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聚异丁烯在拉伸缠绕膜中的应用

聚异丁烯在拉伸缠绕膜中的应用

一)概述

      缠绕膜(Stretch wrap film)又叫弹性膜,它在使用时可以利用薄膜自身具有的自粘弹性拉伸缠绕,靠薄膜表面的粘弹性和使用时使用的拉张力把商品紧紧地包裹起来,达到保护商品的目的。
缠绕包装膜可以用于运输包装,例如大型托盘的缠绕包装、集装箱、箱的缠绕包装,也可以用于短距离运输和销售包装,如日用品包装,不锈钢管、塑料管材、型材的缠绕包装,塑料装饰板、卷地板、卷地毯缠绕包装等。
按使用方法可分为机用拉伸缠绕膜和手用拉伸缠绕膜,大多数的拉伸缠绕膜都是透明的,少数的黑色机用拉伸膜主要适合于比较贵重的产品,不被引起注意可以有效防盗。
      用于拉伸缠绕膜的原料有PVC(聚氯乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、LLDPE(线性低密度聚乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)以及PB(聚丁二烯)等,目前国内缠绕膜的生产主要是采用LLDPE、LDPE为原料。
根据生产设备的不同,拉伸缠绕膜的生产工艺主要有两种:流延法(cast line)和吹塑法(blown line)。其中,应用最早的是吹塑成膜法,利用流涎成膜法较之吹塑成膜法,生产效率高,产品厚度均匀性佳、透明性高,而且可以减少增粘剂的用量,有利于降低产品生产成本,优点众多,在缠绕薄膜生产中,流涎成膜法目前居主导地位,吹塑工艺主要用在比较特殊的地方,如牧草膜、耐高穿刺膜和防锈缠绕膜等。但流延成膜法也具有一次性投资较大的缺点。
由于投资门槛较低,目前国内缠绕膜的市场的主要生力军是一些使用国产设备的小生产商,他们约占了市场70%的份额。
 
二)缠绕膜用增粘剂

1)增粘剂的作用及类型

      包装用缠绕薄膜必须具备两个最基本的性能,一个是要有良好的机械强度、较佳的延伸性和良好的回弹性;二是其表面(单面或双面)要具有较强的粘性。聚乙烯可以制得具有良好的机械强度、较佳延伸性和良好回弹性的薄膜,但难于制得具有足够表面粘性的塑料薄膜,因此生产聚乙烯缠绕薄膜时,往往需要借助于增粘剂类添加剂的加入,以提高薄膜的表面粘性。
工业化生产中,聚乙烯缠绕薄膜可以用使用的增粘剂有低分子聚异丁烯(PIB)、密度在0.905以下超低密度聚乙烯(VLDPE)以及EVA树脂等。EVA树脂因可能产生酸味,价格较高,性价比低等因素,现在已鲜有使用;超低密度聚乙烯具有柔软性好、粘性较高、耐穿刺强度高的特点,均可用于制造缠绕薄膜,但也存在性价比较低的问题,实际使用较少;低分子量的聚异丁烯,作为聚乙烯缠绕薄膜的增粘剂,则具有粘性调节范围较大、粘性调节方便,而且价格比较低廉,性价的综合优势比较明显。因此,低分子聚异丁烯及其母料,是目前聚乙烯缠绕薄膜生产中最常使用的增粘剂。
聚异丁烯之所以能够成为出色的增粘剂,原因除了在于其固有的粘性之外,还因为它具有与聚乙烯薄膜不相容的特性,由于不相容,聚异丁烯会逐渐的迁移到薄膜的表面,从而产生粘性。

2)缠绕膜对聚异丁烯的性能要求

      聚乙烯缠绕薄膜使用中所需要的“粘性”,实际上既要有良好的剥离粘性又要有良好的搭接粘性。剥离粘性越高,托盘越不易散包,且薄膜的密封性越好;搭接粘性越高,薄膜越不易发生纵向位移,因此要想获得牢固的包装,特别是托盘之类的商品的大型集成包装,必须使薄膜的剥离粘性和搭接粘性达到均衡。
不同分子量(MW )的低分子聚异丁烯对聚乙烯薄膜的粘着效果起决定性作用。分子量不同, 粘着性能亦随之不同。分子量高的聚异丁烯使薄膜具有更高的最终剥离粘着性, 但随着聚异丁烯分子量的增加, 搭接粘着力会衰减;而相对低分子量的聚异丁烯虽然具有较好的搭接粘着力,但是分子量太低的话,由于其较易挥发会导致粘性保持期过短。因此,选择合适分子量的聚异丁烯,才能使得缠绕膜具有最佳性能。综合考虑以上因素以及使用过程中的便利程度,结果表明,数均分子量在1300左右的聚异丁烯比较适用于增加缠绕膜的自粘性能。
为了求得剥离粘性和搭接粘性达到理想均衡,一些厂商还选择将不同分子量大小的聚异丁烯进行组合,来用于聚乙烯缠绕薄膜的增粘。例如法国宝利得公司提供的聚乙烯缠绕薄膜增粘用聚异丁烯,就是不同分子量的低分子聚异丁烯的混合物。

3)聚异丁烯的最佳添加量

     缠绕膜的自粘性能与聚异丁烯的加入量成正相关,但是,当聚异丁烯的加入量超过3%以后,随着聚异丁烯加入量的增加,缠绕膜自粘性的提高变得不明显,继续提高聚异丁烯的加入量,则会导致析出的聚异丁烯在膜表面集结成块,造成薄膜自粘性不均,甚至膜卷很难打开。为保证缠绕膜的最终性能,并综合考虑原料成本问题,聚异丁烯的添加量应控制在1%-3%之间。
PIB有一个渗出过程,一般要三天左右以后薄膜表面才能产生足够的粘性;另外,PIB的迁移速度与存放的温度有关:其夏天迁移析出速度较快、而冬季迁移速度慢。因此在生产缠绕膜时加入聚异丁烯的比例应随季节变化有所调整,即:冬季生产时加入量比夏季加入量要多一点。
不同的生产工艺由于装置的差别,聚异丁烯的使用量也有所不同。由于吹塑工艺生产的薄膜厚度的均匀性不如流延膜好,因此吹塑工艺中聚异丁烯的使用量应稍高于流延工艺,具体的使用量的差别还需参考不同用户具体的工艺条件而定。

4)大林、日石聚异丁烯与国产聚异丁烯性能比较

      用于缠绕膜生产的国产聚异丁烯主要有吉化的JHY-1300以及锦州的JINEX6130,与它们相比,大林及日石聚异丁烯在性能上主要有以下优势:
(1)粘度:大林、日石的聚异丁烯的粘度高于相同分子量的吉化及锦州的产品,因此用量可以相对少一点;
(2)氢化程度:大林、日石的聚异丁烯的氢化程度高于JHY1300 和JINEX6130,在使用过程中不会因为被氧化而影响缠绕膜的色泽以及使用性能。

5)PIB增粘母粒

     低分子聚异丁烯是一种粘稠性的液态物质,  PIB与聚乙烯粒料间的混合物,在采用通用型挤出机生产塑料薄膜时,物料将不能顺利挤出,需采特殊的挤出设备,如料斗带有强制加料器的挤出机,强制喂入LLDPE和PIB的混合料,或者使用可泵入粘性液体的特种挤出机,泵入PIB。为方便生产,人们开发了用于生产聚乙烯缠绕薄膜的高浓度PIB增粘母粒,这种母粒是由PIB和聚乙烯按一定比例混合制成,它和塑料制品生产中经常使用的各种母料的形态相似,具有良好的流动性,使用方便,可用普通薄膜成型机组,顺利生产聚乙烯缠绕薄膜。

6)增粘母粒与聚异丁烯比较

     由于增粘母粒也是由聚异丁烯组成,因此作为增粘剂在性能上与聚异丁烯并无区别,增粘母粒最大的优点便是使用方便。
目前市场上的增粘母粒有国产和进口两类,但是由于增粘母粒的生产过程存在一定的成本,因此在价格上高于聚异丁烯,导致其作为聚乙烯缠绕薄膜增粘剂时的配方成本要明显地高于聚异丁烯直接作为增粘剂时的配方成本。从而导致其市场占有率远不及聚异丁烯。
 
三)保鲜膜

     保鲜膜是人们常用的一类保鲜食品的塑料包装制品,目前市场上的保鲜膜主要有三种,第一种是聚乙烯,这种材料主要用于食品的包装,如水果、蔬菜等,包括在超市采购回来的半成品用的都是这种材料;第二种叫聚氯乙烯,这种材料也可以用于食品包装;第三种是聚偏二氯乙烯,,主要用于一些熟食等的包装。由于PVC类保鲜膜中使用的增塑剂有致癌作用,而PVDC的生产成本太高,因此国内大多数的保鲜膜都倾向于使用PE作为原料。
保鲜膜是缠绕膜的一种,但是由于它不需要像缠绕膜那么高的自粘性能,因此,聚异丁烯的使用量会更少,聚异丁烯主要用来增加产品柔韧性及自粘性。

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