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双向拉伸尼龙薄膜在包装领域中的应用

2021-08-18 来源:开封机械信息网

双向拉伸尼龙薄膜在包装领域中的应用

尼龙的化学名称为聚己内酰胺,主要有两个方面的应用:纤维和树脂。目前,工业化生产的尼龙树脂有尼龙6、尼龙11、尼龙12、共聚尼龙、聚芳基尼龙等,用于包装方面主要是尼龙6树脂,按其成膜方法分类有双向拉伸薄膜、单向拉伸薄膜、未拉伸薄膜、共挤多层薄膜或干复合薄膜。

双向拉伸尼龙(“Biaxially Oriented Polyamide”,简称BOPA)薄膜作为高阻隔性薄膜基材,目前正在成为继BOPP、BOPET薄膜之后的拉伸薄膜家族中的第三大品种。

1 特性及应用

BOPA薄膜的耐穿刺强度、冲击强度、摩擦强度、弯曲强度高,并且有较好的阻隔性。为克服聚己内酰胺材料易吸水、稳定性较差的缺点,通常采用与热封性良好的基材薄膜复合使用,以提高性能价格比,改善吸水性能。

以BOPA薄膜为基材的复合薄膜应用见表1。

表1 BOPA薄膜包装应用

应用范围

实例

复合结构举例

蒸煮食品包装

汉堡、米饭、液体汤料、豆浆、烧鸡等

BOPA/EVA、BOPA/CPP

冷冻食品包装

海鲜、火腿、香肠、肉丸、蔬菜等

BOPA/PE

普通食品包装

精米、鱼干、牛肉干、辣椒油、榨菜等

BOPA/PE

化工产品、医药用品包装

化妆品、洗涤剂、香波、吸气剂、注射管、尿袋等

PET/AL/BOPA/PEBOPA/AL/PE

机械、电子产品等包装

电器元件、集成电路板等

金属化膜、涂布 K-BOPA、金银线、耐热分离膜等

注:PE指聚乙烯膜,AL指铝箔,K指涂覆,CPP指聚丙烯流延膜,PET指聚酯膜,EVA指醋酸乙烯膜。

BOPA薄膜主要用于食品包装。对冷冻食品包装,主要利用BOPA薄膜强度高、耐穿刺性好、耐寒性优的特性。对汤面液体调料包装,主要利用其强度高、耐穿刺性好、特别耐油性笋,主要是使用PA6材料,而要求温度较高时则零用尼龙66材料。对耐蒸煮食品包装,主要利用其耐油、耐热、气体阻隔性好,具有耐穿刺性等特点。此外,BOPA薄膜还广泛应用于医疗、化妆品和机械、电子等一般工业包装领域。

2 市场分析

BOPA薄膜的研制开发始于20世纪70年代,目前世界BOPA薄膜的生产能力约13万t/a,生产企业主要在日本,包括:三菱、宇部、旭化成、尤尼吉可、帝人等公司。此外,还有美国、英国、德国、韩国、中国等少数几个国家生产。

目前,全球BOPA薄膜年消费量在11万t到13万t之间。日本和欧洲消费量均4万t左右,亚洲其他国家和地区消费量不足3万t。亚洲市场需求非常强劲,在其带动下,今后几年内全球对BOPA薄膜的年需求量增长率预计会在10%左右。

世界BOPA薄膜80%以上用于食品包装,主要用于蒸煮食品、冷冻真空食品、鲜肉、奶酪、香味食品及盖材等。而且BOPA用于食品复合包装是一种发展趋势。市场调查公司PCIFilms的研究报告指出,由于市场需求强劲且利润丰厚,近期BOPA薄膜投资过度,到2007年产能将增至257/t/a,到2008-2009年全球BOPA薄膜供求基本平衡。

我国复合薄膜生产始于20世纪80年代后期,相继引进了几十条复合薄膜生产线,部分企业采用进口BOPA薄膜生产尼龙复合包装材料。直到1993年,广东佛山东方包装材料有限公司从日本引进了两套3000t/a BOPA薄膜线,才结束了我国BOPA薄膜全部依靠进口的局面,但BOPA薄膜用树脂主要依靠进口。至2003年底,我国仅有佛山东方包装材料公司一家生产BOPA薄膜。

由于市场需求强劲,而且尼龙薄膜利润相对较高,因此近两年许多厂家将目光关注在投资BOPA薄膜项目上,2004年以来相继有十余家企业计划投资上马BOPA薄膜项目。到2005年6月为止,已知的已建城的BOPA薄膜生产线共有7条,生产能力共计3.1万t/a,全部为引进技术。主要生产企业有佛山塑料集团股份有限公司东方分公司、厦门长华塑业有限公司、湛江开发区明和塑胶有限公司、金田集团塑业有限公司等。预计到2006年初还有1万t/a以上的能力投产。此外黑龙江、浙江、江苏等地的一些企业也计划进入该市场。

到目前为止,国内对BOPA薄膜已形成1.6万—2万t/a的市场需求,市场前景十分看好,未来几年需求增长较快。但随着一批BOPA生产线的建成,几年后市场竞争将会日趋激烈。

3 生产技术及设备

BOPA薄膜的加工方法有平膜法和管膜法两大类。平膜法又包括同步拉伸法、异步拉伸法。管膜法又称吹塑法。目前,同步拉伸法、异步拉伸法较具有竞争力。二者各有优缺点,而且异步拉伸法是普遍使用的方法,投资较低。同步拉伸法较先进,但投资较高。生产过程基本包括:熔融、冷却、拉伸、热定型、卷曲、包装等。

BOPA薄膜制造设备与技术一直为发达国家所垄断,生产线供应商主要有德国布鲁克纳(Bruckner)公司、法国DMT公司、日本三菱重工等。至今我国双向拉伸设备及生产线仍以引进为主,近年有西安航空发动机公司;桂林电器研究所、汕头远东设备公司等少数企业涉足该领域,制造了比较适用于中小企业生产的设备,但与世界先进水平相比还有一定差距。

4 尼龙树脂专用料

BOPA薄膜生产对尼龙树脂基料要求较高,主要包括:(1)树脂基料的相对粘度为3.3-3.7,粘度过高带来加工难度,过低将导致拉伸破裂;(2)尼龙切片相对分子质量分布均匀,切片相对偏差尽可能小,确保分子作用力均匀;(3)环状低聚物、凝胶粒子含量尽可能少,以消除下游加工中的分散相,防止双向拉伸破膜及拉伸后的色眼和斑点;(4)尼龙冷却固化的过程中极易生成球晶,如晶粒偏大,拉膜时易撕裂。

目前我国尼龙6和尼龙66树脂生产厂有20余家,生产能力万吨级以上的企业只有中国神马集团和广东新会美达公司等少数几家企业,千吨级以上的企业有十几家。由于产不足需,近年进口量在10万-20万t/a之间。目前,我国尼龙树脂主要用于汽车工业、机械工业、电器工业等制造元器部件,而用于薄膜领域仍占极少数。这其中一个重要的原因是,缺乏用于生产薄膜尤其是双向拉伸薄膜的专用树脂。有报道称,岳阳石油化工总厂成功开发了双向拉伸用高粘度尼龙专用料合成技术,并生产出性能优良的包装膜用尼龙专用料。

5 发展建议

BOPA薄膜是一种有前景的新型高档包装材料,广泛应用于食品、医疗、化妆品和机械电子包装领域,特别适合于冷冻包装、真空包装和蒸煮包装,对食品的保鲜、保香远远大于常规包装材料。市场前景十分看好,未来几年需求增长较快。但随着一批BOPA生产线的建成,几年后市场竞争将会日趋激烈。因此,有意投资建设BOPA薄膜项目的企业应做好市场调查研究,避免一哄而上、盲目生产。

根据市场分析,并考虑塑料薄膜行业特点,单个企业的生产规模以1万t/a为宜,共两条生产线,单线能力5000t/a左右。

BOPA薄膜生产难度较大,原料及加工技术目前掌握在日本、德国等国外少数厂家手中。并且这些公司大多已经在国内外申请了生产专利,因此在我国建设该项目,一般需要引进技术和设备。

树脂生产与加工应用的发展是相辅相承的,目前我国尼龙树脂(尤其专用料)、薄膜加工这两方面均亟待发展。借鉴国外企业的生产经验,建设从聚合原料到膜的一体化企业,将有助于保证膜的加工质量稳定性及膜的功能开发,并可获得良好的经济效益。

转载自:zdpack.com

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