三層共擠聚烯烴熱收縮膜(POF)的加工及應用

塑料2003年32卷第5期三層共擠聚烯烴熱收縮膜( P0F )的加工及應用三層共擠聚烯烴熱收縮膜(POF)的加工及應用林詠波(廣東金明塑膠設備有限公司廣東汕頭515064 )摘要采用PP作為內外層材料LLDPE作為中層材料,經(jīng)三層共擠吹塑形成第一膜管第一膜管經(jīng)過(guò)加熱后進(jìn)行吹脹拉伸形成第二膜泡制得三層共擠聚烯烴熱收縮膜( POF )。研究了POF的加工工藝并進(jìn)行產(chǎn)品性能測試結果均符合包裝要求。具有極高的收縮率和其它類(lèi)型的熱收縮不能比擬的性能應用范圍特別廣泛。關(guān)鍵詞三層共擠環(huán)保型聚烯烴熱收縮膜;雙泡管膜法高彈態(tài)拉伸比吹脹比;收縮率中圖分類(lèi)號:TQ320.721文獻標識碼 A文章編號 :1001 -9456( 2003 )05 -0070 -04.Processing and Application of Three Layer Coextruded Polyolefin Heat Shrinkable Film( POF )LIN Yong-bo( Guangdong Jinming Plastics Equipment Co. Ltd. Shantou 515064 ,China )Abstract [ WT ]Using PP as the inner and outer materials ,LLDPE as the middle material ,thethree layer coextruded polyolefin heat shrinkable film with the double bubble system were formed. Thepolymers were extruded and immediately chilled by water to get the primary tube. Then it was inflatedandelongated quickly to create the main bubble after being enough heated up. The manufacturing tech-nique was studied and the performance of the POF was tested. The results met the requirement of thepakaging. The POF had very high shrinkage ratio and excellent performance that was beyond thereach of other shrinkable film. .Key words three layer coextruded ,environmental protection ;polylefin heat shrinkable film ;POF ;doublebubble system ;high elasticity ;stretch ratio ;blow ratio shrinkage ratio前言.( 3 )焊接性能好強度高適合手動(dòng)、半自動(dòng)、高速三層共擠聚烯烴熱收縮膜(POF)是近年來(lái)出現的和全自動(dòng)包裝;新型熱收縮包裝材料是-種環(huán)保型包裝材料。20 世(4)耐寒性好,-50C以下不脆裂;紀90年代初源于意大利,目前在歐美等發(fā)達國家,(5)環(huán)保無(wú)毒符合美國FDA及USDA標準適用POF已得到廣泛的應用,并迅速成為國際上熱收縮包食品包裝。裝膜的消費熱點(diǎn)。近幾年國內公司先后引進(jìn)設備和現階段在國內塑機行業(yè)中廣東金明塑膠設備有技術(shù)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)此類(lèi)薄膜,不但暢銷(xiāo)國內市場(chǎng)還出口限公司率先自行研制開(kāi)發(fā)出與國外先進(jìn)水平相同的三到國外。該產(chǎn)品具有如下特點(diǎn)" :層共擠POF吹塑機組。該機組采用雙泡管膜法成型( 1 )透明度高光澤性好,充分展示包裝物外觀(guān)，技術(shù)生產(chǎn)PP/PE/PP三層共擠POF。下面以三層共擠提高檔次;聚烯烴熱收縮膜的收縮機理、使用原料、生產(chǎn)設備、加( 2 )收縮率高達75% ,韌性好，適應性好使用安工工藝|中國煤化工紹,并展望POF的發(fā)全耐揉搓;展前景MHCNMHG收稿日期2003 -06 -26作者簡(jiǎn)介林詠波( 1973 - )男山東建材工業(yè)學(xué)院高分子材料專(zhuān)業(yè)畢業(yè)現任廣東金明塑膠設備有限公司工藝分部主任。一70塑料三層共擠聚烯烴熱收縮膜( POF )的加工及應用2003年32卷第5期1三層共擠 POF的熱收縮機理2]及應用過(guò)程中不會(huì )產(chǎn)生有毒氣體及異味。使用前需高聚物的物理狀態(tài)有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。將原料和助劑在高速攪拌機中混合充分。當高聚物處于高彈態(tài)時(shí)受外力作用發(fā)生強迫變形,即3主要設備(廣東金明塑膠設備有限公司制造)分子沿作用力方向產(chǎn)生取向排列,此時(shí)將高聚物驟冷(1 )擠出系統:擠出機三臺(內、外層螺桿到玻璃化溫度下分子取向被凍結”,如果再將其加φ40mm中層螺桿φ65mm )三層共擠錐面疊加機頭。熱分子產(chǎn)生熱運動(dòng)強迫變形消失分子恢復原來(lái)狀(2 )第-膜泡成型系統冷卻水環(huán)、第一膜管 定型態(tài)則產(chǎn)生收縮。裝置、張力控制裝置、第一牽引裝置。2原材料的選擇( 3 )第二膜泡成型系統:第二牽引裝置、紅外線(xiàn)烘三層共擠POF的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是配方可以在較大范箱裝置(德國元件進(jìn)口)精密溫度控制裝置(調功模圍內調整對于要求收縮率不同的制品可以通過(guò)改變塊)紅外線(xiàn)測溫裝置(美國元件進(jìn)口)膜泡外冷裝其層次結構或選用不同的原材料，以滿(mǎn)足市場(chǎng)要求這置。里著(zhù)重探討三層共擠熱收縮膜。(4 )旋轉收卷裝置( 雙剖雙收):第三、四牽引裝三層共擠POF的主要結構組成:置、張力控制裝置、間隙卷取裝置。外層PP/中層PE/內層PP4三層共擠POF的生產(chǎn)工藝過(guò)程及溫度控制一般的 PP采用二元或三元共聚聚丙烯,MI 在3g/三層共擠POF以L(fǎng)LDPE和共聚PP為主要原料,10min ~ 6g/10min的拉伸級樹(shù)脂,如3C37、5C37共聚添加必要的助劑加工成型。與傳統的共擠吹塑加工工PP和均聚PP的選用可獲得不同收縮率的制品。PF藝不同它采用了雙泡管膜法成型工藝4?？刹捎梅肿恿糠植驾^窄的LLDPE,如2045AC3]。此物料通過(guò)擠出機熔融塑化進(jìn)入錐面疊加機頭經(jīng)外,一些C6-LLDPE或茂金屬線(xiàn)性聚乙烯材料正逐步過(guò)外冷水環(huán)和第-膜管定型裝置形成第-膜管再經(jīng)應用到POF中使POF的性能更多樣化,應用領(lǐng)域更過(guò)加熱進(jìn)行拉伸吹脹形成第二膜泡進(jìn)入旋轉收卷裝廣闊。此外還需要添加爽滑劑、抗粘劑、抗靜電劑等。置收卷成膜卷。其工藝流程如下:以上所有原料均為環(huán)保無(wú)毒型材料在生產(chǎn)加工共聚PP+助劑PE+助劑>|錐面疊加機頭]- >.第一 膜管]- ,泠卻- >|第一牽引- >|張力裝置- >.第二牽引- -預加熱- ,|共聚PP+助劑-仁次吹脹}- ,冷卻- .第三牽引→切邊、剖邊]- .|第四牽引-張力控制- ,卷取-定型對原料加工的過(guò)程中,內(外)層擠出機、中層擠出機、機頭、烘箱區域的加工溫度曲線(xiàn)分別見(jiàn)圖1、2、370和4所示。165 t165包16016155剪1550區二區I三區四區換網(wǎng)區二區三區四區五區換網(wǎng)內(外)層擠出機中層擠出機圖1內(外)層擠出機的溫度曲線(xiàn)圖2中層擠出機的加工溫 度曲線(xiàn)當改變配方或擠出量時(shí)需調整加工溫度烘箱中5拉中國煤化工的溫度設定必須使膜管在拉伸吹脹區達到拉伸溫度在:MYHCNMHG拉伸比和吹脹比是極.(材料的高彈態(tài))。另外烘箱中溫度的設定隨膜管厚重要的參數,直接影響第二膜泡成型的穩定性和制品度、原材料及拉伸速度的變化而變化。的收縮率。在這里采用較高拉伸比和吹脹比( 5~6 )來(lái)獲得較高收縮率的制品。-71一塑料2003年32卷第5期三層共擠聚烯烴熱收縮膜( P0F )的加工及應用15μm、19μm、25μm。制品的寬度根據需要可分切為165300mm、500mm、600mm等規格。1606.2 三層結構比例155 IPP! LLDPE/PP= 15/70/15 ,根據包裝需要各層比.例可作調整。-區二區三區口模區機頭6.3制品的收縮性 能圖3機頭區的加工溫 度曲線(xiàn)以19μm的POF作試驗結果如下:120 t( 1 )不同方法測定的熱收縮率(見(jiàn)表1 )110表1 不同方法測定的收縮率R1100項目方案1方案2縱向收縮率/%55590橫向收縮率/%58注:方案1取100mm x 100mm樣品置于烘箱中;區二區三區四區五區六區七區八區方案2取100mmx100mm樣品置于甘油中;烘箱T= 120C加熱時(shí)間1min。圖4烘箱的溫度曲線(xiàn)( 2 )收縮率的變化曲線(xiàn)[5]拉伸比、吹脹比與制品厚度的關(guān)系:取100mmx100mm樣品置于不同溫度的甘油中,( 1 )吹脹比=制品膜泡直徑膜管直徑;(2 )拉伸比=第三牽引輥拉伸線(xiàn)速度/第二牽引其收縮率的變化如圖5所示。輥線(xiàn)速度;9( 3 )制品薄膜厚度=膜管厚度(拉伸比x吹脹比);號( 4 )收縮率大小受到原料、工藝溫度、拉伸比、吹最30脹比的影響,-般高收縮率MD/TD(縱向/橫向)多為45%~68%。070901101301506制品及其主要性能溫度/C圖5 POF 的收縮率隨溫度的變化曲線(xiàn)6.1制品規格根據不同的用途可生產(chǎn)出不同規格的制品,-般耐寒性制品厚度范圍為12μm ~ 30um ,常用的厚度有12μm、三層共擠P0F在- 50°C以下保持柔軟,不發(fā)生脆裂適合于在寒冷環(huán)境下運輸和儲存。s.5物理性能(見(jiàn)表2)6]表2三層共擠POF的物理性能密度/( g/cm3 )厚度/μm收縮率/%( 120C )拉伸強度/MPa斷裂伸長(cháng)率/%測量值0. 916縱向55橫向58縱向105橫向1009C6.6衛生性能而PVC密度大較厚20μum )因此單位面積成本高。三層共擠POF所采用的材料都是環(huán)保無(wú)毒型材( 2)物理性畢mp廈府均勻、質(zhì)薄、透明度好、收中國煤化工業(yè)料在加工和使用過(guò)程中衛生無(wú)毒符合FDA標準,可縮率高:0HCNMHG包裝棱角柔軟，安全適用于食品包裝。耐低溫,兒收mui以心冷發(fā)脆易破損。6.7 POF與PVC熱收縮膜對比(3 )加工性能:POF不粘刀易加工適用于快速(1)成本POF密度小厚度薄其單位面積成本低;自動(dòng)包裝,而 PVC易粘刀作業(yè)不便。- 72塑料三層共擠聚烯烴熱收縮膜( POF )的加工及應用2003年32卷第5期( 4 )環(huán)保性能:POF是無(wú)毒環(huán)保型材料,而PVC加著(zhù)占市場(chǎng)較大份額的PVC熱收縮膜正逐步被淘汰,工時(shí)有異味和有害氣體產(chǎn)生。POF開(kāi)發(fā)的潛力巨大。展望21世紀,隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā).7三層共擠 POF應用及發(fā)展前景展人民生活水平的提高,促使產(chǎn)品對包裝要求的進(jìn)--三層共擠POF的用途十分廣泛,市場(chǎng)廣闊,以其步提高。我國加入WTO后與國際市場(chǎng)接軌大量出口優(yōu)秀的性能及環(huán)保無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn),受到世界上發(fā)達國家商包裝的要求逐步提高,以及國內超市發(fā)展對貨架商的廣泛認可基本上取代了PVC熱收縮膜成為主流產(chǎn)品包裝的要求逐步提高對三層共擠POF的需求量將品。在我國,隨著(zhù)POF生產(chǎn)線(xiàn)的引進(jìn),POF 立即在以迅速增長(cháng)。另外隨著(zhù)POF加工技術(shù)、產(chǎn)品性能的進(jìn)上應用領(lǐng)域成為塑料包裝行業(yè)供不應求的高附加值產(chǎn)-步提高我國生產(chǎn)的POF將參與國際競爭打入國品之一。伴隨著(zhù)技術(shù)的提升工藝的完善產(chǎn)品的功能外市場(chǎng)并將成為另一個(gè)市場(chǎng)增長(cháng)點(diǎn)?？梢灶A見(jiàn)三層.開(kāi)發(fā)更加齊全必將進(jìn)一步促進(jìn) POF快速發(fā)展。主要共擠系列熱收縮膜的市場(chǎng)前景是非常廣闊的。應用在以下方面:參考文獻:(1)食品、飲料、藥品、保健品;[1]曾兆華. 環(huán)保型聚烯烴熱收縮膜的開(kāi)發(fā)與應用展望J](2 )文具、化妝品、工藝品及日用化工產(chǎn)品、玩具;塑料加工2001 (6)7-9.(3 )書(shū)報、音像制品;[2] 吳培熙王祖玉.塑料制品生產(chǎn)工藝手冊M]北京:化學(xué)工業(yè)出版社(第二版) ,1996.(4)電器元件、機器;[3] 張知先.合成樹(shù)脂與塑料牌號手冊(上冊M ]北京化( 5 )適合超市商品包裝、貨架存放。學(xué)工業(yè)出版社(第二版) 2000. 10.8結語(yǔ)我國生產(chǎn)POF始于20世紀90年代中期,目前國[4] 鄧瞬揚王強朱普坤.新型塑料薄膜M ]北京中國輕工業(yè)出版社,1996. 6.內有10余條POF生產(chǎn)線(xiàn)全部為進(jìn)口設備,設計生產(chǎn)[5]溫紹國. 聚烯烴熱收縮膜收縮曲線(xiàn)的測定及其應用研究能力約2萬(wàn)噸而實(shí)際產(chǎn)量還不到70%。雖然國內在[J]塑料包裝2001 (3)14-17.三層系列POF的應用還處于初步階段但每年的需求[6] 卜春賢.塑料實(shí)用性能實(shí)驗手冊[ M]上海上?？茖W(xué)技量已近3萬(wàn)噸,還有一部分的POF依賴(lài)進(jìn)口,現在每術(shù)出版社,1988.2.年國內POF的需求量正以12%~15%的速度遞增隨.(本文編輯SxQ )(上接77頁(yè))6結束語(yǔ)膜料坯(在未經(jīng)吹脹及風(fēng)環(huán)冷卻情況下獲得的料坯)通過(guò)計算機輔助設計可以模擬出螺旋芯棒的幾何的厚度公差范圍進(jìn)行比較假定沿料坯縱向無(wú)厚度公結構參數對模頭漏流分布的影響選擇合理的芯棒幾差對于設計的這個(gè)機頭(口模間隙為1. 5mm ),其管何結構參數從而設計出分配效果好的螺旋芯棒式機膜料坯的厚度變化范圍在1.47mm~1.71mm之間,相頭。盡管螺旋機頭理論計算和實(shí)測值存在誤差但仍對于平均厚度1.56mm而言料坯的厚度公差范圍為可以看到實(shí)測的厚度變化范圍比理論計算結果小很-7.14% ~8. 02%。從結果來(lái)看,實(shí)測的厚度公差范多。雖然目前還找不到適當的關(guān)系式來(lái)說(shuō)明理論計算圍低于理論計算的變化范圍。這種計算誤差主要是因與實(shí)際結果之間的關(guān)系,但是通過(guò)正確的理論設計減為對于物料mLLDPE而言其熔體流動(dòng)指數與剪切速小制品厚度公差的趨勢是可以掌握的。因此通過(guò)計率有關(guān),而熔體通過(guò)螺旋分配系統時(shí)又處于一個(gè)廣泛算機計算來(lái)正確選擇機頭設計參數是---個(gè)可行的比較的剪切速率變化范圍之中這就使取定的熔體流動(dòng)指好的方法。數在實(shí)際上已不再是一個(gè)常數而是一個(gè)實(shí)際變數這一變數隨剪切速率的降低而降低,當其他幾何因素已[ 1 ] W Tubular. Film and pipe extrusion moulds with spiral確定后熔體流動(dòng)指數的降低使純軸向流量的分布曲spreade[ I 1. German Plastics 1976 66(4)3-5.線(xiàn)變得較為平坦從而減小了厚度變化范圍。另外對中國煤化工塑料機械設訊M]北京:理論計算的-些假設也會(huì )造成理論計算與實(shí)測的誤YHCNMHG差。除此之外由于理論計算只限于分流器部分在分[ 3 ] B Procter. Analysis for extrusion die desigr[ C ] SPEAnu Tech Conf'27 ,1971 211 -218.流器部分到口模之間的緩沖槽還會(huì )對厚度公差的減小(本文編輯SXQ)產(chǎn)生-定的影響。.--73一