利用碳酸钙粉体提高PP吹塑薄膜性能技术介绍

        先进的吹塑薄膜挤出生产线能够加工各种原料，如：聚烯烃、阻隔层和增粘树脂，以及各种添加剂，如母料和生物聚合物。一般来说，这些树脂都可以用作料粒，它们可以在反应器里生成或在送入转换器之前经过二道工序与添加剂混合。薄膜制造商将这些树脂、添加剂和母料混合，可生产各种多达11层的吹塑薄膜。矿物改性剂为薄膜的经济生产提供了机会。同时，聚烯烃薄膜的机械性能也得到了改善，厚度也大大降低。其中，碳酸钙（CaCO₃）是最常用的矿物改性剂之一。 

         CaCO₃通常以母料的形式加入聚烯烃。但是，一些特殊的生产线可直接将CaCO₃粉末加入管道和聚丙烯片材。

图2 利用超融合技术生产的吹塑薄膜的SEM，中间层含35%的CaCO3（此处使用瑞士奥夫特林根Omya International AG公司制造的Omyafilm707-AV）在中间层 （图片来源：Omya）

CaCO₃：天然产物 

       CaCO₃是塑料工业中最重要的矿物，同时也是消耗量最大的矿物，因为它可应用于多个领域。无论是最简单的应用还是最复杂的应用，CaCO₃均可加入多种聚合物，包括聚烯烃、PVC以及生物聚合物、聚苯乙烯和聚氨酯。 
       CaCO₃是一种常见的矿物，约4%的大陆地壳均由它组成，其形态可能是白垩岩、石灰石或大理石。岩石从采石场采取，然后通过碾磨变成粉末，再经过打浆和表面处理等步骤，即可用于塑料领域的多种用途。由于大量的CaCO₃沉积，这种矿物被认为是几乎无法消灭的原料来源。 
       但是，值得注意的是，选择正确的CaCO₃粉末类型是在塑料应用中获得出色表现的前提，如：正确的特定粒度分布、高纯度和优化的表面处理。 

CaCO₃为什么适用于吹塑薄膜？ 

       除了抗粘连性，碳酸钙还具有各种各样的性能，如：更高的机械性能和光学特性以及其他与节约成本相关的特定功能。 
       此外，它还能改变聚合物熔体的物理特性。与未填充的聚烯烃相比，CaCO3拥有更高的密度、热导率和更低的热容量，并能在挤出工艺中保持固体形态。因此，由此得出的主要特点是： 
       ● 增加挤出机的产量 
       ● 减少熔体压力和挤出机扭矩 
       ● 提高效率并加快膜泡的冷却速度 
       ● 熔体匀化作用 
       总之，在吹塑薄膜生产线里加入CaCO₃是一个提高生产效率和产量的简单有效的方法。 

改善薄膜性能 
       在半结晶聚合物基体里加入精细的经过表面处理的CaCO3改善了吹塑薄膜的性能，如： 
       ● 增加刚度 
       ● 提高落锤耐冲击性能 
       ● 防粘连效果 
       ● 提高抗撕裂蔓延性（埃尔曼多夫） 
       ● 改善阻隔性能 
       ● 略微增加表面张力 
       ● 未拉伸：提高薄膜密度 
       ● 拉伸：降低密度，必要时还有渗透作用 
      上述聚合物性能的变化幅度在很大程度上取决于薄膜成分、薄膜厚度、矿物含量以及CaCO₃类型。 
       CaCO₃成功应用于吹塑薄膜的实例包括购物袋、背心袋、垃圾袋、纸状薄膜，农用薄膜、重型包装袋以及背板薄膜。 

降低配方成本 

       CaCO₃的加入提高了薄膜密度，因此有必要降低薄膜厚度以保持恒定的薄膜重量，即所谓的向下计量。值得注意的是，这种增长与矿物含量不存在线性关系。例如：CaCO₃含量为30%，薄膜厚度仅需减少20%即可保持薄膜的重量恒定。 

提高可持续性 

       整个工艺链还额外节省了能源。通过混合CaCO₃粉末，超融合技术还提供了更高的可持续性。该工艺在挤出过程中节省了热能，因为这些矿物具有比聚合物显著更低的比热。从这一结果来看，该技术能够显著降低产品的碳排放量及其对环境的影响。 

直接加料的优势 

       CaCO₃的直接加料能够大量节省原料成本，其节约成本的潜力可见图3，该图以约1100欧元/吨的聚合物价格为基础。

来源：中国粉体技术网