄膜产品从国外进口。
虽然近几年国内BOPP厂也推出一些新产品,如南京中达集团推出的BOPP彩印定位防伪型烟用包装膜、BOPP超低温热封型烟用条包膜、BOPP抗磨花型烟用包装膜等,但在产品创新和缩小与国外产品差距方面还有很多工作要做,这对树脂和薄膜生产企业都是新的挑战。
CPP在PP膜中占的比例较小,但随着PP树脂质量的提高、设备性能的改进和加工能力的提高,CPP和BOPP薄膜的性能上的差距在逐渐缩小。
这将导致CPP从BOPP手中抢占更多的市场份额,增加新的应用领域。
BOPP生产商和CPP生产商原本将各自的产品定位在不同的市场,应用各不相同,井水不犯河水。
但近几年来,市场形势悄然发生改变,CPP逐渐向BOPP市场领域渗透。
这种发展趋势在亚洲尤其是我国表现得最为强烈,这主要是由于我国生产的BOPP膜大部分使用通用级原料,薄膜特性受到限制,从而削弱了其对普通CPP膜的竞争优势。
CPP可以应用于生产包裹物、标签和特种包装,与BOPP相比CPP拥有两大优势:
热封强度高和生产成本低。
新开发的CPP具有优良的机械强度和更好的尺寸稳定性,如陶氏化学公司生产的CPP,其强度、阻气性能和撕裂性能完全能与BOPP薄膜相媲美。
英格兰的FilmcastExtrusion公司则专门生产CPP。
由于CPP提高了抗撕裂性能,消除了易撕裂和剥落的缺点,并且具有更高的冲击强度,因此在某些市场领域,CPP能够代替BOPP,如DVD和音像盒包装、面包糕点包装、蔬菜水果防雾薄膜、鲜花包装以及标签的合成纸等。
上海紫藤公司的高透明超柔软型CPP膜,解决了CPP低温脆性,断裂强度低的问题,使服装、食品包装可以出口到寒冷地区。
设备的改进如实现自动控制、塑料模具和供料块设计的改进等都有助于提高CPP性能和质量,而生产率的提高则可降低生产成本,最近几年CPP薄膜的生产率平均提高25%。
CPP比BOPP更容易控制形态,有更好的尺寸稳定性和平坦性。
因此,可以预见,未来CPP的应用领域将进一步向BOPP市场渗透。
随着国内市场对PP膜需求的快速增加,我国在PP膜专用树脂生产方面已有了长足的发展。
目前国内原料生产厂家主要有:
齐鲁石化等公司的T36F、T36FE,上海石化F280、F280S、M800E、F800E、FC801,茂名石化EPT56F、大庆石化BOPP-D1,扬子石化F1002B,燕山石化F1002/2002,抚顺石化T38F,广州石化的F400等。
2003年国内总产量不足50万吨,占需求量的50%左右。
国产料中绝大部分为BOPP膜料,只有上海石化开发生产了高透明和医用CPP膜料F800E、M800E、FC801等。
上海石化产量最大为17万吨;
齐鲁石化5万吨;
燕山石化2.5万吨;
茂名石化4万吨;
广州石化3.5万吨,大庆石化3.8万吨,扬子石化3.4万吨,抚顺石化2万吨,九江石化1.5万吨。
进口PP膜料主要来自韩国、日本、台湾、中东、马来西亚和欧美等国家和地区。
典型牌号有H4540/4500、R701、RP344R、101,101S、124、124M、124T等。
世界PP新技术应用现状
2005年8月11日14时41分
茂金属和单活性中心(SSC)催化剂技术使PP产品性能显著改进,并进一步扩大了PP的应用领域。
埃克森美孚公司的Univa