流延法生产CPP聚丙烯薄膜.docx

流延聚丙烯薄膜生产工艺

流延薄膜 (Cast film)是通过熔体流延骤冷生产的一种无拉伸 、非定向的平挤薄膜膜 。与吹膜相比，其特点是生产速度快，产量高，薄膜透明性 、光泽性、厚度均匀性良好 ，各向性能平衡性优异。同时，由于是平挤薄膜，后续工序如印刷 、复合等极为方便 ， 因而广泛的应用于纺织品、鲜花 、食品 、 日用品的包装 。

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。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。

流延聚丙烯薄膜(CPP)是以流延未经取向的生产工艺而制成的薄膜，符合GB/T 27740-2011国家质量监督检验检疫总局标准，其具有生产能力大，厚薄均匀性好，透明度高，尺寸稳定，热封性能好等特点而被广泛的应用于塑料复合软包装领域。

流延聚丙烯薄膜经印刷、制袋后可单独用于食品、服装、卫生纸巾、鲜花等等的外包装。除此之外，由于其优良的透明性、低的热封温度，也可以作为各种复合膜的基膜使用，如：与PET薄膜、BOPP薄膜等进行复合，用于包装快餐类产品、茶叶等；与阻隔性树脂EvoH、PA、PVDC等通过粘合剂复合，来包装含油脂或汤汁类的食品。其它如高温、中温蒸煮膜，金属化膜即真空镀铝膜等也是其重要的应用领域。典型的薄膜性能见下表。

表：CPP薄膜性能

CPP薄膜生产工艺

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。

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。流延薄膜简易生产流程图如下：

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0.15mm，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驰和跑偏现象，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驰、跑偏现象。因此，张力大小应适中，并控制张力恒定。

多层复合CPP膜

流延聚丙烯薄膜(CPP)的生产有单层流延和多层共挤流延两种方式。

单层薄膜主要要求材料低温热封性能和柔韧性好；多层共挤流延膜一般可分为热封层、支撑层、电晕层三层，在材料的选择上较单层膜宽，可单独选择满足各个层面要求的物料，赋予薄膜以不同的功能和用途。

所用材料，有均聚聚丙烯、二元无规共聚聚丙烯和三元无规共聚聚丙烯。热封层因要进行热封合加工，要求材料的熔点较低，热熔性要好，热封温度要宽，封口要容易：支撑层对薄膜起到支撑作用，增加薄膜的挺性，同时降低成本；电晕层要进行印刷或金属化处理，要求有适度的表面张力，树脂中对助剂的添加应有严格的限制。材料典型性能见下表。

表：CPP专用料典型性能
 多层共挤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，这一类称为通用型，结构是共聚PP/均聚PP/共聚PP。用于金属镀的CPP，要求产品表面对蒸煮金属（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，这种多层膜称为金属化型（镀金属）CPP膜，其结构亦为共聚PP/均聚PP/共聚PP。

用于蒸煮的二层共挤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。包装烧鸡、烧排骨和果酱、饮料需121～135℃高温杀菌的三层共挤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，还有共挤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/EA；PP/粘合剂/EVOH/粘合剂/共聚PE；PP/粘合剂/EVOH/粘合剂/EVA；PP/粘合剂/EVOH/粘合剂/PP。一些典型的三层共挤流延膜性能列于表2。

CPP膜原料

CPP膜生产要选用专有牌号的树脂，一般要求熔体流动速率（MFR）为6～12g/10min的树脂，有一定熔体流动性，如上已述，流延生产树脂有PP均聚物和PP共聚物，PP共聚物特点是低温下仍具有优良的冲击强度，热封性好。
对三层共挤CPP的各层原料要求如下：

（1） 电晕处理层（电冲击层）    MFR为6－12g/10min

用作复合基材的三层共挤CP膜，为了提高其对油墨的粘着牢度以及与其他材料的复合强度，必须对它进行电晕处理。利用高频发生器（H1F1G）产生的大量等离子气体及臭氧与聚烯烃表面分子直接或间接作用，使其表面分子链上产生羰基和含氨基团等极性基团，并粗化其表面，同时还能除去油污、干燥水气和尘垢。为满足印刷和复合的需要，表面润湿张力达到318×1024N/cm就可以了，但是薄膜成型后总是要搁置一段时间才投入下道工序，在这段时间内表面润湿张力将会有所衰减，特别是头十天内，衰减速度较快。为了抵销上述衰减，要求初始的表面润湿张力值必须达到414×1024～418×10－4N/cm。当然表面润湿张力值不能处理得过高，否则薄膜表面因氧化过度而发脆，造成机械强度下降。表面润湿张力的下降幅度与树脂中低分子添加剂的含量有直接关系。低分子物越多，表面润湿张力的下降幅度越大。据报道，当润湿剂含量大于2000μg/g时，表面润湿张力在一周内衰退得很快。润湿剂含量控制在800～1200μg/g以内时，情况就大为好转。综上所述，对电晕处理层原料的要求是：既要有一定的抗粘连性，又要严格控制低分子物的含量。

（2）中间层（芯层）   MFR最佳为6～10g/10min。

   芯层首先要有出色的刚性，所以芯层大多使用均聚物制成。三层共挤CPP膜的芯层，其重量占全部膜重的60％～70％。刚性是否达到要求，直接关系到后道工序能否顺利进行。其次三层共挤CPP膜的良好光学性能（低雾度、高光泽度）也主要取决于芯层。总之，CPP薄膜的优越性能基本上靠芯层来体现，芯层的加工条件是最为苛刻的。

（3）热封层（非处理层）    MFR为6～12g/10min。

    除了滑爽性、抗粘连性、析出量少、挥发成分少等特性外，热封层首先要具备良好的热封性能。如前所述，多层共挤CPP薄膜可分为蒸煮型和非蒸煮性两种。蒸煮型又分为两种：一种是用于100～120℃蒸煮，原料用无规共聚物；另一种用于120℃以上蒸煮杀菌，原料必须用三元共聚物。由此可见，一般的无规共聚物并不能满足CPP热封层的全部要求，而开发三元共聚物才具有较强的竞争力。

CPP膜应用和发展

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袋为主要市场，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。金属蒸煮膜在农作物、小产物、蓄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。