近年來,我國塑料包裝行業(yè)得到穩(wěn)步的高速發(fā)展,已經從一個初期分散性的行業(yè)發(fā)展成為獨立的、產品門類齊全的現代化產業(yè)體系。據預測,到2005年我國塑料包裝材料領域的市場年需求量將達到550萬噸,年均需求增長率為10%以上,在塑料制品行業(yè)中增長速度最快,是具有廣闊發(fā)展前景的朝陽產業(yè)。其中,薄膜是用量最大的塑料包裝材料,由于其無毒、質輕、包裝美觀、成本低的特點,因而其應用領域在不斷拓展,幾乎滲透到工農產品和日常生活用品的各個方面,塑料包裝薄膜行業(yè)的投資正在快速增長。因此,把握國際、國內塑料包裝薄膜的技術和市場發(fā)展的總體趨勢,對于審時度勢地進行前瞻性正確性決策具有重要現實意義。 塑料薄膜的功能化發(fā)展趨勢 近年來,技術的進步使得塑料包裝薄膜的功能化發(fā)展趨勢日漸明顯,高要求、高技術含量的塑料包裝薄膜正成為許多企業(yè)的支柱產業(yè)和研發(fā)目標,其包裝功能是多樣的,除對一般薄膜的抗靜電、抗粘連和爽滑性要求外,主要通過原材料、助劑或工藝的調整賦尹包裝薄膜某些特殊的功能,如適應香煙和飲料包裝挺括性與緊貼性需要的熱收縮性、適應蔬菜和水果包裝需要的透氣性、適應電子元件包裝需要的導電性、適應可透視包裝需要的高光學性能、適應金屬設備和儀器包裝需要的防銹性以及日益在食品、化妝品、醫(yī)藥方面廣泛需要的阻透性和抗菌性等,薄膜的功能化提高了產品的附加值。其中阻透性塑料包裝薄膜是目前發(fā)展最快的功能薄膜之一。 在我國,阻隔性包裝薄膜處于推廣使用的增長期,國內生產的阻隔性薄膜多應用在低端產品的包裝,性能優(yōu)良的阻隔性薄膜還需要大量進口,因此市場發(fā)展空間很大?! ∽柰感詷渲 ∽柰感阅苁侵笇π》肿託怏w如氧、水汽、液體及氣味等的屏蔽功能,阻透性薄膜主要用于食品和醫(yī)藥包裝,確保包裝物在儲存、運輸過程中保香保味不變質,以延長其保質期和貨架壽命。隨著生活節(jié)奏的加快和生活水平的提高,各種方便食品如肉制品、乳制品、淹鹵制品等的需求量越來越大,對醫(yī)藥產品的質量要求也越來越高,此外阻透性塑料薄膜也廣泛應用在化妝品、茶葉、化學試劑、農藥、香料、飼料等產品的包裝,因此阻透性薄膜已成為各國競相開發(fā)的熱點?! ≡谧柰感运芰媳∧ぶ凶柰感詷渲氖褂檬顷P鍵,主要有聚乙烯酸(PVA)、乙烯—乙烯醇共聚物(EVOH)、偏氯乙烯共聚物(PVDC)、聚奈二甲酸乙二醇酯(PEN)、特殊尼龍(MXD2)、尼龍(PA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等,在這些阻透性樹脂中,PVA、EVOH、PVDC、PEN屬于高阻透性材料,最常用的是PVDC和EVOH,而PA與PET的阻透性相近,屬于中阻透性材料。研究表明,PVA具有最好的阻氧性能,但是由于含有大量的羥基,其透濕性較大,對水敏感;把乙烯醇與乙烯共聚得到的EVOH(一般乙烯含量為25%—45%)減少了材料中羥基,因此其阻濕性能大大改善,盡管透氧率有所提高,但仍然是比PVDC優(yōu)良的高阻透性材料,PVA與EVOH的缺點在手材料中的羥基易與環(huán)境中的水結合成氨鍵,其阻濕性能受濕度影響較大,因此只能用于芯層;PA有一定的阻透性,但吸濕率大而影響阻透性,所以一般也不能作外層;經過改性的特殊尼龍MXD2的耐熱性更好,吸濕率低,阻透性隨溫度和濕度的增加而下降很少,因此盡管開發(fā)較晚但其發(fā)展應用卻很快。PVDC是最早開發(fā)的高阻透性材料,使用歷史較長,從80年代開始廣泛用于食品包裝,國內主要用作腸衣膜,PVDC具有極好的阻氧阻濕性能,但是由于含氯而受到環(huán)保人士的反對,在歐洲的一些國家屬禁用材料。PEN是一種綜合性能優(yōu)秀的高阻透性材料,但其價格昂貴,推廣應用受到限制?! ≡谛虏牧系拈_發(fā)方面,美國、日本等國家的專業(yè)生產企業(yè)做了大量的工作,通過改性技術各種具有新功能特性的新牌號樹脂不斷推出,如吹塑級PVA和PVDC、可拉伸的EVOH、阻透性茂金屬聚丙烯等,因此在原料的使用方面,國內企業(yè)具有更寬的選擇面?! ∽柰感运芰习b薄膜的生產工藝 由于材料自身特性的局限性或價格的因素,一般阻透性材料都不單獨使用,為了滿足不同商品對阻透性的要求,軟塑包裝已經由原來的單層薄膜的生產,向多品種、多功能層次的復合包裝膜發(fā)展,目前使用得最為普遍的阻透性塑料包裝薄膜的復合技術有4種:干式復合法、涂布復合法、共擠出復合法和蒸鍍復合法?! ?.干式復合法 干式復合法是以各種片材或膜材作基材,用凹版輥在基材表面涂布一層粘接劑,經過干燥烘道烘干發(fā)粘后,再在復合輥上壓貼復合。這是目前國內最常用的一種復合膜生產方法,干式復合的特點是適應面廣,選擇好適當的粘接劑,任何片材或膜材都可以復合,如PE膜、PP膜、PET膜、PA膜等,而且復合強度高,復合速度快。但在這幾種方法中,干式復合成本最大,另外由于粘接劑用量一般在2.5—5(z.m)(干固量),因此有溶劑的殘留和環(huán)境污染問題存在?! ?.涂布復合法 涂布復合法的工藝比較簡單,對于較難單獨加工成膜的阻隔性樹脂,如PVA、PVDC等均可以采用涂布復合。PVA的熔融溫度為220—240~C,分解溫度200~C,要加工成薄膜需要添加增塑劑和穩(wěn)定劑,以提高熱分解溫度,降低熔融溫度,生產PVA系聚合物薄膜的設備和技術都很昂貴,國內聲稱已經開發(fā)了PVA的制膜技術,并且已開始規(guī)?;a。同樣的原因PVDC也難以單獨成膜。所以,目前對于PVA和PVDC的使用較為成熟的技術是涂布工藝,PVA 是水溶性的,在實際使用中采用水和乙醇的混合物作溶劑,在PK或PP薄膜上涂布4—61xm的厚度PVA,由于PVA的耐水性較差,可以采用在PVA溶液中添加交聯劑以提高其耐水性,同時也提高了PVA與PE、PP的附著力,可省去底涂,為了制袋方便,涂布PVA的PE或PP膜可以與其它膜進行干式復合,形成涂布PVA/PE(或PP)/LDPE結構的復合薄膜,這種膜的阻透性能好,抽真空效果比PA/LDPE還要好,成本比較低。用于涂布的PVDC是偏氯乙烯與丙烯酸酯單體進行乳液聚合的共聚物,加上適當的溶劑和添加劑后,涂覆于玻璃紙、BOPP、尼龍和聚酯上面,使之具有良好的阻濕阻氣性能和熱封性能,PVDC使用的最大問題在于其安全衛(wèi)生性。 3.共擠復合法 共擠出復合法是利用多臺擠出機,通過一個多流道的復合機頭,生產多層結構的復合薄膜的技術。這種方法對設備特別是機頭設計和工藝控制的要求高,近年來隨著機械加工和制造技術的成熟,共擠出復合法得到較快發(fā)展,從最早的2層到現在的9層復合膜都可以生產,根據功能的需要,可選擇不同的材料,比如一種典型的7層復合膜,其芯層是EVOH,夾在2層尼龍膜之間,提高了阻隔性能,減薄了膜的厚度,外層用粘接劑復合PE或EVA作熱封層,這樣確保了包裝的需要,又降低了成本。據有關調查表明,發(fā)達國家的共擠包裝薄膜占整個軟塑包裝材料的40%,而我國僅占6%,因此多層共擠技術在我國將有很大的應用空間,隨著薄膜表面印刷油墨的開發(fā)和表面印刷技術的提高,預計共擠出復合技術將得到更大的發(fā)展。從工藝上來說,共擠出復合包括共擠吹膜和共擠流延2種方法?! &H公司最新介紹,用于生產多層(3層、5層、7層)阻隔復合薄膜的吹膜生產線,最大產量達1000kg/h;厚度可控制在7—251xm,在滿足功能需要的條件下,超薄型薄膜節(jié)約了資源,減少了包裝廢棄物,符合環(huán)保要求;由于采用了新的技術,氣泡更加穩(wěn)定,對薄膜厚度偏差的控制更加精確。目前國內也開發(fā)了5層共擠出阻隔性薄膜吹塑設備,但其產品一般適用于低端市場的需要。共擠出復合法的另一種工藝是共擠出流延,流延薄膜是聚合物熔體通過T型平縫模頭,在冷卻輥上驟冷而生產的一種無拉伸平擠薄膜。我國流延薄膜的生產始于80年代從日本和德國引進的單層流延生產線,到90年代中期引進的3層或5層的共擠流延設備,國外已出現7層和9層的薄膜結構的生產線。目前國內有流延薄膜生產線近50條,年總產能達16.5t左右,近上來,由于多層共擠吹膜的發(fā)展迅猛,沖擊了流延薄膜的部分市場,因此其需求相對疲軟。但是隨著新材料的開發(fā)和新設備的使用,提高了生產效率,增加了產品的類型,新的應用領域不斷拓寬,流延膜的制造正在進入新一輪投資熱潮?! ?.蒸鍍復合法 蒸鍍復合法是以有機塑料薄膜為基材與無機材料復合的技術,致密的無機層能賦予材料絕佳的阻隔性能。最典型最常見的蒸鍍復合是真空鍍鋁技術,在高真空條件下,通過高溫將鋁線熔化蒸發(fā),鋁蒸氣沉淀集聚在塑料薄膜表面,形成一層厚約35— 40nm的阻透層,作為基材的塑料薄膜可以是PE、PP、PET、PA、PVC等,真空鍍鋁膜具有優(yōu)良的阻透性能,在不要求透明包裝的情況下,鍍鋁膜是最佳的選擇,盡管鍍鋁層很薄,但是其阻透性能達到透濕∠0.1g/ma4h,透氧∠0.1cm2/m2·24h,其阻透性能不受濕度的影響;鍍鋁膜的保香性好,具有金屬光澤,裝飾美觀,但不透明,包裝內容物不直觀;耐曲揉性差,揉折后易產生針孔或裂痕,從而影響阻透性。為了改善鍍鋁膜的不足,最新的技術之一,是采用在塑料薄膜上鍍氧化硅(SiOx),其中SIOx是Si203與Si304的混合物,工藝上可采用物理沉積法和化學沉積法,鍍氧化硅膜的無機層致密,厚度僅0.05—0.061xm,阻透性優(yōu)于一般共擠出膜和PVDC涂覆膜,除此之外,而且具有很好的透明性、耐揉曲性、耐酸堿性、極好的印刷性,適應在微波爐中使用,燃燒處理的殘渣很少??梢杂糜谡翦兊脑铣齋IOx外,還有Ah03、MgO、Ti02等?! ≡谧柰感运芰习b新材料的研究方面,納米技術也發(fā)揮了其獨特的作用,德國Bayer和美國Nanocor把納米級的改性硅酸鹽粘土分散在PA基體中制成了阻透性良好的薄膜材料;日本納米材料公司采用微晶涂層工藝,把納米硅灰石和二氧化硅涂于BOPP、PET和PA薄膜表面,開發(fā)出了性能優(yōu)良的高阻透性薄膜?! 【C觀阻透性材料的開發(fā)及其包裝薄膜生產工藝技術的發(fā)展狀況,筆者認為有一點應該引起我國相關部門的重視,無論是阻透性原料樹脂,還是阻透性薄膜的生產設備和相關工藝技術,國內科研院所和企業(yè)的自主開發(fā)能力缺乏,嚴重依賴進口,國內絕大多數企業(yè)實際上還停留在來料加工的初級階段,包裝行業(yè)技術整體落后的局面依然沒有緩解,隨著產品的分類細化和生產設備的專業(yè)化,國內外技術的實質性差距在繼續(xù)擴大,從原料、設備和工藝技術等都將受制于國外公司,國家行業(yè)發(fā)展規(guī)劃機構應當出臺相關法規(guī),積極引導國內企業(yè)在引進設備和技術的基礎上認真消化吸收,提高自主創(chuàng)新的能力。
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