關(guān) 莉，胡 斌，繆 江

（中國(guó)石油 獨(dú)山子石化公司研究院，新疆獨(dú)山子833600）

0 前言

S 1003是拉絲級(jí)均聚聚丙烯，產(chǎn)品綜合性能好，質(zhì)量穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于單絲、撕裂膜、打包袋、繩纜及片材等注塑領(lǐng)域。拉絲生產(chǎn)一般分為擠出、冷卻、分切、加熱拉伸、定型及收卷等步驟。拉絲生產(chǎn)過(guò)程中，擠出、冷卻溫度、加熱拉伸溫度及拉伸倍數(shù)等是影響制品性能的主要因素［1］。作者研究了平膜加工工藝條件對(duì)S 1003制品性能的影響，并確定ME 30／9100V3平膜機(jī)加工S 1003的最佳工藝參數(shù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

聚丙烯S 1003，拉絲級(jí)，熔體流動(dòng)速率為3.0 g／min左右，獨(dú)山子石化公司。

1.2 儀器及設(shè)備

流延膜機(jī)ME 30／9100V3，德國(guó)OCS公司。電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)LJ-2500，意大利CEAST公司。

霧度儀WGT-S，上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 性能測(cè)試

采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試薄膜的拉伸性能，按照GB／T 1040.3—2006進(jìn)行。

采用霧度儀測(cè)試薄膜的霧度，按照GB／T 2410—2008進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

ME 30／9100V3平膜機(jī)加工原理是，樹脂在擠出機(jī)中熔化后，通過(guò)T字型機(jī)頭狹縫擠出；再經(jīng)冷輥牽引、冷卻定型成為拉伸薄膜；最后經(jīng)卷曲輥收卷。通過(guò)分析，研究了機(jī)筒溫度、冷輥溫度、主機(jī)轉(zhuǎn)速和牽引速度等因素對(duì)制品性能的影響。

2.1 機(jī)筒溫度

機(jī)筒溫度決定了塑料的熔融狀態(tài)和塑料的黏度，從而影響熔料在整個(gè)加工過(guò)程中的流動(dòng)和冷卻。機(jī)筒溫度設(shè)定一般高于材料熔點(diǎn)50～130℃［1］。加工S 1003機(jī)筒溫度選擇185～245℃。機(jī)筒溫度對(duì)S 1003制品的拉伸強(qiáng)度、屈服應(yīng)力、霧度及斷裂拉伸應(yīng)變的影響，如圖1，2，3，4所示。加工條件：冷輥溫度20℃，擠出轉(zhuǎn)速20r／min，牽引速度與之匹配。

圖1 機(jī)筒溫度對(duì)S 1003制品拉伸強(qiáng)度的影響

圖2 機(jī)筒溫度對(duì)S 1003制品屈服應(yīng)力的影響

圖3 機(jī)筒溫度對(duì)S 1003制品霧度的影響

圖4 機(jī)筒溫度對(duì)S 1003制品斷裂拉伸應(yīng)變的影響

由圖1，2，3，4可見：在試驗(yàn)的溫度范圍內(nèi)，隨著機(jī)筒溫度的上升，S 1003膜片的拉伸強(qiáng)度和屈服應(yīng)力降低，霧度也顯著下降。分析認(rèn)為：在牽引作用下，有活動(dòng)能力的分子鏈進(jìn)行取向排列，溫度升高時(shí)，分子鏈活動(dòng)能力增強(qiáng)，有足夠能量進(jìn)行有序排列，取向程度和結(jié)晶能力均提高。但由于溫度升高，熔體與口模的溫差增大，冷卻速率增大，結(jié)晶程度不完善。綜合取向與結(jié)晶的影響結(jié)果，抗拉強(qiáng)度和屈服應(yīng)力均呈降低趨勢(shì)；而冷卻速率的增大，結(jié)晶的不充分有利于薄膜的透明度提高。

從試樣的塑化程度分析，低于215℃的試樣塑化不足，進(jìn)而導(dǎo)致膜片表面晶點(diǎn)較多，不利于扁絲生產(chǎn)過(guò)程中膜片分切和胚絲拉伸，所以對(duì)S 1003拉絲工藝來(lái)說(shuō)，機(jī)筒溫度的設(shè)置應(yīng)高于215℃。

2.2 冷輥溫度

聚丙烯屬結(jié)晶性塑料。冷輥溫度決定了塑料結(jié)晶度、制品的透明性等性能，并對(duì)其他的加工工藝條件也有影響。冷輥溫度對(duì)S 1003制品的拉伸強(qiáng)度、屈服應(yīng)力、霧度及斷裂拉伸應(yīng)變的影響，如圖5，6，7，8所示。加工條件：機(jī)筒溫度230℃，擠出轉(zhuǎn)速20r／min，牽引速度與之匹配。

圖5 冷輥溫度對(duì)S 1003制品拉伸強(qiáng)度的影響

圖6 冷輥溫度對(duì)S 1003制品屈服應(yīng)力的影響

圖7 冷輥溫度對(duì)S 1003制品制品霧度的影響

圖8 冷輥溫度對(duì)S 1003制品斷裂拉伸應(yīng)變的影響

由圖5，6可見：在試驗(yàn)的范圍內(nèi)，不同冷輥溫度下的膜片，其縱、橫方向上的拉伸強(qiáng)度、屈服應(yīng)力有一定差異，但沒有呈現(xiàn)顯著增加或降低的變化規(guī)律。分析認(rèn)為：冷輥溫度升高，冷卻速率下降，分子鏈更容易取向，結(jié)晶完善程度提高，容易形成較大的晶粒［2］。

由圖7，8可見：隨著冷輥溫度的上升，膜片縱向的斷裂拉伸應(yīng)變略有下降，霧度顯著增大。這是由于冷輥溫度升高，冷卻速率下降，則結(jié)晶度相對(duì)較高，因而透明性下降，斷裂拉伸應(yīng)變降低。這不利于后續(xù)扁絲生產(chǎn)過(guò)程中的高倍拉伸，同時(shí)易出現(xiàn)竹節(jié)絲等缺陷［3］。此外，從外觀上觀察：當(dāng)冷輥溫度超過(guò)30℃時(shí)，霧度急速上升。因此，S 1003平膜加工較適合的冷輥溫度為20～30℃。

2.3 擠出轉(zhuǎn)速

對(duì)于固定膜厚的PP膜片來(lái)說(shuō)，牽引速度和擠出轉(zhuǎn)速需相匹配的。擠出轉(zhuǎn)速影響制品的透明性、光澤性及膜厚的均勻性。擠出轉(zhuǎn)速對(duì)S 1003制品拉伸強(qiáng)度、屈服應(yīng)力、霧度和斷裂拉伸應(yīng)變的影響，如圖9，10，11，12所示。加工條件：機(jī)筒溫度230℃，冷輥溫度20℃。

圖9 擠出轉(zhuǎn)速對(duì)S 1003制品拉伸強(qiáng)度的影響

圖10 擠出轉(zhuǎn)速對(duì)S 1003制品屈服應(yīng)力的影響

由圖9，10，12可見：在試驗(yàn)的范圍內(nèi)，隨著擠出轉(zhuǎn)速的增加（牽引速度增大），膜片的縱向拉伸強(qiáng)度、屈服應(yīng)力增大，縱向斷裂拉伸應(yīng)變降低。這是由于擠出轉(zhuǎn)速增加，使得膜片受牽引方向的拉伸取向增強(qiáng)，因而拉伸強(qiáng)度增加，而斷裂拉伸應(yīng)變下降；橫向的拉伸強(qiáng)度、屈服應(yīng)力、斷裂拉伸應(yīng)變等變化不大。

圖11 擠出轉(zhuǎn)速對(duì)S 1003制品霧度的影響

圖12 擠出轉(zhuǎn)速對(duì)S 1003制品斷裂拉伸應(yīng)變的影響

由圖11可見：隨著擠出轉(zhuǎn)速增加，膜片的霧度增大。這是由于擠出量不斷增加后，膜片冷卻不足所致。此外，從外觀上分析：隨著擠出轉(zhuǎn)速增加，膜厚均勻性顯著下降。這是由于較快擠出轉(zhuǎn)速下擠出量不均現(xiàn)象加劇造成的。膜片冷卻不足，則結(jié)晶較完善，不利于后續(xù)扁絲生產(chǎn)時(shí)的高倍拉伸；而膜厚均勻性則與后續(xù)生產(chǎn)的扁絲線密度均勻性直接相關(guān)，因此，擠出轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高。綜合制品的力學(xué)性能和霧度考慮，S 1003平膜加工的擠出轉(zhuǎn)速控制在40r／min（牽引速度8.0m／min）左右為宜。

3 結(jié)論

（1）機(jī)筒溫度由185°C升高到245°C，膜片的縱向拉伸強(qiáng)度由75MPa降至45MPa。但機(jī)筒溫度低于230°C時(shí)，膜片的霧度過(guò)高，表面晶點(diǎn)較多，不利于膜片分切和扁絲拉伸，因此，機(jī)筒溫度的設(shè)置不宜過(guò)高或過(guò)低。

（2）冷輥溫度由10°C升高至30°C，膜片的霧度基本穩(wěn)定，保持在0.7%左右。當(dāng)冷輥溫度由30°C升高至50°C，膜片霧度猛增至7%，不利于扁絲生產(chǎn)過(guò)程中的高倍拉伸，因而冷輥溫度不宜過(guò)高。

（3）擠出轉(zhuǎn)速由20r／min增加至60r／min，膜片的縱向拉伸強(qiáng)度由50MPa升高至60MPa，但霧度也由0.7%上升至3.5%，膜厚均勻性下降，不利于扁絲生產(chǎn)過(guò)程中的高倍拉伸及扁絲線密度的均勻性，因而擠出轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高。

（4）使用 ME 30／9100V3平膜機(jī)加工S 1003時(shí)，工藝參數(shù)：機(jī)筒溫度230～245℃，冷輥溫度20～30℃，擠出轉(zhuǎn)速40r／min（牽引速度8.0m／min）左右。

［1］ 吳培熙，王祖玉，景志坤，等.塑料制品生產(chǎn)工藝手冊(cè)［M］.2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

［2］ 洪定一.聚丙烯——原理、工藝與技術(shù)［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2007.

［3］ 段為，朱衛(wèi)平，戴文利.塑料扁絲研究進(jìn)展［J］.塑料制造，2010（7）：65.