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BOPP膜专用料产品质量下降原因分析及解决对策

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  摘 要:湛江东兴聚丙烯装置采用国产化第二代环管法聚丙烯工艺技术和串联双环管反应器生产聚丙烯均聚料,针对客户反馈产品出现了破膜、断膜及膜面发黄的现象,经过分析认为主要原因为:MI波动引起断膜、破膜;模板和筒体温度过高,导致产品在加工过程发黄;空气进入原料系统造成在挤压机内氧化使产品膜面发黄。采取了维持聚合反应负荷和挤压机负荷的稳定、正常生产过程中禁止调整抽吸系统、规范挤压机滤网的更换操作、防止空气进入造粒系统、降低导热系统与筒体温度等措施,消除了断膜、破膜和发黄的问题,检测成品膜的各项物性指标合格。
  关键词:BOPP;MI;产品质量;膜料
  1 前言
  聚丙烯BOPP膜专用料是一种双向拉伸薄膜料,其具有质轻、机械强度高、薄膜强度大、阻气性高、印刷性能好、抗撕裂性好和尺寸稳定性好等优点,广泛应用于包装、建筑等行业,特别是食品包装领域,市场前景广阔???[1]。湛江东兴聚丙烯装置采用国产化第二代环管法聚丙烯工艺技术和串联双环管反应器生产聚丙烯均聚料,设计产能为14×104t/a。主要工艺步骤包括主催化剂、助催化剂的配制和加入,预聚合和液相本体聚合,脱气和单体回收,汽蒸和干燥,排放系统和辅助设施,丙烯精制,添加剂的加入,造粒,掺混,包装等部分。装置可生产注射、挤压、薄膜、纤维级聚丙烯颗粒共26个牌号的产品。湛江东兴聚丙烯装置自2009年9月11日投产以来,一直开发此类BOPP膜专用料,力图将湛江东兴聚丙烯装置打造成BOPP膜专用料(PPH-F03G)的生产基地。近来,客户反馈产品出现了破膜、断膜及膜面发黄的现象。为此,公司决定从各方面查找原因,采取有效措施来提高PPH-F03G产品的质量。
  2 主要影响质量因素分析
  2.1 MI波動引起断膜、破膜
  熔融指数(MI)是一种表示塑胶材料加工时的流动性的数值。在加工过程中,原料分子量大小影响熔体的流动性,即影响MI值。生产BOPP薄膜需要用高分子量的PP做原料,但原料分子量过高会造成高速加工困难,因此要求原料MI值为2~3g/10min。如果同一批次产品MI波动大、分子链长短不一,在拉伸过程中由于在各个点上感受应力不同,很容易在缺陷处造成破裂,从而引起整体撕裂,造成断膜、破膜现象,严重影响产品的加工[2]。
  ①装置原料丙烯采取直供方式,进料不稳定,使得聚合工段负荷调节频繁。负荷波动,也就造成反应器的丙烯、H2的加入量不稳定,使得产品MI波动;
  ②由于聚合负荷波动,D802料位不能保持稳定,挤压机的负荷也相应频繁地进行调节。在不同负荷下,混炼强度也不一样,分子链发生断链,分子量局部发生变化程度也不一样,进一步影响到产品MI的稳定(见图1);
  ③添加剂在不同程度上会影响聚合物的流动性。固体物质的加入也会增大体系的黏度,使流动性降低。所以,添加剂的加入量过多或多少都会对MI产生影响,而抽吸系统又是添加剂是否稳定加入的关键。从图3中可以看出,抽吸系统是利用风机C805A/B提供动力,抽取混合器M802中的细粉及空气。Q1、Q、2Q3分别代表不同位置的抽吸流量,Q(总抽吸量)=Q1+Q2+Q3。当C805A/B风机出入口阀开度过大或过小时都会造成添加剂下料的波动。风机的出入口阀开度太小,Q就小,Q1、Q2不变时,Q3(进料仓抽吸量)就变小,平衡管慢慢堵塞,固体添加剂加入增多而引起MI变化;
  ④更换滤网造成网前后压力变化造成MI下降。
  2.2 模板和筒体温度过高,导致产品在加工过程发黄
  2011年3月2日,挤压机试用国产模板,出现模板温度仅能维持在158℃,而进口模板温度可以达180℃以上这种现象。考虑到温度低会造成模板堵孔率高,切粒差等问题,经车间讨论后把给模板加热的导热油温度由原来的250℃提到270℃。3月19日~4月3日期间,装置生产T36F膜料。从6次的换网数据得出,用国产模板后,网前及网后的温度比之前使用进口模板时分别高10℃,最高达到:网前298℃,网后296℃。
  更换挤压机模板后,以上的参数发生的变化,导致出现发黄现象。同时筒体温度过高,设定值为240℃。聚丙烯树脂在高温下降解,从而使产品膜面发黄。
  2.3 空气进入原料系统造成在挤压机内氧化使产品膜面发黄
  由于抽吸系统的使用不当造成空气进入,使原料中存在氧化介质,导致进入挤压混炼段阶段过度氧化产生发黄现象。
  3 解决方法和对策
  3.1 维持聚合反应负荷和挤压机负荷的稳定
  在直供料方式下,操作人员要密切关注D302的液位和FIC004的流量,根据1#、2#催化丙烯产量来控制装置的负荷,维持聚合反应负荷和挤压机负荷的稳定。如发生较大波动时,应与催化车间、油品车间联系,调整丙烯送料,保证聚合装置及挤压机负荷的稳定。
  3.2 正常生产过程中禁止调整抽吸系统
  在生产F03G期间,C805风机的出入口阀门挂禁动牌,禁止操作人员随意调节。当C805系统抽吸效果不好,导致抽吸系统堵塞或者M802冒粉严重时,只有在不影响MI稳定的情况下,更换挤压机滤网;并且D901料仓切换至过渡料时,才能对C805出入口阀门及堵塞的抽吸管线进行相应的调整和处理。待化验分析料位MI合格后,切回正式料仓。如果C805出现其它情况,导致产品的MI发生大幅度的波动时,D901料仓要马上切过渡料,尽快消除故障。待C805恢复原来的状态且产品MI稳定后,再切回正式料仓。在最近生产FO3G期间,由于抽吸系统运行稳定,使得添加剂能够很稳定地加入至M802中,MI很稳定地控制在工艺要求的范围内:3.1±0.1g/10min[3](见图2)。
  3.3 规范挤压机滤网的更换操作
  生产F03G期间,规定挤压机网前压力到14MPa或压差到9MPa时要更换滤网。更换滤网前3h慢慢加大H2的加入量,防止换网后MI下降过多。若发现MI有所上升时及时对AC26进行加样分析,若出现MI偏高的情况应该尽快对料仓进行切过渡料处理,并提前更换挤压机滤网[4]。换网后,加强对粒料MI的观察(必要时加样分析),直到粒料MI合格后,切回正常料仓。
  3.4 防止空气进入造粒系统
  加强造粒系统的氮封检查。将V2、V4阀关小,防上空气被吸入M802,造成聚丙烯树脂氧化降解(见图3)。
  装置切牌号期间,从M802电机端依次打开氮气吹扫阀吹扫抽吸系统平衡管,每个阀门打开3~5min,同时将C805B出入口阀打开50%,启动10min后停运,C805A出入口阀禁动。抽吸过程中,内操注意小称的添加剂变化情况,避免小称中的添加剂被抽吸系统抽走。日常对抽吸的不进行操作,避免抽吸系统对MI的影响。
  3.5 降低导热系统与筒体温度,从而降低模板温度
  生产F03G期间,在不影响挤压机参数与切粒效果的情况下,把导热油温度由270℃降为260℃,滤网压差达到10MPa时更换滤网的条件改为9MPa时更换,防止因压差过大造成模头温度上升,同时适当降低筒体温度,由原来的240℃降为230℃。这样可有效防止聚丙烯树脂在高温下降解,从而使产品膜面发黄。
  4 结语
  通过采取一系列措施进行改进,消除了断膜、破膜和发黄的问题,检测成品膜的各项物性指标合格,同以前生产膜料卷面发黄相比,现在膜料端面白色、透明度较好。
  参考文献:
  [1]尹燕平.双向拉伸聚丙烯薄膜[M].北京:化学工业出版社,1993.
  [2]周雪云.BOPP薄膜专用树脂的质量改进[J].合成树脂及塑料,2006,23(6):31-33.
  [3]周爱武.BOPP专用树脂WH-T36F的质量改进[J].合成树脂及塑料,2004,21(3):37-39.
  [4]唐兵,吴永军.QC小组解决BOPP生产线断膜问题[J].安徽科技,2000(5).
  作者简介:
  赵大鹏(1984- ),男,汉族,籍贯:辽宁抚顺,本科学历,工程师,研究方向:聚丙烯工艺。
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