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双向拉伸聚丙烯的发展及应用现状
 
来源:华东国际塑化网        发稿时间:2010-04-20 16:08:56        发稿编辑:幻境
  双向拉伸聚丙烯 (Biaxially oriented Polypropylene,BOPP)薄膜是近年来兴起的一类非常重要的软包装材料,因其具有高拉伸强度、冲击强度、刚性、强韧性和良好的透明性等而广泛应用于食品、糖果、香烟、茶叶、果汁、牛奶、纺织品等的包装,有“包装皇后”的美称。BOPP薄膜应用广、污染低,使其成为比纸张和聚氯乙烯(PVC)更受欢迎的包装材料。

  随着我国经济的高速发展,社会需求增长极大刺激了BOPP薄膜的发展,而BOPP薄膜工业的迅速发展,对包装、电子电器、石油化工等行业的发展起到了积极的促进作用。本文将就当前BOPP薄膜的种类、生产、研究及应用现状等加以介绍。

  1 BOPP薄膜的种类

  目前,按用途划分,常用的BOPP薄膜主要包括普通型BOPP薄膜、热封型BOPP薄膜、特种BOPP薄膜以及电容器薄膜和BOPP复合膜等。

  1.1普通型BOPP薄膜

  普通型双向拉伸聚丙烯薄膜主要用于印刷、复合、制袋以及胶带等领域。目前,用量最大的是印刷膜,其次是用于涂布的胶带膜,次之的是制袋膜。

  BOPP作为一种印刷基材,具有轻盈透明、防潮抗氧、气密性好、有韧性耐折、表面光滑、耐热酸碱、溶剂、摩擦、撕裂,而且能再现商品的造型、色彩等优点。BOPP膜用于印刷方面主要是凹版印刷,约占印刷方式的22%,其他为胶印占42%、凸印占20%、柔印占眺、其他占涨。

  粘胶带膜近几年来起伏较大,但是总体增幅可观,其用量约占整个BOPP消耗总量的30%,其生产厂家分布极为不均。主要分布在华南、华东,其中产量以华南永大为首,华东华厦次之,这两家占据了我国胶带生产的半壁江山。

  1.2 热封型BOPP薄膜

  热封型BOPP薄膜可超低温热封,或热封温度范围宽(80~135℃)、高爽滑、高电晕保持值(8个月542 mN/m),主要适用于高速印刷复合包装及性能差异大的包装设备。热封型BOPP薄膜主要用于香烟包装、食品包装等领域,主要类型有香烟包装膜、食品包装膜以及珠光膜等。

  热封膜有双面和单面之分,香烟包装膜实际上是双面热封膜,烟草行业是BOPP热封膜的主要客户之一。目前,热封膜中烟膜的用量基本稳定,但随着人们生活、工作习性的变化,用于食品包装的热封膜正进一步增加。珠光膜主要是用于冷饮的包装,这类产品大多在中小规模的生产线上生产,该产品有较强的季节性,但用量也是逐年稳步递增。

  1.3 特种BOPP薄膜

  随着人民生活水平的提高,对包装的要求也越来越高,通过技术开发和研究所诞生出的一些具有新功能的BOPP薄膜,被称为特种膜。特种膜品种很多,目前比较成熟且有一定用量的产品有合成纸、激光压印膜、防雾膜等,用量相对较大的有合成纸和激光压印膜,其他膜用量相对较小,但是附加值高。

  BOPP合成纸是以聚丙烯等树脂和无机填充物为主要原料,通过多层共挤及双向拉伸加工而成,同时具有塑料和纸的特征的多功能性材料。它是一种塑料新型材料产品,也是一种环保产品。具有比重轻、强度大、抗撕裂、印刷性好、遮光、抗紫外线,经久耐用、经济环保等特点。由于合成纸的生产过程无污染,可以]00%回收,循环使用,是现代纸张生产的一次重大改革。

  BOPP激光压印膜由激光压印基材膜制成,其表面经过压印来反射不同的图案,图案可根据要求制作。激光压印膜具有压印效果清晰、成像性好、制品透明性佳的特点。广泛应用于移动通信卡防伪包装、名牌烟酒的防伪包装、药品的防伪包装等。

  BOPP防雾膜在高低温变化下薄膜表面不会由于水分的蒸发形成水雾,并有一定的防菌抗菌作用,是国际上迅速发展起来的新材料,主要用于新鲜水果、蔬菜、色拉、食用菌等包装。

  应该说特种膜的种类远不止上面所提到的几个品种,随着社会的发展,特种膜的需求将会进一步增长,个性化的要求也是越来越高,同时附加值将更进一步体现。

  1.4 BOPP电容器薄膜

  薄膜电容器由于具有无极性、绝缘阻抗高、频率特性优异(频率响应宽广)、介质损失很小等优点,所以被大量使用在模拟电路上。薄膜电容器的重要组成就是电容器薄膜,是以金属箔当电极,将其和BOPP电容薄膜从两端重叠后,卷绕成圆筒状构造成电容器。

  BOPP电容膜主要应用于交流电机、家用电器、电力电容器等电子领域,是BOPP薄膜类的顶端产品。目前,电容器膜的发展首先是超薄型方面发展。由于目前BOPP的各项性能均有很大改善,特别是厚度的均匀性、电性能等指标得到很大的改善,电容薄膜质量不断的提高。BOPP电容薄膜是与BOPP包装薄膜相对独立的一个区域。据统计,全国在生产电容器薄膜的厂家主要有20余家,其中绝大部分是用BOPP电容器膜专用设备生产,有些是用生产BOPP包装印刷膜的设备通过改造而生产,目前国内年产能力达8万t,由于尚有部分没有投产,实际产量约6万t,市场需求基本平衡。

  1.5 BOPP复合膜

  BOPP薄膜为了得到较好的综合性能,在使用过程中通常采用多层复合的方法生产。BOPP可以与多种不同材料复合,以满足特殊的应用需要。BOPP可以与LDPE、EVA、EEA、EAA或与铝箔等复合得到高度阻气、阻湿、透明、耐高、低温、耐蒸煮和耐油性能等的复合膜,可应用于油性食品、干燥食品、浸渍食品、各种蒸煮熟食、味精、煎饼、年糕等的包装。例如,在BOPP基膜上涂上防潮及阻隔性优良的PVDC或其他阻隔材料,则可大大提高它的防透过性能,可用于中医药的颗粒剂、粉剂、散剂及药材的包装。

  2 BOPP薄膜的生产

  BOPP的生产是将高分子聚丙烯(PP)的熔体首先通过狭长机头制成片材或厚膜,然后在专用的拉伸机内,在一定的温度和设定的速度下,同时或分步在垂直的两个方向(纵向、横向)上进行的拉伸,并经过适当的冷却或热处理或特殊的加工(如电晕、涂覆等)制成的薄膜。

  目前BOPP薄膜的生产方法主要有管膜法和平膜法两种。不同的加工方法得到的BOPP薄膜性能也不一样。平膜法生产的BOPP薄膜由于拉伸比大(可达8~10),所以强度比管膜法高,薄膜厚度的均匀性也较好。

  2.1 管膜法

  管膜法属双向一步拉伸法,具有设备简单、投资少、占地小、无边料损失、操作简单等优点,但由于存在生产效率低、产品厚度公差大等缺点,自20世纪80年代以来几乎没有发展,目前仅用于生产BOPP热收缩膜等特殊品种。

  2.2 平膜法

  平膜法又分双向一步拉伸和双向两步拉伸两种方法。管膜法双向一步拉伸法制得的产品纵横向性能均衡,拉伸过程中几乎不破膜,但设备复杂、制造困难、价格昂贵、边料损失多、难于高速化及产品厚度受限制等,目前尚未得到大规模采用。

  双向两步拉伸法是将挤出的PP片材先经过纵向拉伸、后横向拉伸来完成二次取向过程。目前,双向两步拉伸法设备成熟、生产效率高、适于大批量生产,被绝大多数企业所采用,其工艺流程如图1所示。

  双向两步拉伸法生产过程中主要控制的工艺参数有生产线速度、温度、拉伸比等。BOPP薄膜质量控制指标包括弹性模量,纵、横向的抗张强度、断裂伸长率、热收缩率,摩擦系数,浊度,光泽度等,这些指标主要体现薄膜的力学性能和光学性能,它们与PP高分子链的聚集状态(如取向、结晶等)有密不可分的联系。

  2.3 BOPP生产中的其他工艺控制

  BOPP膜也有不足,如容易累积静电、没有热封性等。在高速运转的生产线上,BOPP膜容易产生静电,需安装静电去除器。为了获得可热封的BOPP薄膜,可以在BOPP薄膜表面电晕处理后涂布可热封树脂胶液,如PYDC乳胶、EVA乳胶等,也可涂布溶剂胶,还可采用挤出涂布或共挤复合的方法生产可热封BOPP膜。

  在薄膜生产过程中,必须使非极性的表面PP分子极性化,也就是表面电晕处理,才能使其表面张力满足其使用需要。电晕处理是经高频高压电处理,使膜表面的链状分子断裂,链断裂时产生的自由基与空气电晕产物发生氧化、交联反应,在薄膜表面产生极性基团,部分极性基团注入薄膜内部使表面粗化,增大了薄膜的表面张力。BOPP膜经电晕处理后,有良好的印刷适应性,可以套色印刷而得到精美的外观效果,因而常用作复合薄膜的面层材料。

  BOPP薄膜生产技术进入我国不过几十年的时间,但由于对世界工业发达国家先进生产技术、设备的积极引进,加上我国专业技术人员的努力研究开发,我国的BOPP薄膜生产已在世界BOPP薄膜生产中占据重要一席。目前,BOPP薄膜生产工艺已日趋成熟。

  3 BOPP薄膜的未来发展

  总体来说,BOPP材料由于有其独特的性价比优势,预计在较长的一段时期内,是其他材料无法替代的。随着我国经济的持续快速发展,人民生活水平的不断提高,市场对BOPP薄膜的需求量将以每年10%--12%的速度增长。

  从BOPP产品方面来看,普通类型BOPP薄膜的消费量将继续保持领先,但产品结构会随着时间的变化而产生需求的变化。普通产品发展趋势以量的变化为主,随着印刷速度及涂布速度的提高,对产品的机械强度及尺寸稳定性可能会有进一步的要求。再一点就是向薄型方向发展,特别是一些复合膜。

  热封膜从发展趋势来看,比例会逐步增加。热封膜中烟膜的用量不会有什么变化,但是用于食品包装的部分会有显著的增加。

  随社会的发展,特种膜需求肯定会增长,个性化的要求也是越来越高,特种膜的发展空间还是很大的。

  关于电容器膜的发展方向,首先是朝薄型方面发展,其次耐高温电容器薄膜和改进型BOPP电容薄膜的需求量也将有很大的增加。随着科学技术的不断发展,聚丙烯电容薄膜电容器的应用领域也在不断扩大,薄膜的应用领域也在不断扩大,据有关业内预测,电容薄膜的需求量大约将以每年15%

  20%的速度递增。

  4 小 结

  随着经济的发展和人民生活水平的提高,在以后很长一段时间内,BOPP需求将仍有一个较快的增长,BOPP行业依然是一个有生机的朝阳行业。随着BOPP薄膜技术创新在全球取得突破性进展,高速、宽幅、多层共挤、电脑控制技术广泛应用,BOPP薄膜产品将不断质量提升、品种增多、用途更广、成本降低。