5层聚烯烃薄膜--层数更多，提升更多

作者：Lennart Ederleh

欢迎访问e展厅 展厅 4 吹膜机展厅 制袋机, ... 5层聚烯烃薄膜。包装制造商和用户都需要面对与日俱增的竞争压力，可持续的包装解决方案便是其中之一。薄膜产品从3层结构发展到5层结构，这一重要提升为产品发展打开了更广阔的选择空间。 在当前关于可持续性发展的辩论漩涡之中，能耗与资源效率、低计量这样的口号层出不穷。在这样的大环境下，公众期望不断地将关注点放在过度包装造成的资源浪费问题、到处堆放的垃圾，以及海洋填埋对食物链造成的安全威胁这些问题，这无疑对包装行业，特别是柔性包装，产生了巨大的影响。然而，消费者往往没有意识的到一点是，事实上，包装制造所消耗的能源是远远低于其包装物生产所消耗的，而且包装能够保障包装物不会泄漏、腐败以及损坏，所以，包装本身并不是问题焦点，而更应该称之为解决方案。在资源使用效率方面，柔性包装相比其他包装解决方案，因其低重量优势而力压群芳。 包装制造商和用户都需要面对与日俱增的竞争压力，可持续的包装解决方案便是其中之一。他们寄希望于原材料和机械设备制造商能够通过在材料、设备或加工工艺方面的创新改良，从而化解自己肩负的压力。下面这张图表可以简要地展示出，德国伦格里希Windmöller & Hölscher (W&H)公司销售的设备所制造的薄膜产品层数的发展过程，可以看出，单层薄膜产品设备的需求在近几年间急剧下滑，而3层薄膜生产设备在整个吹塑薄膜生产行业占有压倒性的优势（见图1）。如今许多适用领域都是采用3层薄膜，往往将它与阻隔层、背面可印刷BOPP或BOPET薄膜一起作为层压材料。 如今市场上活跃的3层聚烯烃薄膜，其层厚比率从1:1:1到1:6:1。复合材料组分中的表层相比其他层，有其特殊作用，它需要实现特定的功能和特性，例如光泽、密封性能以及适印性。这些功能往往只能通过使用高质量原材料或添加剂来实现，而这背后又意味着高昂的成本，因此制造商通常将表层制造得尽可能的薄。当薄膜需要着色时，含颜料的其实是内芯层，这样以来便最小化了颜料与模具金属表面的接触。以往的工艺会导致颜料沉淀在熔融的湿润表面，这就导致了较长的清洁与转换时间，而采用上述工艺则可完全避免。为了满足广泛的机械性能要求，3层薄膜经常要用到种类繁多的物料混合物。 聚烯原材料5层薄膜产品也呈现出长期的发展趋势（见图2）。其发展主要是基于两个方向。一方面，通过针对性使用高质量原材料并将原材料混合组分分离成单层，能够实现薄膜性能的优化提升，这不仅可以进一步缩减薄膜的厚度，同时还能够保障薄膜特性品质如一（低计量）。另一方面，将原材料混合组分分离成单层的做法，在某些情况下能够使用结构更简单因此成本更低廉的原材料，而不会影响薄膜的性能。其实上述两方面的焦点都是降低原材料成本，而这项成本通常会构成薄膜生产成本的最大份额。不仅在吹塑薄膜挤出生产领域，该趋势也逐步成功地应用于其他领域，例如，在挤塑薄膜领域的CPP薄膜生产中，通过将混合组分分离为单层，该工艺已经成功投入生产实践一段时间，现已进一步开发为生产程序从而进一步彰显改良材料的使用优势。 薄膜机械性能的提升 包装内容、下游加工流程，以及针对特定包装的解决方案，都会对包装薄膜提出不同的特殊需求。5层薄膜的生产已然能够实现将原材料混合组分分离为单层，这样以来便能够在单层中对硬度需求进行针对性调整。在3层薄膜中，通常使用高韧性（例如，PE-mLLD）和高硬度（例如，HDPE）原材料混合物，而在5层薄膜中，硬质材料能够从内芯层移至其中一个中间层。该层与混合物中心层的距离更大，从而提升了中立纤维允许的薄膜弯曲强度。ExxonMobil Chemical开展的研究项目显示，该工艺可将高负荷包装袋薄膜的弯曲强度提升达40%（见图3）。同时，通过使用高质量PE-mLLD原材料，也可改良蠕变行为。 硬度也是立体包装袋最重要的特性之一。包装袋半成品特别采用聚烯烃薄膜与背面印刷的BOPP或BOPET薄膜进行层压生产（见图4），将5层复合薄膜中的高硬度材质从内芯移到中间层，弯曲强度也可得以显著提升。而表层由于有适印性和密封性的要求，也同样采用高质量金属茂和物原材料，并且通常含有昂贵的添加剂，用该工艺也能够制造得更薄（见图5）。 用于打包饮料瓶和其他容器的收缩包装薄膜，目前占有聚烯烃薄膜生产中的极大份额。这种包装这也用到了5层薄膜，通过将功能特性重新在薄膜单层中进行分布，可对产品实现针对性的改良。3层薄膜中的内芯层保障收缩性能和耐刺穿性，W&H开展的项目研究结果表明，通过将坚韧的金属茂和物PE成分从内芯层移至5层薄膜中的其他中间层，可比传统的3层薄膜显著提升耐刺穿性。同时，通过在5层薄膜中的内芯层复合LDPE和HDPE材质，可根据适用用途和生产工序来精确界定调整产品的收缩程度，可在低计量方面提升达20%（见图6）。 对光学性能的影响 市场对薄膜产品的要求日益增长，这不仅是在机械性能方面，同时也表现在光学性能方面。层压表面不仅需要具备优质的适印性和粘合性，同时光泽度也很重要。一款产品能够通过层层渠道到达用户手中，很大程度上要凭借吸引眼球的高品质包装解决方案。要实现这一目标，可应用高质量但是也同时高成本的可用于表层的材质，如金属茂和物PE。薄膜的5层结构可实现表层更薄，因而能够减少原材料的使用，从而降低成本。同时，因为表层更薄，加工助剂的用量也会相应减少。此外，还可使用可回收材料来降低原材料成本。在3层薄膜中，将回收材料用于内芯层，该材质通常是淡黄色，添加着色剂后，薄膜整体就呈现均匀的白色。在5层薄膜中，可选择将可回收材质置于内芯层，夹在两个显色层之间，这样外观可呈现炽白。采用这种工艺，表层可做成极薄的功能层，从而白色颜料与金属茂和物模具表层之间的接触可以最小化，特别对于标签膜和打包袋产品，这样的改良能够极大缩短模具的清洁和更换时间。 如图7所示，可以明显看出，传统5层阻隔薄膜中间层和内芯层的阻隔材质非常薄，而5层PO薄膜的层结构显著不同，其线性排列方式能够允许使用多种吹塑薄膜模具以及挤出机的型号。 结语 综上所述，薄膜产品从3层结构到5层复合结构的飞跃，显著提升了产品发展的灵活自由度，与此同时，也可解决制造商和用户所关注生产成本优化的焦点。一方面，同样厚度的薄膜生产中，可使用成本更低廉的原材料，而无须担心会影响薄膜性能；另一方面，采用高质量原材料可缩减薄膜厚度，在保障薄膜性能一致性的前提下，也为复合材质整体生产成本的进一步优化打开空间。从3层到5层，增加的不止是产品的层数，更是增加了制造商提升产品性能提升自身竞争力的无限可能。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (9/10/2013)