聚丙烯产品设备工艺基础知识

聚丙烯产品设备、工艺基础知识单层平面挤出-拉伸塑料薄膜生产工艺流程图双向拉伸聚丙烯膜产品设备、工艺基本知识培训一、含义等基本概念性介绍1、含义：就是产品经过两个垂直方向进行拉伸。这种方法可以是管膜拉伸法，也可以使用平面双向拉伸法生产。管膜法是在吹塑泡管的同时，将薄膜进会纵、横双向同时拉伸：平面拉伸法是将聚合物熔体通过狭长机头与激冷辊等制成片材或厚片然后在专用的拉伸机内，同步或分步在垂直的两个方向（通常所说的纵向、横向）上进行拉伸，并经过各种处理（冷却、电晕、测厚等）制成的薄膜。这次主要介绍平膜法。2、品种：现可以实现平面双向拉伸的塑料品种很多，估计有十多种，主要品种有以下几种①聚丙烯（简称BOPP）②聚酯（聚对苯二甲酸二醇酯，简称BOPET）③聚酰胺（通常所说尼龙，简称BOPA）④聚苯乙烯（简称BOPS）⑤聚酰亚胺（简称BOPI）⑥聚氯乙烯（简称BOPVC）上述产品大量运用于包装，部分运用磁带，胶片等，目前只有BOPP、BOPET运用于电子类产品。3、性能：由于平面双几拉伸薄膜的性能好，其生产方法的发展速度要大大超过管膜拉伸法。①拉伸强度，弹性模量明显增加，一般比非拉伸薄膜强度高出3—5倍，但抗撕裂强度有明显下降。②使用温度的范围增大，耐寒、耐热性能提高③除有特殊要求，产品的形变量较小，热收缩性能好，一般可控制在3—5%以下④产品厚度均匀性好，且产品覆盖面广。聚丙烯可以生产2um以上产品，聚酯可生产0.5um产品。上述性能可以针对包装产品，同时也适用于电子产品，除上述之外，针对包装产品，双向拉伸平面法还可以有以下优势：⑤薄膜的透明度改善，表面光泽度提高⑥降低水、汽等渗透率⑦提高薄膜表面性能质量，如滑爽性，耐磨性等4、历史及现状（1）1935年，德国最先用此法生产，当时产品是BOPS（2）1958年提到发展，意大利一个公司最为有名，并申请了专利（3）我国自主研制并生产于1958年，引进第一条生产线是1968年，德国布鲁克纳（4）1988年引进第一条平面法的电工膜生产线（德国布鲁克纳），广东新会3.2m（5）现电工膜最快机械速度350m/min，辐宽6m，年产量5.6千吨包装膜最快机械速度450m/min，辐宽10m，年产量3.5万吨。（6）我国现共有各类平膜双向拉伸设备共计有120条左右。布鲁克纳6成，-------2成，DMT、多尼尔1成多，国产不足1成。二、工艺流图及各工序介绍（双向拉伸聚丙烯薄膜生产线）电工类(为了确保薄膜性能稳定，并能根据市场的需求及时改进产品质量。一般大型聚酯薄膜生产厂，几乎都使用自己公司生产的专用树脂。我国大部分生产厂主要以选购原材料加工为主。产品性能往往受到制约。聚丙烯通用性较强。)1．原材料：a.上述b.材料性能介绍①是聚丙烯均聚物、含有部分添加剂的母料。由于回收料流动性，链段发生较大变化，同时存在一定的污染，因此回收料是不允许再次使用的。②熔融指数。（聚酯称为特性粘度0.6—0.65，越大越粘）是材料流动性能指标，是材料在一定幅度，一定压力，每10分钟挤出量（g）数值越大，流动性能好，粘度就越小，使用范围在1.5—4.0左右。经过回收大约提高近一倍14—6）③等规度：是材料中等规结构分子在均聚物中的百分比。一般双向拉伸的要求在95%--97%。比较适合双向拉伸。电工类产品一般要求略高，96%以上，有时甚至要求达到98%。产品性能要好，但成膜性能要略差，由于无规体在聚合物中是起内部润滑作用，有利于均聚物定向，并有助于改善产品的其它一些性能，因此，存在一定的无规体是必要的。在聚合物聚合时有三种形态结构：等规体、间规体，无规体，间规体比例较小，甚至可以忽略。材料的主要性能取决于等规体无规体的比例。等规度对薄膜性能的影响主要表现方面：a.等规度越高，结晶速度越快，结晶比例越高b.等规度越高，机械强度越大④灰份含量作为电工产品，由于对耐压、损耗、耐久性等各方面苛刻的要求，灰份含量要求极低，一般在50ppm以下，但实际国外进口原材料能达到30ppm以下，甚至不是20ppm，国产比较好的材料也在100ppm以上，这主要体现几个方面：a.国产化需求一套系统、成本相对较高b.催化剂的使用c.催化剂的淬取。但如果这一指标达不到要求，产品档次难以达到一定的水准，难以得到提高。国内包装膜生产线原材料一般皆使用国产原材料。电工类产品只有极少厂家在生产低档次产品时使用。⑤添加剂：主要有抗氧化剂、热稳定剂、抗粘连剂，从含量上说，粗化膜抗氧化剂含量远远小于光膜产品的材料，粗化膜在1000ppm左右，光膜在4000ppm左右。⑥分子量分布：分子量重均分子量（）、粘性分子量（）、数均分子量（）平均值=7000—10000左右Q=/=4.0—5.0(3.0—6.0)数值越小越窄，拉伸强度高，但加工条件严格，易破膜数值越大越宽，低分子量组分相对增多，熔体流动性能提高易加工，成膜性能好，工艺条件可加宽，但拉伸强度受到制约，一般要求在4.0—5.5之间。⑦共聚物介绍（聚丙烯共聚物），为特殊产品设计开发共聚物是聚丙烯与其体气体聚合而成，主要共聚物是丙烯—乙烯混合气体聚合的二元共聚物，也有部分产品实现三元共聚，八元共聚等。作用：a.包装上，降低热封温度b.电工类产品，听说过，加快结晶速率⑧包装，25Kg，半吨，一吨⑨贮存，尽量避光、避水、防潮C设备介绍①叉车②输送设备、分筛（输送风送、真空、组合）③清洁设备④金属分离器⑤干燥PP一般吸湿性小，加之储存得当含水量较小，能控制0.03%以下PET吸收性强，需干燥⑥料色（料位显示器）2．挤出系统（1）设备一般设计由计量泵前压力P2在控制挤出机马达的转速，当P2下降，转速上升，反之P2上升，转速下降。来达到挤出量的均恒与稳定，以达到进入模头压力P4比较稳定。一般P2压力波动2Bar、P4、1Bar。当然这种状况在P3压力不太高的情况，效果较好，随着时间增长，精密过滤器前的阻力逐渐增大，P3上升，P4必然出现缓慢下降，这需要通过测厚系统的反馈来共同完成调整工作。为防止挤出机马达过载引起电机及螺杆损坏，挤出机电气与行动均有安全保护装置，如过流保护器，剪切销等。a.挤出机：喂料段、压缩段(塑化段、熔融段);均化段（计量段）：加料段，螺纹深度不变；压缩度：渐变；均化段：螺纹一般深度不变。目的：塑化原材料(挤出量较大的挤出机喂料段没有冷却水冷却)挤出量大小，均化效果主要取决于挤出机螺杆的直径与长度比（L/D30）但L/D过大，①树脂停留过长，易降解②螺杆自身重量增大，悬臂度加大，容易引起螺杆与料筒磨损b.计量泵（齿轮泵）是一种高精度的齿轮泵。齿轮被高精度红运系统带动。常用齿轮泵为外啮合二齿轮的泵。其输入量主要取决于齿形间隙与泵的转速，物料每转的泵出量是基本恒定的，驱动一般由直流电机或变频交流电动机传动控制。为进一步控制精度，有公司设计为三齿轮的泵（日本三菱公司）C过滤器1．粗过滤器a.作用：滤掉尺寸较大的杂质，延长精过滤器的使用时间及保护计量泵增加挤出机压力，有助于挤出机排气与塑化改变熔体方向，由旋转为直线方向b.孔径：一般较大，一般在50um左右，甚至可达到100um以上c.种类：碟式（圆盘状）、板式、管式（烛式）等2．精过滤器a.作用：聚合物进一步剪切，达到进一步塑化作用保证产品质量，提高薄膜成膜性b．孔径：以产品厚度规格及用途来决定电工类产品滤网孔径小，反之，则可以略大（3—5倍产品厚度）产品厚度薄，滤网孔径小，反之，则可以略大、一般，在条件允许情况下，过滤面积越大越好，这样可以使用时间较长，更换次数减少c.种类，与粗过滤器一致D熔融管线连接挤出系统各组成设备的部件，加热方式主要以油加热为主，内部有时配置静态混料器，其不需要额外空间、传动装置，消耗小，剪切作用小，熔体温升小，结构简单，无密封问题，可以使管内熔体不断分流混合（合管内熔体更加均匀，精度也进一步均匀。E模头（机头）（长缝型）是挤出片材的成型模具，（有的分类将其列入铸片单元），是决定铸片外形、尺寸最为关键的装置，按其内部流道的形式可分为鱼尾机头、支管式机头、衣架型机头和螺杆分配机头。内部结构设计目的要确保：①整个出口处熔体流速均匀一致，制品厚度均匀；②避免机头内部出现死角，避免熔体引起降解。1）鱼尾型机头优点：a.熔体停留时间短，降解少b.结构简单，易加工c.适用广泛缺点：a.整个截面流速均匀性差，中间快，两头慢b.两侧散热快，两侧熔体粘度相应较高c.由于内腔打张角不能过大，幅宽受到限制（500mm以下）2)支管式机头优点：（与鱼尾型相比）：a.可以稳定挤出和分配熔体；b.同样结构简单，易加工；c.可以生产大量的幅宽（3000mm）T式支管：熔料从中间进入I式支管：熔料从一头进入缺点：不太适合双向拉伸薄膜生产线原因：1）支管内物料压力分布均匀性差，进料口大，越远越小2）衣架式机头：综合上述两种机头的优点，片材幅度范围宽，是目前双向拉伸薄膜生产使用最广泛的一种机头。机头要求：a.熔体流道光滑，流线型Ra≤0.06umb.结构对称，加热均匀c.需定期清洗上述介绍是一般双向拉伸聚丙烯薄膜生产线控控制单元基本介绍，下面就本生产线的一些不同之处，向大家讲讲控制方法：速度、压力、等平均控制流程：1）主挤出机：直径φ150mm，辅挤φ114mm，电机目前没来，但一般应该是直流或交流变频2）过滤器：碟式，多层，主挤20多层，辅的10多层，每层孔径不一（电加热）3）连接块：分配器，将挤出机熔体通过该装置进入复合机头的每一层。4）机头：通过不同分配器，可生产ABA、ABB、BBB、BBA等类型产品。3.激冷辊及附片装置a.工艺说明:熔体离开机头后,借助于附片装置的外力作用,迅速贴在低温、高光洁度冷却的转鼓表。由于高温熔体和冷鼓及时进行热交换，熔体被快速冷却，当它脱离剥离辊时，就形成固体厚片。这个过程叫铸片过程。b.铸片单元装置：一般情况①激冷辊②冷却加热系统③传动系统④剥离辊⑤附片装置（气刀）⑥部分生产线另加铸片测厚⑦第一辅助收卷c.系统介绍1．方式①冷辊+气刀②冷辊+气刀+水槽③冷辊+静电吸附④多冷辊+气刀2．工艺电容薄膜由于需要表面一定的粗化。铸片要产生一些较大β晶体，生产时需提高冷辊的表面温度、降低冷却速率。温度越低，冷却速度快，结晶度下降，球晶小，均匀细密温度越高，冷却速度慢，结晶度上升，球晶大3．冷却流道：直线流道、螺旋流道4．辊筒表面要求高5．附片：单气刀、双气刀、气刀加热，静电吸附（真空）：a.为改善薄膜表面晶体结构b.气刀设置加热装置要求：铸片无纵横向条纹，无气泡本生产线附片采用的是冷辊+气刀，辅助气刀加热方式，冷辊水冷采用直线流道，有铸片测厚及第一辅助收卷，同时设置断膜紧急压辊装置。挤出工序及附片工序注意事项1）挤出系统达到设定温度后，需保持一定时间，方可开机2）在排料时，初期大家需离远一点，以免溅伤，必需接近工作时，要戴上防护面罩3）清洁模唇口，只能用专业的清洁工具4）只有在熔料完全干净、流速均匀、方可向后工作5）铸片一定要调好铸片测厚仪：a.方式X射线、β射线、红外线等多种形式，在生产线采用法国X射线b.目的①在开机之初可尽早调整，节约生产时间②可以与第二测厚仪呼应，更加分明判断产品厚度的均匀性c.控制可控制，可不控制，多尼尔、三菱公司设计一般采用，但第二测厚仪投入后便不使用，本生产线不投入控制4．双向拉伸系统有：逐次拉伸法（二次拉伸法）同时双向拉伸法（一次拉伸法）纵—横—纵三次拉伸法（不介绍）主要介绍：挤出的片材分别经过纵向、横向两次拉伸完成取向全过程的方法，一般皆采用先纵控后横控方式同步拉伸法：管膜法属于此类型，在吹胀的同时，进行了纵横两向拉伸能量消耗小。平膜法也有些类型，主要是夹具的设计很有讲究，由于薄膜在拉伸过程中不与任何辊筒接触，薄膜表面质量好，同时片材不会产生缩颈、厚薄均匀性也比较好控制，由于系统较复杂，设备制造成本高，较少采用，只有生产附加值特别高的产品才适用。BOPP厚度2—4um之间，BOPET0.5—1.5之间,超出上述界限，一般设备也能达到。（1）纵向拉伸：机器方向，简称MDO纵向拉伸是将片材进行加热后