蒸煮级CPP薄膜的生产工艺

蒸煮级CPP薄膜的生产工艺薄膜是由流延方法制得的未拉伸聚丙烯薄膜，该产品具有质量轻，透明度高，机械适应性强，防湿性、耐热性能好等特点。其主要是作为基材被广泛应用于复合包装材料中，与其它薄膜复合。因为其耐热性好，经常用于蒸煮食品的包装，可分为高温蒸煮级和一般蒸者级两种。高温蒸煮级CPP薄膜，主要用于与其它薄膜经干式复合制得各种包装袋，能耐120℃以上蒸煮杀菌；一般蒸者级CPP薄膜，只能在120℃以下煮沸杀菌。我国自80年代开始引进开发此项技术，由于当时人们对CPP薄膜的应用和加工还缺乏一定的了解和认识，使其应用受到了极大的限制。近年来，随着食品包装要求和标准的不断提高，以及塑料薄膜在食品包装中应用的进一步推广，人们对蒸煮级CPP薄膜有了更深刻的认识。其中性能好，质量高的蒸煮级CPP薄膜的市场需求量呈飞速增长态势。一、生产过程1、工艺流程：CPP薄膜是以聚丙烯为主要原料，通过T型机头，挤出流延而制得。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，而且废料少；(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、光泽度及厚薄均匀度，适合于高档商品包装；(3)平膜内设有特殊滞留槽，能与模隙成为一体，调整更为方便。2、工艺流程如图：CPP薄膜工艺流程二、原材料的选择对产品性能的影响蒸煮级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分慧聪网塑料行业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