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聚異丁烯在拉伸纏繞膜中的應用

聚異丁烯在拉伸纏繞膜中的應用

一)概述

      纏繞膜(Stretch wrap film)又叫彈性膜,它在使用時可以利用薄膜自身具有的自粘彈性拉伸纏繞,靠薄膜表面的粘彈性和使用時使用的拉張力把商品緊緊地包裹起來,達到保護商品的目的。
纏繞包裝膜可以用于運輸包裝,例如大型托盤的纏繞包裝、集裝箱、箱的纏繞包裝,也可以用于短距離運輸和銷售包裝,如日用品包裝,不銹鋼管、塑料管材、型材的纏繞包裝,塑料裝飾板、卷地板、卷地毯纏繞包裝等。
按使用方法可分為機用拉伸纏繞膜和手用拉伸纏繞膜,大多數的拉伸纏繞膜都是透明的,少數的黑色機用拉伸膜主要適合于比較貴重的產品,不被引起注意可以有效防盜。
      用于拉伸纏繞膜的原料有PVC(聚氯乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(線性低密度聚乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)以及PB(聚丁二烯)等,目前國內纏繞膜的生產主要是采用LLDPE、LDPE為原料。
根據生產設備的不同,拉伸纏繞膜的生產工藝主要有兩種:流延法(cast line)和吹塑法(blown line)。其中,應用最早的是吹塑成膜法,利用流涎成膜法較之吹塑成膜法,生產效率高,產品厚度均勻性佳、透明性高,而且可以減少增粘劑的用量,有利于降低產品生產成本,優點眾多,在纏繞薄膜生產中,流涎成膜法目前居主導地位,吹塑工藝主要用在比較特殊的地方,如牧草膜、耐高穿刺膜和防銹纏繞膜等。但流延成膜法也具有一次性投資較大的缺點。
由于投資門檻較低,目前國內纏繞膜的市場的主要生力軍是一些使用國產設備的小生產商,他們約占了市場70%的份額。
 
二)纏繞膜用增粘劑

1)增粘劑的作用及類型

      包裝用纏繞薄膜必須具備兩個最基本的性能,一個是要有良好的機械強度、較佳的延伸性和良好的回彈性;二是其表面(單面或雙面)要具有較強的粘性。聚乙烯可以制得具有良好的機械強度、較佳延伸性和良好回彈性的薄膜,但難于制得具有足夠表面粘性的塑料薄膜,因此生產聚乙烯纏繞薄膜時,往往需要借助于增粘劑類添加劑的加入,以提高薄膜的表面粘性。
工業化生產中,聚乙烯纏繞薄膜可以用使用的增粘劑有低分子聚異丁烯(PIB)、密度在0.905以下超低密度聚乙烯(VLDPE)以及EVA樹脂等。EVA樹脂因可能產生酸味,價格較高,性價比低等因素,現在已鮮有使用;超低密度聚乙烯具有柔軟性好、粘性較高、耐穿刺強度高的特點,均可用于制造纏繞薄膜,但也存在性價比較低的問題,實際使用較少;低分子量的聚異丁烯,作為聚乙烯纏繞薄膜的增粘劑,則具有粘性調節范圍較大、粘性調節方便,而且價格比較低廉,性價的綜合優勢比較明顯。因此,低分子聚異丁烯及其母料,是目前聚乙烯纏繞薄膜生產中最常使用的增粘劑。
聚異丁烯之所以能夠成為出色的增粘劑,原因除了在于其固有的粘性之外,還因為它具有與聚乙烯薄膜不相容的特性,由于不相容,聚異丁烯會逐漸的遷移到薄膜的表面,從而產生粘性。

2)纏繞膜對聚異丁烯的性能要求

      聚乙烯纏繞薄膜使用中所需要的“粘性”,實際上既要有良好的剝離粘性又要有良好的搭接粘性。剝離粘性越高,托盤越不易散包,且薄膜的密封性越好;搭接粘性越高,薄膜越不易發生縱向位移,因此要想獲得牢固的包裝,特別是托盤之類的商品的大型集成包裝,必須使薄膜的剝離粘性和搭接粘性達到均衡。
不同分子量(MW )的低分子聚異丁烯對聚乙烯薄膜的粘著效果起決定性作用。分子量不同, 粘著性能亦隨之不同。分子量高的聚異丁烯使薄膜具有更高的最終剝離粘著性, 但隨著聚異丁烯分子量的增加, 搭接粘著力會衰減;而相對低分子量的聚異丁烯雖然具有較好的搭接粘著力,但是分子量太低的話,由于其較易揮發會導致粘性保持期過短。因此,選擇合適分子量的聚異丁烯,才能使得纏繞膜具有最佳性能。綜合考慮以上因素以及使用過程中的便利程度,結果表明,數均分子量在1300左右的聚異丁烯比較適用于增加纏繞膜的自粘性能。
為了求得剝離粘性和搭接粘性達到理想均衡,一些廠商還選擇將不同分子量大小的聚異丁烯進行組合,來用于聚乙烯纏繞薄膜的增粘。例如法國寶利得公司提供的聚乙烯纏繞薄膜增粘用聚異丁烯,就是不同分子量的低分子聚異丁烯的混合物。

3)聚異丁烯的最佳添加量

     纏繞膜的自粘性能與聚異丁烯的加入量成正相關,但是,當聚異丁烯的加入量超過3%以后,隨著聚異丁烯加入量的增加,纏繞膜自粘性的提高變得不明顯,繼續提高聚異丁烯的加入量,則會導致析出的聚異丁烯在膜表面集結成塊,造成薄膜自粘性不均,甚至膜卷很難打開。為保證纏繞膜的最終性能,并綜合考慮原料成本問題,聚異丁烯的添加量應控制在1%-3%之間。
PIB有一個滲出過程,一般要三天左右以后薄膜表面才能產生足夠的粘性;另外,PIB的遷移速度與存放的溫度有關:其夏天遷移析出速度較快、而冬季遷移速度慢。因此在生產纏繞膜時加入聚異丁烯的比例應隨季節變化有所調整,即:冬季生產時加入量比夏季加入量要多一點。
不同的生產工藝由于裝置的差別,聚異丁烯的使用量也有所不同。由于吹塑工藝生產的薄膜厚度的均勻性不如流延膜好,因此吹塑工藝中聚異丁烯的使用量應稍高于流延工藝,具體的使用量的差別還需參考不同用戶具體的工藝條件而定。

4)大林、日石聚異丁烯與國產聚異丁烯性能比較

      用于纏繞膜生產的國產聚異丁烯主要有吉化的JHY-1300以及錦州的JINEX6130,與它們相比,大林及日石聚異丁烯在性能上主要有以下優勢:
(1)粘度:大林、日石的聚異丁烯的粘度高于相同分子量的吉化及錦州的產品,因此用量可以相對少一點;
(2)氫化程度:大林、日石的聚異丁烯的氫化程度高于JHY1300 和JINEX6130,在使用過程中不會因為被氧化而影響纏繞膜的色澤以及使用性能。

5)PIB增粘母粒

     低分子聚異丁烯是一種粘稠性的液態物質,  PIB與聚乙烯粒料間的混合物,在采用通用型擠出機生產塑料薄膜時,物料將不能順利擠出,需采特殊的擠出設備,如料斗帶有強制加料器的擠出機,強制喂入LLDPE和PIB的混合料,或者使用可泵入粘性液體的特種擠出機,泵入PIB。為方便生產,人們開發了用于生產聚乙烯纏繞薄膜的高濃度PIB增粘母粒,這種母粒是由PIB和聚乙烯按一定比例混合制成,它和塑料制品生產中經常使用的各種母料的形態相似,具有良好的流動性,使用方便,可用普通薄膜成型機組,順利生產聚乙烯纏繞薄膜。

6)增粘母粒與聚異丁烯比較

     由于增粘母粒也是由聚異丁烯組成,因此作為增粘劑在性能上與聚異丁烯并無區別,增粘母粒最大的優點便是使用方便。
目前市場上的增粘母粒有國產和進口兩類,但是由于增粘母粒的生產過程存在一定的成本,因此在價格上高于聚異丁烯,導致其作為聚乙烯纏繞薄膜增粘劑時的配方成本要明顯地高于聚異丁烯直接作為增粘劑時的配方成本。從而導致其市場占有率遠不及聚異丁烯。
 
三)保鮮膜

     保鮮膜是人們常用的一類保鮮食品的塑料包裝制品,目前市場上的保鮮膜主要有三種,第一種是聚乙烯,這種材料主要用于食品的包裝,如水果、蔬菜等,包括在超市采購回來的半成品用的都是這種材料;第二種叫聚氯乙烯,這種材料也可以用于食品包裝;第三種是聚偏二氯乙烯,,主要用于一些熟食等的包裝。由于PVC類保鮮膜中使用的增塑劑有致癌作用,而PVDC的生產成本太高,因此國內大多數的保鮮膜都傾向于使用PE作為原料。
保鮮膜是纏繞膜的一種,但是由于它不需要像纏繞膜那么高的自粘性能,因此,聚異丁烯的使用量會更少,聚異丁烯主要用來增加產品柔韌性及自粘性。

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