雙向拉伸塑料薄膜是在低于薄膜材料熔點、高于玻璃化轉變溫度（Tg）時，對厚膜或鑄片進行縱向和橫向拉伸，然后在張緊狀態(tài)下進行適當冷卻或熱定型處理或特殊的加工（如電暈、涂覆等）而制得的制品。雙向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜就是用這種方法制得的。 BOPP薄膜是包裝領域的重要產品，具有質輕、透明、無毒、防潮、透　氣性低、力學強度高等優(yōu)點，被廣泛用于食品、醫(yī)藥、日用輕工、香煙等產品的包裝，并大量用作復合膜的基材，有“包裝皇后”的美稱。雙向拉伸法是一種技術要求十分高的塑料成型加工方法，除需要具備性能良好的加工設備外，更重要的是要求生產人員能夠深入掌握PP的性能及加工條件對產品性能的影響，及時解決生產中存在的問題。 　　

1. BOPP薄膜的主要生產方法及工藝流程 　　

目前BOPP薄膜的生產方法主要有管膜法和平膜法。管膜法屬雙向一步拉伸法；平膜法又分為雙向一步拉伸和雙向兩步拉伸兩種方法。管膜法具有設備簡單、投資少、占地小、無邊料損失、操作簡單等優(yōu)點，但由于存在生產效率低、產品厚度公差大等缺點，自20世紀80年代以來幾乎沒有發(fā)展，目前僅用于生產BOPP熱收縮膜等特殊品種。雙向一步拉伸法制得的產品縱橫向性能均衡，拉伸過程中幾乎不破膜，但因設備復雜、制造困難、價格昂貴、邊料損失多、難于高速化、產品厚度受限制等問題，目前尚未得到大規(guī)模采用。而雙向兩步拉伸法設備成熟、生產效率高、適于大批量生產，被絕大多數企業(yè)所采用。 　　

2. 影響B(tài)OPP薄膜物理、力學性能的因素 　　

2.1 原材料性能 　　

工業(yè)化生產BOPP薄膜用主料的主要成分是PP。PP是一種典型的立體規(guī)整性聚合物，根據烴基在分子平面兩側的分布，可分為等規(guī)PP、間規(guī)PP和無規(guī)PP。等規(guī)PP和間規(guī)PP具有不同的結晶結構，等規(guī)PP是以均相成核的三維生長方式進行結晶，而間規(guī)PP主要以均相成核的二維方式進行結晶，形成了外觀尺寸不規(guī)則的小晶片，而且由于間規(guī)PP分子結構的規(guī)整度較低，使得間規(guī)PP具有較低的結晶速率和結晶度。研究表明，等規(guī)度越大，結晶速率越快，薄膜產品的屈服強度和表面硬度會明顯增大，而無規(guī)PP在聚合物中起內部潤滑劑的作用，并有利于聚合物定向，有助于改善薄膜的光學性能。 　　

目前，BOPP薄膜品種繁多，性能也差異很大，造成這種情況的主要原因是使用的原料和生產工藝不同。實踐證明，只有等規(guī)PP的質量分數為95%～97%，無規(guī)PP的質量分數為3%～5%的PP才適合生產BOPP薄膜，并且一般選用熔體流動速率為2～4g/10min的PP。另外，通過在PP薄膜的表面上共擠出一層或多層熔點較低的共聚物，可以擴大BOPP薄膜在包裝工業(yè)中的應用范圍。 　　

2.2 縱、橫向拉伸比 　　

拉伸比是一個很重要的工藝參數，無論是縱向拉伸比，還是橫向拉伸比，對BOPP薄膜的物理、力學性能都有重大的影響。在一定的溫度下，拉伸比愈大，PP分子鏈的取向度愈大。即薄膜的力學強度提高、模量增大、斷裂伸長率減小，沖擊強度、耐折性增大，透氣、光澤性變好。BOPP薄膜生產過程中的取向主要發(fā)生在縱向拉伸和橫向拉伸過程中，在經過縱向拉伸后，高分子鏈呈單軸縱向取向，大大提高了鑄片的縱向力學性能，而橫向性能劣化。進一步橫向拉伸后，高分子鏈呈雙軸取向狀態(tài)。 　　

隨著分子鏈取向度的提高，薄膜中伸直鏈段數目增多，折疊鏈段數目相應減少，晶片之間的連接鏈段逐漸增加，材料的密度和強度都相應提高，而斷裂伸長率降低。因此雙向拉伸可以綜合改善PP薄膜的性能。 　　

縱向拉伸比和橫向拉伸比的差異最終決定BOPP薄膜縱、橫向的物理、力學性能差異。如果縱向拉伸比和橫向拉伸比相差不大，兩個方向上的分子取向就沒有明顯的差異，BOPP薄膜表現出各向同性。為了生產縱向性能高于橫向性能的BOPP薄膜，縱、橫拉伸比的選擇相當重要，一般情況下，縱向拉伸比（4.5～5.5）小于橫向拉伸比（7.5～9.0）。BOPP薄膜的橫向拉伸是一個重要且復雜的過程，整個過程在一個連續(xù)的熱環(huán)境中進行。橫向拉伸過程具有多拉伸起始點，這主要是由橫向上的某些薄弱點、較高的橫向拉伸速率，以及薄膜中雜質、氣泡和外觀缺陷等因素造成的。多拉伸起始點易引起產品厚度不均勻。同時在橫向拉伸時，有“階梯拉伸”和“固有拉伸倍數”的問題。即在橫向拉伸過程中，在薄膜的橫向有若干個突然被拉伸到最大倍數的“階梯”點。隨著拉伸過程的進行，“階梯”逐漸向兩側擴展，直至在整個幅面上全部被拉伸。在BOPP薄膜生產中，拉伸程度必須達到“固有拉伸倍數”，即薄膜的縱向拉伸比和橫向拉伸比的乘積必須達到40左右。如果縱向拉伸比不足，拉伸后薄膜橫向出現許多“斑馬紋”或厚條道；如果橫向拉伸比不足，兩個邊部就會出現厚條道。 　　

2.3溫度 　　拉伸各區(qū)的溫度分布是影響B(tài)OPP薄膜拉伸取向、結晶的關鍵因素。溫度是通過聚合物粘度和松弛時間的作用來影響取向過程的。溫度升高，聚合物粘度降低，在恒定應力作用下，高彈形變和粘性形變都要增大，高彈形變增加有限，粘性形變發(fā)展卻很快，有利于聚合物取向。 　　

（1）在高于粘流溫度Tf或熔點（Tm）溫度拉伸時，聚合物的大分子活動能力很強，在很小的外應力作用下就會引起分子鏈解纏、滑移和取向，然而在高溫作用下，其分子的解取向速率也會加快，使有效取向度降低。 　　

（2）當溫度逐漸升高到Tg以上時，聚合物具有彈性，熱運動的能量克服了某些物理交聯點的牽制，使鏈段產生運動，但整個分子鏈尚不能移動。 　　

（3）當在Tg以下拉伸時，外力只能引起分子鏈伸縮、振動和鍵角的微小改變。塑料薄膜的拉伸溫度一般在Tg～Tm（或Tf）之間，具體溫度根據聚合物的性能決定。 　　

實踐證明，采用比較低的預熱、拉伸溫度或者拉伸后立即進行冷卻，是提高BOPP薄膜取向度、減小結晶度的有效方法。預熱溫度過高會導致PP形成球晶，薄膜透明性下降；而拉伸溫度過高，PP鏈段易于解取向，不但引起熱封性面層材料粘輥，而且大大降低BOPP薄膜的物理、力學性能。橫向拉伸區(qū)的溫度分布應力求均勻、穩(wěn)定，否則會影響B(tài)OPP薄膜橫向厚度的均勻性及拉伸的連續(xù)性。 　　

PP是結晶性聚合物，其最大結晶速率的溫度約為Tm的0.80～0.85倍，溫度越高（如在Tm附近）或越低（如在Tg附近），越難結晶。如果在拉伸過程中要防止預熱、拉伸時PP結晶度的急劇增加，選擇拉伸溫度時最好不要在其最大結晶速率的溫度區(qū)域，而選在結晶開始熔融、分子鏈能夠運動的溫度下，即在低于Tm25℃左右的溫度范圍內進行拉伸。 　　

3. BOPP薄膜生產中常見的問題及解決辦法 　　

在生產BOPP薄膜過程中所要實現的主要目標首先是在盡可能高速的前提下實現連續(xù)生產，其次是提高BOPP薄膜的性能，保證質量，再次是降低能耗。然而，在實際生產過程中，由于多方面的原因，BOPP薄膜出現各種各樣的問題，使生產目標難以實現。筆者針對生產中常見的問題，結合引進的法國DMT公司的8.2m BOPP薄膜生產線提出解決的辦法。 　　

3.1 鑄片常見的缺陷和解決辦法 

3.1.1 橫向條紋 　　

（1）大間距橫向條紋其產生原因主要有擠出熔體壓力不穩(wěn)、急冷輥轉速或溫度不均、風刀風量波動過大3點。其中第1點比較常見。造成壓力不穩(wěn)的因素有很多，最主要的一方面是生產線線速度提速過快，造成計量泵轉速迅速提高，而另一方面主擠出機螺桿轉速提高相對較慢，造成模頭吐料不足，壓力不穩(wěn)。遇到此類情況，最好適當延長提速時間，待線速度穩(wěn)定后，橫向條紋自然消失。還有一種比較常見的情況，就是原料因素。在各項工藝條件控制較好，經多次調整無明顯改善時，就要考慮更換原料。 　　

（2）小間距橫向條紋小間距橫向條紋在實際生產過程中并不常見，產生原因有4點：機頭的角度不適宜、風刀角度或風量不適宜、機頭附近氣流影響、急冷輥轉速不穩(wěn)?？蓮倪@4個方面加以解決。 　　

3.1.2 縱向條紋 　　在鑄片過程中，有時會看到擠出鑄片局部、固定位置處有連續(xù)縱向條紋。如果用這種鑄片來生產BOPP薄膜，將導致薄膜橫向厚度不均勻；收卷、分切薄膜外觀出現明顯的突起（暴筋）或縱向條紋。消除縱向條紋通常采取的措施有：①選用結構合理、質量好的模頭，保證唇口光潔，不得有任何機械損傷。②加強熔體過濾。③及時清除唇口上的雜物，做好機頭維護工作。④提高氣刀吹風的均勻性。⑤合理控制擠出各段溫度。⑥調整好機頭相對急冷輥的位置。 　　

3.1.3 兩邊翹曲 　　

該現象主要是由附片效果不好、鑄片過程中兩面溫差過大造成的。鑄片翹曲將影響薄膜的平整性，就PP來說，由于鑄片冷卻不均勻，結晶不均勻，直接影響薄膜的成膜性。鑄片邊緣通常向溫度較低的一面翹曲，因此在生產過程中可根據鑄片的翹曲情況判斷急冷輥面與水槽中冷卻水溫度的高低，進而考慮解決辦法。 　　

3.1.4 出現氣泡 　　

如果熔體中夾帶雜質，原料含水率過高，擠出溫度過高，物料加熱時間過長或者擠出機、過濾器中積存空氣或降解物等情況時，鑄片中就可能出現氣泡。在正常生產過程中如果出現氣泡，要仔細觀察氣泡形狀、顏色等，分析產生原因并加以解決。如果空螺桿開機擠出或更換新的熔體過濾器再次開機時，擠出機或過濾器中可能存有空氣或降解物，此時鑄片中一般會出現氣泡。這種問題一般通過充分排料就可以解決。 　　

3.1.5 邊緣不整齊 　　

鑄片邊緣不整齊可能是由于模唇兩端密封件損壞造成邊部漏料，也可能是壓邊系統不正常，或者是擠出熔體壓力不穩(wěn)。查明原因后要及時使用相應的方法解決，否則容易造成橫拉脫夾。 　　

3.1.6 其它缺陷 　　

在鑄片過程中可能還會出現鑄片內含有晶點、焦料、未熔料、結晶度不適宜、光澤度不良及出現鯊魚皮現象等缺陷。這些缺陷在工藝較成熟、技術水平較高的生產線上一般不會出現。 　　

3. 2拉伸破膜的原因及解決辦法 　　

在生產過程中，物料從鑄片到收卷，整個過程中都有可能破膜。通常，根據破膜位置把破膜分為橫拉前破膜、橫拉破膜、橫拉后破膜。 3.2.1 橫拉前破膜 　　

在鑄片或縱拉過程中生產條件發(fā)生了明顯變化、薄膜縱向厚度變化很大或鑄片出現很大缺陷時，使得鑄片在拉伸過程中局部拉伸應力超過了材料的允許承受應力，導致橫向破膜。不過橫拉前破膜在正常生產過程中很少見。 　　

3.2.2 橫拉破膜 　　

橫拉破膜在生產過程中最為常見。薄膜被高速橫向拉伸時最容易破裂。一般把橫拉破膜分為橫向破膜、縱向破膜和脫夾破膜3種類型。 

（1）橫向破膜 橫向破膜原因很多，具體可分為： 　　

①原料中含有性能差異較大的雜質（低分子物、油污等）。 　　

②鑄片上有明顯的橫向條紋、氣泡。 　　

③各種不明顯的橫拉前破膜因素進一步擴大（縱向厚度波動等），使局部區(qū)域應變過大。 　?、荑T片的結晶、取向狀況偏差過大。 　?、葸^濾器損壞，片鑄片雜質含量高。 　?、迿C頭漏料。 　?、咻伱鎵簜?。 　　⑧廢料、設備劃傷薄膜。 　?、釘D出、縱向拉伸溫度設定不當。 　　⑩烘箱頂部及風管上聚集的各種揮發(fā)物落到薄膜上。 　　

另外，鏈夾損壞也是其中一個重要原因。 　　

（2）縱向破膜 　　

如果出現縱向破膜，可以從以下幾個方面分析： 　　

①薄膜橫向厚度偏差過大。 　　

②縱、橫向拉伸比過大。 　　

③縱向拉伸時邊緣溫度過高。 　　

④縱向拉伸定型溫度過高，鑄片結晶取向不好。 　　

⑤鏈夾溫度過高。 　　

⑥橫拉烘箱內有廢料劃傷薄膜。 　　

（3）脫夾破膜 　　

脫夾主要從膜片、夾具和工藝3方面分析: 　　

首先，如果鑄片邊緣不好或者厚度偏差大，就容易造成脫夾。此時要及時調整鑄片工藝，把鑄片的缺陷消除。 　　

其次，如果在正常生產中出現脫夾，經人工復位后仍然脫夾，此時就要考慮設備原因，可能是有鏈夾損壞無法閉合，也可能是有廢膜掛在鏈夾上，或者可能是入口導邊器失靈。出現此種情況，要立即停機，并認真檢查。 　　

另外，薄膜橫向拉伸時預熱、拉伸溫度過低，入口張力不適宜等也會造成脫夾。

 3.2.3 橫拉后破膜（牽引、收卷破膜） 橫拉后破膜主要是由于設備故障或操作不當造成的。主要可以歸納為： ①牽引、收卷張力過大。 ②電暈電極與電暈輥間距過小，擦傷薄膜。 ③切邊切刀不鋒利，造成薄膜邊緣不整。 ④吸邊不及時。 ⑤薄膜包輥。 ⑥飛刀不合適，無法正常換卷等。

 3.2.4 預防破膜的基本原則 

 （1）嚴格按照要求及規(guī)定選擇使用原料。 

（2）定期檢修設備，確保設備處于正常工作狀態(tài)。 

 （3）制定合理的生產工藝。 

 （4）提高工作人員的技術水平及責任心。 

 （5）及時找出破膜原因，并制定合理的解決方案。 　　

4. 結語 　　BOPP薄膜生產技術進入我國不過幾十年的時間，但由于對世界工業(yè)發(fā)達國家先進生產技術、設備的積極引進，加上我國專業(yè)技術人員的努力研究開發(fā)，我國的BOPP薄膜生產已在世界BOPP薄膜生產中占據重要一席。目前，BOPP薄膜生產工藝已日趨成熟，BOPP薄膜市場保持相對穩(wěn)定，因此，在生產中及時解決問題，努力提高產品檔次、質量，已經成為各BOPP薄膜生產廠家共同關心的話題。