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01、茂金属聚乙烯薄膜的特点

茂金属聚乙烯是指用茂金属催化剂反应制得的聚乙烯材料,简称茂金属(mPE)。与普通的齐格勒-纳塔催化剂制得的LLDPE相比,mPE具有相对较窄的分子量分布以及较均匀的组成分布,因此所制得的薄膜强度高,纵横向强度均匀性好。由于分子量分布窄,低分子物含量极少,因此抗化学萃取和抗污染性能好,薄膜粘性低;同时不含有超高分子物,所以晶点较少。

mPE薄膜具有优良的物理机械性能,比如:抗穿刺,耐冲击,拉力高,撕裂好等特点。

mPE薄膜热封性能很好,起封温度低,热封温度范围宽,熔点峰值低,缩短了热封时间,密封性能好,渗漏断裂现象大大减少。

此外,mPE薄膜还具有食品包装需要的防潮、隔气、抗氧化、耐油、耐冻、耐蒸煮、耐化学腐蚀,无毒、无味、不影响食品营养成分,保持食品香味、印刷性能好、容易开口等特性,因此成为高性能包装薄膜常用的树脂材料。

一般性的LLDPE薄膜在油脂存在情况下易产生迁移、氧化,在碱、酸或者强力表面活性剂的作用下,热封焊缝往往会破裂,造成污染。而mPE薄膜具有传统的LDPE、LLDPE、PP、EVA等材质薄膜所不及的诸多优点,目前正在逐步取代一部分传统包装材料,它将以优异的性能在包装行业占据相当重要的地位。

02、选材与配方设计

由于mPE树脂在吹膜过程中对工艺、设备均有一定的要求,mPE薄膜生产成本受到制约。

在生产过程中,采用mPE/LLDPE共混挤出吹塑方法获得了性能优异的包装材料,降低了薄膜的综合成本,并使熔体粘度下降,传递给螺杆的扭矩减少,从而减轻驱动载荷,使大规模生产薄膜得以实现。

高性能包装膜的生产配比一般mPE为60%,LLDPE或者LDPE为40%时,其成本、生产工艺和性能达到较理想的状态。

03、高性能包装用茂金属薄膜的生产工艺控制

茂金属聚乙烯树脂由于其特殊的分子量分布以及组成分布,决定了该聚合物的加工工艺甚至加工设备与传统材料有所不同。在茂金属薄膜的生产过程中,必须保证设备的正常运行和严格控制好工艺条件,以达到稳定产品质量的目的。

1.生产工艺流程:茂金属聚乙烯薄膜的生产工艺与普通聚乙烯薄膜工艺基本相同,但工艺条件控制有所区别。工艺流程大致如下:配料-搅拌-挤出-吹胀-冷却-电晕-牵引-收卷-检验-包装。

 

2.吹塑工艺控制:由于目前茂金属聚乙烯树脂价格高于普通聚乙烯树脂,为降低成本,采用mPE与通用级LLDPE或者LDPE树脂混合使用。

当原料计量进入挤出机加料段时,树脂处于熔融阶段,粘度陡然增大,通过螺杆传递扭矩,驱动电动机电流上升。如果控制不好会造成停机或者其他现象出现,机内物料的温度也随之上升,熔体出口模时造成牵引不平稳,出现破膜、断膜、膜泡不稳定,进而影响薄膜的幅宽和厚薄均匀性。

如果降温,则薄膜塑化不好、晶点多、透明度差,薄膜的力学性能下降,膜质较硬,且粗糙。与其他薄膜复合时出现局部收缩、脱层、热封效果差等一系列问题。

因而mPE吹塑工艺最好遵循:低-高-中-中温区挤出工艺的规律,从而使熔体塑化均匀,出料平稳,牵引,收卷正常。这样,在加料段应当保持低温,以确保送料及时和强大的推力;在压缩段应迅速升温,使树脂提前熔融,减少熔体因粘度增大而产生的超扭矩反应;熔体进入均化段应采用降温的办法,便于转移更多的热量积累,使物料处于平稳的粘流状态,保证熔体均衡通过滤网,形成稳定的管膜,杜绝熔体破裂现象,为后面的牵引、冷却打好基础。

冷却也是mPE薄膜加工中很重要的一环,由于mPE树脂熔体挤出温度比传统LLDPE高而结晶温度又比LLDPE低,及时转移熔体热量尤其重要。应采用双层风环及时散热以满足工艺要求。适宜的吹胀比有助于膜泡冷却,提高薄膜的均衡取向,也保证薄膜厚薄的均一性。在mPE薄膜的生产过程中吹胀比保持在1.8-3.5之间为佳,霜线高度应控制在2D(D为机头口模直径)左右,薄膜的综合质量得以保证。

3.设备的要求:茂金属聚乙烯树脂在进入挤出机后物料从受挤压到熔融,物料进入熔融中期时熔体粘度陡增,物料的摩擦力增大,造成螺杆扭矩增大,产生压力传递,挤出机的驱动部分承受很大载荷,使主机电流升高,因而在设备选型时,必须选择驱动功率能足够承受生产中出现的扭矩及载荷的设备。在生产过程中,控制合理的工艺条件也可在一定范围内改善主机承受的载荷,确保生产正常进行。

挤出机螺杆长径比选择也是mPE薄膜生产设备的一个关键,选择螺杆的长径比合理可生产优质的mPE薄膜,同时也能保证生产能力的实现,从而减少浪费获得一定的收益。目前对茂金属聚乙烯薄膜加工要采用的螺杆技术参数看法并不一致,但挤出机螺杆应有足够的挤出压力,使螺杆在压缩段具有足够的剪切作用;进入均化段后又须减少剪切,使熔体松弛,并迅速转移热量,快速出模以稳定生产能力。一般螺杆长径比选择在25:1–32:1之间才能保证mPE薄膜的产量及产品质量。

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