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CPP知識講座一、 聚丙烯聚丙烯（英文簡稱PP）是1957年在意大利首先被工業(yè)化生產(chǎn)的。它是由丙烯單體在齊格勒-納塔催化劑的催化作用下聚合而成的高分子聚合物，其制備方法有漿液聚合、液體聚合和氣相聚合三種。聚丙烯的分子結(jié)構(gòu)可表示為（CH2CH2）n，平均分子量為20-50萬。聚丙烯根據(jù)其分子鏈上的CH3的排列位置不同（規(guī)整性）可分為：等規(guī)聚丙烯、間規(guī)聚丙烯和無規(guī)聚丙烯三種類型。等規(guī)聚丙烯中CH3有規(guī)律地排列在分子鏈段的一個方向上，規(guī)整性良好，結(jié)晶度最大（可達到90%），各種物理性能高。間規(guī)聚丙烯中CH3有規(guī)律地排列在長鏈的兩側(cè)，規(guī)整性較等規(guī)聚丙烯小，結(jié)晶度低，性能不如等規(guī)聚丙烯高。無規(guī)聚丙烯中CH3雜亂無章地排列在長鏈的側(cè)邊上，無規(guī)整性，是生產(chǎn)等規(guī)聚丙烯的副產(chǎn)物，幾乎沒有什么使用價值。均聚聚丙烯屬于線性的高結(jié)晶性聚合物，熔點一般在160-170之間，其相對密度僅為0.89-0.91，是最輕的熱塑性塑料之一。均聚聚丙烯有如下特性：1、 無色無味無毒。2、 有優(yōu)良的力學(xué)強度，較高的剛性和硬度，良好的耐彎曲疲勞性和耐熱變形性，可適用于高溫蒸煮殺菌。3、 低吸水性，良好的阻濕性，耐各種有機溶劑以及80以下的酸、堿、鹽，耐油脂性好。4、 屬于非極性高聚物，易產(chǎn)生靜電，加工成形過程中應(yīng)在設(shè)備上安裝靜電消除裝置防止電火花產(chǎn)生。用于印刷或復(fù)合時須對其進行表面處理，提高表面張力。5、 易燃燒，并有燒滴現(xiàn)象，火焰無煙而有蠟燭油氣味。6、 易受陽光和100以上熱而產(chǎn)生老化，為此，用于室外時，應(yīng)在其中添加抗氧劑和紫外線吸收劑。7、 耐低溫性能差，不適合在0以下場合使用。為了改善均聚聚丙烯的耐低溫性和抗沖擊性等，常常在丙烯單體加入少量的乙烯或丁烯等共聚單體得到共聚聚丙烯。共聚聚丙烯根據(jù)所含共聚單體的種類、數(shù)量及位置的不同有可分為：二元無規(guī)共聚聚丙烯、三元無規(guī)共聚聚丙烯和嵌段共聚聚丙烯等。二元無規(guī)共聚聚丙烯（英文簡稱CoPP）是在丙烯中加入少量乙烯單體共聚而成的，共聚物中乙烯含量一般在1-3%。由于乙烯的加入破壞了聚丙烯的規(guī)整性，大大降低了聚丙烯的結(jié)晶度，提高聚丙烯的透明性和抗沖擊強度，降低了脆化溫度并有較好的柔軟性，耐寒性，有較好的低溫?zé)岱庑浴Ｈ獰o規(guī)共聚聚丙烯（英文簡稱TerPP）是在丙烯中加入少量的乙烯及丁烯-1單體共聚而成的，共聚物中乙烯與丁烯-1的含量一般在3-7%。它具有比二元無規(guī)共聚聚丙烯更好的柔軟性、耐寒性以及更低的熱封溫度。丙乙嵌段共聚物是在一種新型催化劑的作用下使丙烯和乙烯發(fā)生嵌段聚合，其中乙烯含量在5-20%之間。它具有優(yōu)異的韌性、抗沖擊性和耐低溫性能。聚丙烯可以用擠出、注塑、吹塑、模壓、真空成型等方法加工，廣泛應(yīng)用于包裝、日用品、玩具、汽車等工業(yè)生產(chǎn)中。二、 聚丙烯薄膜由于聚丙烯是結(jié)晶型的高聚物，在擠出機中熔融之后晶體結(jié)構(gòu)完全消失。擠出的熔體膜的冷卻情況不同，所得到的聚丙烯薄膜的透明度和物理性能也不同。冷卻慢，結(jié)晶度高，薄膜的透明度差；冷卻快，結(jié)晶度低，透明度高，物理機械性能好。聚丙烯薄膜有許多優(yōu)異的性能，其相對密度較低，機械強度較大，尤其是具有高度的透明性、耐熱性，被廣泛應(yīng)用于包裝領(lǐng)域。聚丙烯薄膜的加工方法有：下吹水冷法、擠出雙向拉伸法、擠出流延平膜法。1、 下吹水冷法（IPP）：由于聚丙烯的結(jié)晶速度快，不適合上吹風(fēng)冷法生產(chǎn)。因此，聚丙烯吹膜采用下吹水冷法生產(chǎn)工藝。下吹水冷法所使用的聚丙烯樹脂為薄膜級，熔融指數(shù)在6-12 g/10min。下吹水冷法的生產(chǎn)工藝流程如下：擠出吹漲風(fēng)冷水冷定型夾板熄泡牽引干燥電暈收卷IPP薄膜的性能介于BOPP薄膜與CPP薄膜之間，具有高度的透明性和耐熱性，特別適合于衣物、食品和各類日用品的小包裝以及蒸煮袋。2、 擠出雙向拉伸法（BOPP）：塑料薄膜的雙向拉伸是熱塑性的塑料厚片在軟化點溫度與熔融溫度之間，沿縱橫兩個方向進行拉伸取向的一種薄膜成型方法。聚丙烯薄膜經(jīng)拉伸后分子發(fā)生了定向的排列，從而改善了薄膜的各項性能，提高了拉伸強度、沖擊強度、透明性和電絕緣性，降低了透氣性、透水性及吸濕性。用于BOPP薄膜生產(chǎn)的聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為2-4 g/10min。BOPP薄膜的生產(chǎn)工藝流程如下：擠出鑄片預(yù)熱縱拉預(yù)熱橫拉熱定型測厚電暈收卷BOPP薄膜適用于食品、醫(yī)藥、服裝、香煙等各種物品的包裝，并大量用作復(fù)合膜的基材。3、 擠出流延平膜（CPP）：將聚丙烯樹脂通過T型模頭熔融擠出，經(jīng)流延輥冷卻成型所形成的薄膜稱為擠出流延聚丙烯薄膜。它具有結(jié)晶度低、透明度高、光澤度好，薄膜厚度公差小、柔軟性及防潮性好，耐蒸煮等特點，廣泛應(yīng)用于服裝、日用品、食品、醫(yī)藥的包裝，并大量用作復(fù)合膜的基材。CPP薄膜的生產(chǎn)工藝是擠出流延法，故要求樹脂的流動性好，一般應(yīng)用于CPP薄膜的聚丙烯樹脂的熔融指數(shù)為6-12 g/10min。CPP薄膜的生產(chǎn)工藝流程如下：擠出成型流延輥冷卻測厚電暈偏擺切邊收卷三、 CPP薄膜生產(chǎn)設(shè)備CPP流延設(shè)備主要由擠出成型裝置、冷卻定型裝置、測厚系統(tǒng)、電暈處理機、偏擺裝置、切邊回收系統(tǒng)和收卷系統(tǒng)組成。（一）擠出成型裝置擠出成型裝置是由單螺桿擠出機、集料塊和模頭三個部分組成的。1、單螺桿擠出機由擠出（塑化）系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、加熱冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。作用是將塑料粒子加熱熔融塑化均勻后擠入集料塊中。1 1、擠出系統(tǒng)擠出系統(tǒng)主要由螺桿和螺筒組成。1.1.1螺桿螺桿是擠出機輸送固體塑料、塑化塑料和輸送熔體的部件，經(jīng)常被稱做擠出機的心臟。塑料進入料斗后，與螺桿接觸的塑料被螺桿咬住，隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)被螺紋強制地向機頭方向推進。塑料沿螺桿前移，經(jīng)歷了溫度、壓力、黏度甚至化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。螺桿設(shè)計的合理與否直接影響到擠出機的工作性能。由于塑料在加熱條件下的性質(zhì)各不相同，樣子因此，在設(shè)計螺桿時必須考慮各種因素，以適應(yīng)不同塑料的特性。螺桿的基本參數(shù)：螺桿直徑、螺桿長徑比螺桿分段與職能區(qū)：加料段、壓縮段和計量段，所對應(yīng)的職能區(qū)分別是固體輸送區(qū)、熔化區(qū)和熔體計量輸送區(qū)。螺桿的其他參數(shù)：螺旋升角、螺槽深度、螺棱寬度、螺桿與螺筒間隙、螺紋頭數(shù)和螺桿頭部形狀。1.1.2.螺筒螺筒的作用主要是導(dǎo)熱。螺筒上裝有加熱塊和冷卻風(fēng)機。螺筒的基本結(jié)構(gòu)：加料段的縱向溝槽、加料口及螺筒壁厚。縱向溝槽的作用是提高螺桿對塑料的推力，增加進料速率。加料口的設(shè)計要與物料的形狀相適應(yīng)，使加入的塑料能從料斗式加料器中自用流入螺桿而不中斷。螺筒分為整體式和分段式兩種。整體式的特點是長度大，機加工要求較高；在加工精度和裝配精度上容易得到保證；設(shè)置外加熱器不受限制，受熱均勻。但對加工設(shè)備的要求較高，技術(shù)要求也較高；內(nèi)表面磨損后難以修復(fù)。分段式的特點是機加工較容易；便于改變長徑比；適用于有縱向溝槽和排氣式擠出機。但難以保證各段的對中；法蘭連接處影響了螺筒加熱的均勻性。1.1.3多孔板多孔板用來支撐過濾網(wǎng)，同時與裝在其上的濾網(wǎng)一起使物料由旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動；阻止雜質(zhì)和未塑化的物料通過；增加料流的背壓。多孔板的結(jié)構(gòu)要與料筒裝配的對中性好，與螺桿頭部形狀吻合，物料通過后流速相同。 1.2傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，以帶動螺桿在螺筒中轉(zhuǎn)動的一組裝置，它由電機、齒輪箱、減速器等組成。擠出生產(chǎn)過程中要求傳動系統(tǒng)能平穩(wěn)地傳遞動力，要能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，要有良好的潤滑裝置和過載保護裝置。1.3加熱冷卻系統(tǒng)加熱冷卻系統(tǒng)由加熱塊和風(fēng)機組成，作用是對螺筒進行加熱和冷卻。1.4控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由測量和控制兩個部分組成，擠出機中的控制系統(tǒng)主要有溫度、壓力、速度和重量四種，它們分別對擠出機的加熱溫度、熔體壓力、螺桿轉(zhuǎn)速和加料量進行測量和控制，以保證擠出機按照工藝要求生產(chǎn)。2、 集料塊集料塊是安裝在擠出機和模頭之間的一個將從不同擠出機擠出的熔體集合在一起成一股熔體流的裝置。集料塊由選擇塞與調(diào)節(jié)塊組成，選擇塞的不同可以改變同一擠出機擠出的熔體流動速率，使同一層的橫向厚度分布均勻。集料塊中的流道必須很光滑且無死角，調(diào)節(jié)方便，能夠承受較高的壓力。通常情況下集料塊已調(diào)節(jié)適當(dāng)位置，不需頻繁調(diào)節(jié)。3、 模頭用于CPP薄膜生產(chǎn)的模頭一般為衣架式模頭，其流道形狀設(shè)計成衣架，這樣的設(shè)計彌補了中間和兩端薄膜厚度不均勻的問題。模頭可以說是薄膜生產(chǎn)的核心部件，其質(zhì)量的好壞直接影響到薄膜的質(zhì)量。（二）冷卻定型裝置冷卻定型裝置主要由流延/冷卻輥、制冷系統(tǒng)及風(fēng)刀、輔助裝置組成。冷卻定型裝置的主要作用是將從模頭流出的熔膜冷卻定型，使其具有所需的物理機械性能。它對薄膜的質(zhì)量影響很大，是CPP薄膜生產(chǎn)中的關(guān)鍵控制點之一。1、 流延/冷卻輥流延冷卻輥是流延薄膜生產(chǎn)中的關(guān)鍵部件，其直徑一般為400-1000mm，長度比口模寬度稍大。流延冷卻輥表面鍍有硬鉻，拋光至鏡面光潔度或具有一定粗糙度的霧面輥。熔融樹脂從模頭擠出流延到流延輥表面，迅速被冷卻后形成薄膜。流延輥依靠強制水循環(huán)冷卻，為了提高冷卻效果降低輥筒表面溫差，流延輥設(shè)計為夾套式，輥筒內(nèi)是空心的。為了便于介質(zhì)回流，夾套中間設(shè)有螺旋夾板。更先進的結(jié)構(gòu)為雙頭螺旋夾套形式，介質(zhì)進入輥筒分成兩個流道，一道從左端進入，沿螺旋槽向右流動；另一道從右端進入，沿螺旋槽向左流動。這樣的交叉流動，更加減少了輥筒表面溫差。流延冷卻輥通常帶有自動溫度控制系統(tǒng)來控制其溫度，2、 制冷系統(tǒng)3、 氣刀氣刀是吹壓縮空氣的窄縫噴嘴，是配合流延輥來對薄膜進行冷卻定型的裝置，其寬度與冷卻輥的長度相同。刀唇表面要光潔，寬度要均勻一致。通過氣刀的氣流是為了使薄膜緊貼流延輥表面，從而提高冷卻效果，產(chǎn)出較透明的薄膜。在整個寬度內(nèi)氣流速度要均勻，否則，薄膜的質(zhì)量將受到影響。氣刀的間隙一般為1-2mm，氣刀的角度也直接影響到薄膜的質(zhì)量，所以，氣刀對于流延輥的角度應(yīng)可以調(diào)節(jié)。4、 輔助裝置輔助裝置主要包括真空箱、定邊裝置、清潔輥等。真空箱是安裝在模頭和流延輥之間的一個負壓裝置，它利用真空原理把薄膜與流延輥表面之間的空氣抽去，提高薄膜的貼輥效果，避免薄膜與輥筒之間產(chǎn)生氣泡。同時，真空箱還有抽去熔融樹脂中揮發(fā)出的氣態(tài)物質(zhì)，減少其在流延輥表面的冷凝而污染薄膜。定邊裝置有高壓定邊針和氣針兩種方式，它們分別利用高壓放電和壓縮空氣將熔膜的兩邊壓在流延輥上，以減少其縮頸。清潔輥是壓在流延輥上的一支螺紋輥，它將薄膜壓在流延輥表面，進一步提高其冷卻效果，同時將冷凝在流延輥表面的析出物向流延輥兩端清潔，減少其對薄膜表面的污染。（三）測厚系統(tǒng)在高速連續(xù)生產(chǎn)過程中，薄膜的測厚必須使用非接觸式跟蹤自動檢測。目前大多數(shù)采用放射性同位素如射線或紅外線測厚儀。其原理是恒定輻射源發(fā)射的連續(xù)輻射流，經(jīng)過需要測量厚度的薄膜并射至輻射接收器。有些輻射被薄膜吸收，因而到達接收器的輻射強度減弱。輻射吸收量取決于薄膜材料的密度和厚度，若密度恒定，則輻射吸收量即為厚度的直接度量。測厚儀是由一個可以橫向勻速運動的掃描器和配合的檢測、放大、顯示、控制系統(tǒng)組成。掃描器沿橫向往復(fù)勻速移動測量薄膜厚度，將目標(biāo)值與真實值比較，在熒光屏上顯示出偏差、正負公差及平均值。測量所得的數(shù)據(jù)可以自動反饋至計算機進行處理，處理后自動調(diào)整工藝條件，使薄膜厚度保持均勻。（四）電暈處理機電暈處理是將高頻發(fā)生器產(chǎn)生的能量通過電極，在電極和電暈處理輥之間形成高壓電場，電極使逸出的電子加速，相互碰撞，將能量輸給空氣，并激發(fā)空氣分子產(chǎn)生發(fā)射光子，使空氣電離和分解，形成O3和氧化氮；同時，高能電子和離子轟擊塑料薄膜表面，使其鏈狀分子斷裂，產(chǎn)生自由基與空氣電暈產(chǎn)物發(fā)生氧化、交聯(lián)反應(yīng)，使薄膜表面產(chǎn)生極性基團，薄膜表面被激活，部分離子注入薄膜，使表面粗化，從而增大薄膜的表面張力，改良薄膜的印刷性能和粘合能力。電暈處理的強度是與電極的電壓高低和電極-電暈處理輥之間的間隙有關(guān)，電壓高、與電暈處理輥的距離小，電暈處理效果強；與薄膜-電暈處理輥之間是否夾入空氣有關(guān)，如薄膜與處理輥之間夾有空氣將會導(dǎo)致薄膜的背面也被處理；與電暈處理輥、電極表面清潔度有關(guān)，電暈處理輥表面很臟，會減弱電暈處理的效果。（五）偏擺裝置偏擺裝置由偏擺架和伺服電機組成，作用是消除厚度偏差累積，使收卷后的卷膜外觀平整。偏擺架在電機的驅(qū)動下做軌跡為平行四邊形的閉環(huán)運動，其結(jié)果使薄膜左右移動，以此來消除薄膜橫向上的厚度偏差累積。偏擺架的擺放一般是豎直的或者是水平的，位置在收卷機之前。（六）切邊回收系統(tǒng)由于從模頭流出的熔膜兩邊要發(fā)生頸縮，導(dǎo)致流延膜兩邊存在厚度極不均勻的部分，這一部分的寬度一般在30cm左右（模頭寬度）。為降低生產(chǎn)成本，一般在流延線上的收卷前將其切下后回收到中間層里。不同生產(chǎn)廠家的流延線的回收方式不同，有直接破碎后與新粒子一起混合加入，有將其粉碎后用旁路擠出的形式擠入主擠出機中，有在線造粒后與新粒子混合后使