聚丙烯和聚乙烯的共吹塑薄膜

作者：PETER NIEDERSSuSS ET AL.    来源：德国Kunststoffe international杂志

欢迎访问e展厅 展厅 2 塑料包装/防水包装展厅 塑料瓶, 聚酯薄膜, 塑料袋, 气相防锈膜, 气相防锈纸, ... 直到数年之前，气冷吹塑聚乙烯薄膜还处于一个单独的领域。而由于聚丙烯的引入，由这种技术生产的薄膜的应用领域和综合性能得以大大延展。因而在无规和均相共聚物新产品开发时考虑了这种趋势，并使得能在包装领域提供经济的解决方案。 包装工业界致力于削减软包装材料生产和吹塑方面成本的不懈努力正变得与聚合物、加工机械和吹塑技术方面的改进越来越紧密的关联。从本文可以看出，由聚丙烯制得的柔性薄膜由于具有最好的光学、机械、防潮和密封性能以及最重要的耐热性，因而在包装领域正起着越来越重要的作用。正好过半数（52%）的聚丙烯原料被用于挤出成型产品的生产，而薄膜产品占了其中的40%。数年前，只有浇铸薄膜能用于柔性包装领域（而双向拉伸聚丙烯薄膜通常被划分到介于柔性和硬质薄膜间的一类产品）。但现在聚丙烯吹塑薄膜材料在柔性包装材料领域也很常见了。该技术具有最显著的优点：生产出的薄的薄膜比浇铸薄膜具有更好的强度（因为聚丙烯的分子量更高）。 聚丙烯和聚乙烯的共吹塑薄膜 最初在聚丙烯加工中存在的三个问题 — 令人不满意的加工性能和吹泡稳定性、易开裂性及极差的光学性能都已通过一系列不同的产品开发而得以解决了。第一步是使用长支链聚丙烯(HMS-PP)。另一步就是用Bheda和Spruiell在1986年开发的通过利用所谓的成核剂来提高其光学性能和可加工性的方法。不管怎么说，机械制造工业对于这些新的聚丙烯牌号的广泛使用起到了关键的作用。在较低的温度范围内，这些聚丙烯材料耐热的优点(这对于热罐装和灭菌消毒尤为必要)被其缺点所抵消了。后面提到的这个缺点现在已经可以通过选择特殊牌号的共聚物来得到解决了。聚丙烯作为吹塑薄膜材料的其它一些优点还包括质地较硬、防潮和优良的光学性能。 聚丙烯或者聚乙烯的选择问题可通过这两种材料的共用或将它们作为一种共混物来进行共挤出而来解决。例如，用无规共聚的Borclear RB707CF聚丙烯和加入量为10%到30%的Borecene FM5220线性低密度聚乙烯(PE-LLD)的共混物来生产薄膜时，生产时封边的温度窗口和生产出的薄膜硬度都能得到优化。然而，最终生产出来的薄膜中的这种两相结构对其光学性能有不利的影响，也就是说薄膜的光泽降低而不透明度增加了。另外，由于聚乙烯组分的引入，薄膜的耐热性明显降低，即使其用来作为其中的共挤出层也是这样。 尽管在聚丙烯和聚乙烯的联用方面还存在上述的限制，但诸如牌号为Borclear RB707CF的透明级聚丙烯已经在吹塑薄膜领域，特别是其中的多层复合膜领域得到应用。 所选共聚物满足要求 近年来，北欧化工公司(Borealis)已开展了乙烯/丙烯无规共聚物的共聚单体插入、结晶行为及受这些因素影响的机械和光学性能方面的研究。基于这些在吹塑薄膜领域方面的研究和最近所取得的技术方面的结果，在材料开发方面迈出更深入的关键一步已成为可能。 新牌号的Borclear RB709CF具有更高的乙烯含量并提高了其中共聚单体插入的计量，它结合了之前提到的有利于封边和获得更好机械性能薄膜的MC-PE-LLD和具有优异光学性能的RB707CF的共混物的优点(如图1所示)。此外，它还有其它一些有利的性能： ■ 高达100℃耐热性和低含量的己烷可溶性的组分使其成为食品包装的理想材料。 ■ 更高的产品强度使得其在用于包装方面时可节约原材料并降低成本。 ■ 加工性和延展性的提高使得吹塑薄膜生产线的生产速度更高。 当需要薄膜产品在零度以下还具有高硬度和良好的综合性能时，通常选用嵌段或抗冲共聚物。此外，一种新开发的商品牌号为Borpact BC918CF的原料所能提供产品的性能不仅超越了吹塑薄膜领域的其它产品的性能，而且还超过了铸膜和热成型领域产品的性能。该类牌号中首次用于实际生产的产品是一种彻底重新设计的具有的弹性相(EPR)的乙烯 — 丙烯交替共聚物(EPI)。北欧化工公司的这条产品生产线也是多年基础研究的结晶，并于2001年被首次授予专利。 在吹塑级薄膜料Borpact BC918CF中，其弹性相链接有高结晶度的均相聚丙烯基体。新等级的原料能生产出具有更高硬度和更好光学性能的薄膜产品，而原料中专加的BNT成核剂对这些性能的提高也起到了重要的作用(图2所示)。与用之前的Borpact BC914TF牌号相比，由此制得的50微米吹塑膜的不透明部分降低了30%，从15%降到了10%。由于基体树脂具有高的立购规整度，因此其具有很高的熔点，从而能提高树脂对灭菌消毒处理的耐受力。新牌号树脂比与之相当的透明无规共聚物能制得光学和机械性能都好得多的产品。 从薄膜到包装系统 整体来讲，该聚合物具有很均衡的性能，使得其成为一种理想的材料，特别是在包装领域而言更是如此。一个特别而又有价值的特征是该材料的易撕特性。包装开口问题通常是消费者对塑料包装产品抱怨得最多的问题。一系列为食品包装和其它消费品所做的解决方案都将受益于这些新开发的产品。其中最重要的策略毫无疑问是直立袋的开发，它已在很多方面确立了自己的优势，可降低包装袋重量，并是一种用户友好的玻璃和金属包装的替代品。包装的产品种类涵盖洗衣粉(如标题处图片所示)、化妆品、宠物食品、即食餐直至医用器械(图4所示)，这些种类繁多的包装产品对我们的日常生活而言是不可或缺的。由使用量不断增加的定制的聚丙烯原料制得的载体薄膜的光学和机械性能在这里显得尤为重要：如果首要考虑的是产品的透明度和密封性的话，Borclear RB709CF是第一选择；而如需要无菌度和硬度，则Borpact BC918CF是最合适的牌号。 通常用于生产直立袋的薄膜的首选技术包括吹塑和浇铸薄膜的加工。对于特殊应用如袋子和医疗而言，在一些情况下管状淬火技术(用水冷环来冷却吹出的薄膜)对薄膜的生产大有帮助。 其它一些得以应用的新吹塑薄膜包括标贴膜、复合膜和面包袋(如图5所示)。牌号为Borpact BC918CF的聚丙烯原料不仅适用于上述用途的薄膜的生产，而且适用于用于盛装食品和即食肉的盘子的生产。 结合不同诸如硬度、透明度和洁净度等性能，新开发的产品满足了基本食品包装的需求。归因于极好的透明度和高纯度满足了食品工业不断提出的严格限制，减少计量和产品好的展示性也是一个好的成本效益。 前景展望 产品的研发将会继续：随着茂金属聚丙烯用量的不断增加，将有更多的性能融入到新产品中。而HMS聚丙烯的引入将优化材料的可加工性(不仅在吹塑而且在涂层和热成型的加工方面)。以聚丙烯为基础的超软薄膜材料也是开发计划的一部分。在未来的数年，常用塑料聚丙烯仍会在存储领域带给人们惊喜，而这将会进一步扩展这一已经种类繁多材料的应用领域。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (7/17/2008)