未来几年塑料薄膜行业市场规模虽快速增长,但薄膜制造企业的产品应注意向高端产品转型升级。而且随着各种新材料、新设备和新工艺的不断地涌现,必将促使中国的塑料薄膜朝着品种多样化、功能性以及具备多功能的复合膜方向发展。
Although the film market is expected to see another wave of growth in the next few years, film makers must gear up to climb up the quality ladder. New materials, equipment and processing technique will drive the Chinese producers towards higher flexibility and functionality in multi-layer films.


随着环保呼声日益高涨,要求减少生产废料及包装废弃物,多层共挤包装材料的制造技术有了迅速的发展。
随着环保呼声日益高涨,要求减少生产废料及包装废弃物,多层共挤包装材料的制造技术有了迅速的发展。
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目前中国塑料薄膜产量约占塑料制品总产量的20%。从塑料薄膜的应用领域看,用量最大、品种最多、应用最广的应该是包装工业,其消费量约占塑料薄膜总量的2/3,农用塑料薄膜约占30%,再是各类功能膜,如微孔膜、屏蔽膜、土工膜、电工材料、感光材料和电子信息材料等。

中国塑料薄膜行业目前正处于一个蓬勃发展的阶段,据悉,中国塑料薄膜的需求量每年以9%以上的速度增长。伴随着行业的发展,塑料薄膜制造行业的竞争不断加剧,已处于结构性供需矛盾的状态,表现为传统薄膜供过于求;特种薄膜、功能性薄膜、高新性能薄膜则供不应求。未来几年塑料薄膜行业市场规模虽快速增长,但薄膜制造企业的产品应注意向高端产品转型升级。而且随着各种新材料、新设备和新工艺的不断地涌现,必将促使中国的塑料薄膜朝着品种多样化、功能性以及具备多功能的复合膜方向发展。这里仅就薄膜行业向高性能功能薄膜发展的现状与趋势做一介绍。

多层共挤复合薄膜

传统的多层复合包装薄膜在生产过程中所用胶粘剂、溶剂的挥发,易造成环境污染。随着环保呼声日益高涨,要求减少生产废料及包装废弃物,所以多层共挤包装材料的制造技术有了迅速的发展。

目前,由PA、EVOH、PVDC与PE、EVA、PP等多层组合的共挤出吹塑薄膜,以其合理、经济、可靠的性能而风靡功能性包装薄膜市场。特别是一些非对称结构的多层共挤薄膜,更以其优异的复合剥离强度,突出的阻隔性,优越的耐环境性能和耐化学性,廉价的加工性,适宜的二次加工性等,取代或简化了许多以干式复合为主体的包装薄膜市场。

多层共挤复合薄膜的典型特点体现于七个方面:

(1) 在阻隔层中用多层相同的聚合物替代单层聚合物,可提高阻隔层的稳定性。

(2) 当确认所设定的阻隔层厚度足以满足阻隔要求时,则在阻隔层中用多层相同的聚合物替代单层聚合物,可降低阻隔薄膜高附加值原材料的成本。

(3) 在阻隔层中用两种不同的聚合物替代单一品种的聚合物,可明显提高其薄膜的阻隔性。例如,将EVOH 层与PA层结合在一起,既能保持PA 的抗穿刺性,又由于将EVOH层夹在PE层中间,从而增加了EVOH的强度,提高了EVOH的防裂性。而对一个五层结构而言要同时使用两种不同的阻隔层,则其中一层只能在最外层,为了防止外层阻隔薄膜易受外力损伤而导致阻隔效果的下降,通常采用增加PA厚度的方法进行弥补,结果导致成本的提高。

(4) 将热封层和复合层各分为两组,其中一组采用价格较便宜的聚合物替代价格较高的聚合物以减少薄膜的成本同时又保持了薄膜的强度。另一组则使用能满足其功能要求的功能性聚合物。用多层的概念制作更经济的复合薄膜。例如,将两种一公斤重的薄膜作比较,五层结构的薄膜所需的材料费比七层结构的薄膜所需的材料费高约19 %。

(5) 利用层数更多的共挤出薄膜可改良五层以下PA共挤出薄膜的性能。例如,利用附加粘合层可以通过增加薄膜的水蒸气阻隔作用提高薄膜的阻隔性能。同时获得的另一个优点是可以使薄膜更柔软、手感好。

(6) 利用层数更多的共挤出薄膜可改善五层以下PA 共挤出薄膜的耐应力翘曲。同时满足了制袋等二次加工的需要。

(7) 集干式复合薄膜除里印以外的其他功能与一体,使复合工序简单化、复合结构趋于灵活、功能趋于多样、成本有明显下降、更具安全性、更符合卫生及环保要求,社会效益和经济效益更为显著。

因此,多层共挤复合薄膜能够满足许多较为苛刻的包装场合,更加符合市场发展的需要,将对包装行业的技术进步与发展产生深远的影响。

在中国,多层共挤阻隔性包装薄膜正在大量推广使用,因此多层共挤技术在中国将有很大的应用空间。多层共挤复合薄膜具有与干式复合薄膜同样的功能,又兼有更强的灵活性,环保性能优越,可代替干式复合薄膜或减少干式复合的次数,已经成为一种发展趋势。

大力发展多层共挤塑料复合薄膜吹塑设备,可替代干式复合、塑料淋膜、真空镀铝等外复合设备生产特殊要求的软包装复合材料,简化包装材料的生产流程,节约能源,减少厂房及人力资源的投入,降低生产成本,有利于节约资源及控制环境污染,减少职业病患者,避免干式复合胶粘剂及溶剂的残余有害物质 污染包装物品,增强商品出口的竞争和创汇能力,从而促使中国包装材料技术水平的升级。

新型保鲜膜 

生鲜食品包装很重视气体的透过性,并以此选择不同的塑料材料。随着食品工业的发展以及材料科学的进步,作为食品包装材料不仅要求高阻气性,而是进一步要求发展选择透过性的功能,即根据包装内容物的要求,仅仅允许需要的(或不需要的)气体分子通过,建立一个适宜的气调环境。

这类选择透过性包装材料在国外已进入实用化阶段,主要有添加溶解气体物质的薄膜,添加多孔沸石或氧化硅等粉末的薄膜、用咖玛射线照射使薄膜性质发生变化以及利用扩散系数对含水率的依存性、引入含有羟基基团和酰胺基基团的薄膜等。

此外还可以在薄膜中加入一些抗菌剂和防腐剂,制成无菌和抗菌塑料包装材料,来抑制细菌和霉菌的生长繁殖。 在无菌条件下,不用添加防腐剂、在常温下就能最大限度地保留食品原有的营养成分和风味。可延长货架寿命,方便运输和贮存。无菌包装主要应用于食品、调味品、果蔬等领域,也使用在医药及化妆品等领域。 

纳米复合材料 

纳米技术是近年来兴起的一门高新科学技术,研究最多的纳米复合材料是聚合物基纳米复合材料。常用的聚合物有PA、PP、PVC、PET等,纳米复合塑料材料的可塑性、耐磨性、硬度、强度都有明显的提高和增强。

日本首先研制成功的尼龙6纳米复合材料与普通复合尼龙材料比较,拉伸强度和拉伸模量分别提高110MPa和2.1GPa,热变形温度提高到150%,热膨胀系数和吸水率大幅度降低。

所谓纳米包装材料就是用晶粒尺寸为1~100nm的单晶或多晶体材料如二氧化钛与其他塑料包装材料复合制成的纳米复合材料。由于纳米二氧化钛颗粒具有特殊的原子结构,因此它可以赋予纳米复合材料很多特殊的性能。而且对与纳米二氧化钛复合的塑料基材的种类没有特殊的要求。以其良好的效果,使纳米复合材料拥有很好的应用前景。  

功能性塑料薄膜  

其他功能性薄膜在战略新兴产业中扮演重要角色。但是目前高性能功能性薄膜产品的技术壁垒较高,在原料、设备及工艺方面存在不少问题 :如在原料方面,生产具有特殊功能的薄膜。一般需要特殊牌号的树脂产品。如BOPP包装膜所需的聚丙烯树脂,国内BOPP专用料只能用于生产普通光膜,而生产高性能薄膜的原料则由外国公司垄断;国外BOPET薄膜品种多,而我国有些品种如高透明薄膜、高雾度薄膜,低光泽度压光膜,以及超厚的电机嵌线槽绝缘膜等还不成熟。

因此要注重新型树脂的开发:新开发的薄膜用树脂多为各种共聚物。如丙烯/乙烯/丁烯三元共聚物较一般聚丙烯的热封合温度低25℃,为113℃。超高分子量聚乙烯密度为0.925,醋酸乙烯含量为4.5%时MI<1,它具有高熔体粘度,故膜泡稳定性好,可用吹塑法制膜。又如乙烯与一氧化碳或乙烯与乙烯酮的共聚物,它具有光降解性。当CO含量为13%时,半天即开始降解。由此可见,通过共聚的方法控制塑料薄膜的降解速度和寿命是可行的。

工程塑料树脂薄膜

工程塑料类树脂(又称为高性能树脂)所制塑料薄膜的特点是耐高温、力学性能好。目前已经开发的主要品种有:聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚砜(PES)、聚酰亚胺(PI),聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、聚对苯撑苯并二噻唑、聚间苯撑联苯并咪唑.聚酮硫醚(PKS)、聚碳化二亚胺(PCD)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(PE0)、聚醚醚酮(PEEK)等,其中以聚酰亚胺和聚碳酸酯薄膜的产量较大。

这些薄膜主要用于大规模集成电路、高性能复合材料,绝缘材料,绝热和防辐射材料、阻隔性膜和分离膜等。在设备方面,国产设备的加工精度、拉伸速度和工艺参数控制等与国外设备存在较大差距,国外塑料薄膜加工装备精度高,效率大,能耗低,在这方面国内差距较大。

特种聚酯薄膜的核心技术主要由美国、日本和韩国掌握,国内聚酯薄膜行业缺乏先进工艺技术,导致薄膜产品单一,且大多局限于低端市场。国内外在工艺技术方面存在差距。

由于塑料本身所具有的优势,未来将在电子信息、航空航天、生物技术及城市交通等领域中发挥不可或缺的作用。

首先,增强塑料的功能性可以满足国民经济和下游行业的各种迫切需求,节能环保、断能源、高端装备制造业及生物技术等新兴行业对与之配套的塑料的性能提出了更高要求,如各种高阻隔膜、电绝缘膜、电池隔离膜、光学膜、光伏太阳能电池封装膜等功能性薄膜。其次,轻量化技术为节能减排提供了支撑。传统材料及工艺已经不能满足低碳经济时代的要求。新的环境友好,轻质高强材料的加工技术和成型工艺让塑料薄膜进一步轻量化成为可能。

中国薄膜行业主要体现在大路品种较多,专用品种少,在原材料、加工工艺和市场需求都需要及时转型升级。今后应往高性能、多品种、无毒无害、绿色环保、物美价廉、方便使用的方向发展。
作者:中国塑料机械网 来源:中国塑料机械网信息中心
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