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吹膜配方及工艺——热收缩膜

国际橡塑工业2018-11-05 13:26:20

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热收缩薄膜( 简称收缩膜) 采用急骤冷却定型的工艺法吹塑成型,这种骤冷的生产工艺是根据高聚物定向原理设计的,当树脂被完全塑化挤出成胚膜后,聚合物在玻璃化温度和黏流温度之间沿纵横两方向进行强制拉伸,使聚合物的分子链沿拉伸方向取向,这时将薄膜急骤冷却,将拉伸取向所产生的应变“冻结”。当薄膜重新加热到“解冻”温度时,就会产生应力松弛,也就是已定向的分子链发生解取向,此时,被迫处于紧张状态的拉伸链,则恢复到取向前松弛状态的折叠链,因此赋予收缩膜良好的收缩性能。尤其在包装行业,收缩膜以其质优价廉的特点,正在取代其它包装材料。2006 年中国热收缩膜有 2 亿元市场规模,增长率约 20% 。

收缩膜用树脂

作为收缩膜的树脂材料,有如下要求: ( 1) 合适的收缩率。不同的制品要求不同的收缩率,这就要求收缩膜树脂在成型后有合适的收缩率。作为收缩膜套使用时要求减少纵向( MD)收缩率,增加横向( TD) 收缩率。因为纵向( MD) 收缩过渡时,薄膜就会产生形似“微笑”或“皱眉”褶皱。( 2) 易于存储。收缩膜在存储时均会遇到存储收缩的问题,这样在使用时收缩膜就会达不到理想的收缩率,而造成收缩膜功能失效。因此在开发收缩膜用树脂时,应考虑存储环境,将树脂收缩温度设计在存储环境以上。也可以将收缩膜存储于寒冷环境下,但要求树脂耐寒性好,如三层供挤 POF 可以在 - 50℃ 以下保持柔软,不发生脆裂,适合于寒冷环境下运输和存储。( 3) 良好的力学性能。收缩膜作为包装材料使用时,要求具有较好的韧性,较大的抗撕裂强度。( 4) 良好的卫生性能。在世界各国都倡导环保的大环境下,是否环保已经成为制约收缩膜发展的一个重要因素,在欧洲由于政府限制使用 PVC 收缩膜,OPS 已经迅速占领了 PVC 的领地。( 5) 良好的商品展示性。据研究表明人们走进商场超市购买食品时,货架上陈列的各种图案逼真的吹塑包装制品,可引起消费者的购买欲望。

1 PVC

PVC 膜是目前应用最广泛的一种薄膜材料。它价格低廉,温度收缩范围大,对热源的要求不高,主要加工热源是热空气、红外线或二者的结合。但 PVC 难回收,燃烧时产生毒气,不利于环保,在欧洲、日本已禁止使用。

2 PE

PE 收缩膜因具有较高的冲击强度和撕裂强度,而且热稳定性好,易于热封、使用方便、卫生环保等特点,使之产量的增长速度在各种收缩膜中居首位,相关的树脂品种也层出不穷。

中石油燕山分公司于 2006 年1 月成功开发收缩膜专用料 LD163,该专用料具有相对分子质量高、相对分子质量分布适中、支化度控制合理的特点,因而其力学性能好,熔体张力高,薄膜挺度好,耐热性能好。在薄膜生产过程中可采用较高的牵伸速率,加工性能良好,生产效率较高,同时具有优良的薄膜外观,是 LDPE 热收缩膜的最佳原料。

艾克森美孚公司推出的 NexxstarTM拉伸套管和收缩膜两类减少用料的解决办案,均以 Exceed 茂金属聚乙烯为原料的解决方案。中国区新商务发展经理余德风先生介绍说,Exceed是指单活性位茂金属催化剂所生产的线低密度聚乙烯( LLDPE)材料,它具有一致、均匀且狭窄的分子量分布,消除了分子结构中高、低分子的不良条件与相关特点。NexxstarTM 热收缩膜应用于啤洒瓶的外包装,材料包装透明度好,相比常规低密度聚乙烯其耐力提高了 300% ~ 1000%,而比常规包装材料用量减少 10% ~ 25% 。

3 PP

PP 热收缩膜一般采用二元或三元共聚聚丙烯,通过双向拉伸工艺生产出 BOPP 薄膜。目前低收缩率的 BOPP 薄膜大有市场,WitnessCoke 公司的 PowerAde 包装就采用了低收缩率的 BOPP 包装。BOPP 可以轻松融入企业现有的回收系统,这是吸引软饮料企业的一大卖点。大多数烟草公司都采用 BOPP收缩膜包装,BOPP 烟用收缩膜早期源于 lCI 公司及 HERCULES公司。世界许多著名的香烟品牌都使用 BOPP 收缩膜进行包装,从而带动了 B0PP 收缩膜的发展。例如,世界著名香烟品牌“555”及硬盒“万宝路”均采用 BOPP 收缩膜进行包装。国内许多香烟品牌( 主要是硬盒香烟) 也已改为使用 BOPP 收缩膜包装( 如上海卷烟厂、昆明卷烟厂、长沙烟厂、常德烟厂等) 。可见,国内外烟草行业对收缩膜的应用已形成共识———它是香烟包装发展的必然趋势。

4 PS

BOPS 薄膜无味无毒,回收工艺简单,属于绿色环保产品,是取代国内目前广泛使用的 PVC 收缩膜的首选材料。BOPS在环保方面有两大优势: 一是对使用过的制品可以回收循环使用; 二是在回收或处理焚化过程中不产生任何对人体健康有害的物质。

BOPS 收缩率大,但它不稳定需要低温存储。BOPS 收缩膜采用薄膜级高抗冲聚苯乙烯透明颗粒,要求MFR 在 1. 2 ~ 2. 5g /10min 之间,维卡软化点在 105℃ 左右。目前主要国外生产厂家有美国 DOW 公司、德国 BASF 公司、日本三菱公司和 PSJAPAN 公司。国内的生产厂家有北京燕山石化公司、南京扬子石化公司、汕头海洋集团公司等。

5 PET

Klocknerpentaplast 公司最新开发出 2 种 PETG 树脂薄膜 --PentaplastE749 /22 和 PentaprintE749 /55PETG 薄 膜,它 们 的特点在于低收缩力( 对内部容器的压力) 和低纵向收缩率。前者具有 75% 的横向收缩率,并且在纵向没有收缩,适合于极不规则的异型容器; 后者用作整体收缩膜套,它的收缩率也达70% 。

EmbraceLA 是 Eastman 公司在 EmbracePETG 树脂基础上开发的新一代产品。它能减小或是消除纵向收缩。普通的树脂在纵向都有 5% 的收缩率,而这种树脂只有 1% 左右,大大降低了皱褶的产生。

6 其它新型树脂

尽管 PEN 与 PET 结构类似,但收缩行为完全不同,这是因为在 PEN 收缩中起主导因素的结构为萘环。在拉伸过程中PEN 中诱导产生了 2 种刚性无定形相态,一种在 151℃ 时发生一般情况的收缩,另一种相态在 200 ~ 310℃ 发生收缩。在定向后 PEN 具有类似液晶高分子性能,这种现象的发现必会带来收缩膜新的发展。

GilbrethPackagingSystems 公司的生产经理 TheresaSykes 认为: PLA 树脂在 2 年前还基本不存在商业价值。但随着机械加工性能的提高,其印刷性增强,热收缩操作变得更简便。同时区别于石油基树脂,PLA 树脂的最大优点是废弃物易降解———在堆肥过程中就它会自动生物降解。

由上海市知识产权服务中心与有关科研单位开发的多层共挤热收缩膜无毒无害,使食品保质期达到 70 天以上,比传统保鲜膜延长约 40 天,有效提高了包装食品的新鲜度。这种多层共挤热收缩膜,是一种以尼龙为主要成分的高阻隔聚合物。该专利成果还有较强的抗紫外线照射性能,使包装的食品不易变色,无毒无味,是绿色环保包装材料。


未完待续......

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