塑料薄膜已然发展作为我国产量最大、品种最多的塑料制品之一,广泛应用于包装、电子电器、农业、建筑装饰及日用品等行业,其产量约占塑料制品总产量的20%。从应用行业看,塑料薄膜运用最广的是包装产业,其次是农用塑料薄膜,其余用于电工材料、感光材料等。
双向拉伸技术(平膜法)拥有制品性能好、生产效率高、质量稳定等优点,作为薄膜制造中最重要的一种先进工艺厂技术,在近十年来快速发展,并作为各样高性能薄膜的重点生产手段。
日前市面上应用最多的双向拉伸薄膜以双向拉伸聚酯(BOPET)、双向拉伸聚丙烯(BOPP)为主流,双向拉伸尼龙(BOPA)。双向拉伸聚苯乙烯(BOPS)近几年发展快速,并作为双向拉伸薄膜应用的重要构成部分。
表1 中国BOPET薄膜产能需要变化状况表[1]
年度
设计产能
(万吨/年)
产能增长量
(万吨)
产能增长率(%)
需要
(万吨/年)
需要增长率(%)
2011
136.87
31.1
29.4
115
15.0
2012
167.97
31.1
22.7
132
14.8
2013
225.67
57.7
34.4
152
15.2
2014
275.27
49.6
22.0
175
15.1
2015
304.47
25.20
9.00
200
14.3
表2 2011-2015年中国大陆BOPP薄膜状况[2]
年度
产能(万吨))
产量(万吨)
开机率(%)
年产量增幅(%)
2011
344.40
281.50
81.74
11.71
2012
394.70
311.90
79.02
10.10
2013
440.00
325.00
73.86
4.20
2014
470.00
345.00
73.40
6.15
2015
500.00
380.00
76.00
10.14
表3 2011-2015年中国大陆BOPA薄膜状况[3]
年度
产能(吨)
产量(吨)
开机率(%)
年产量增幅(%)
2011
80300
73878
92.00
2.75
2012
105300
95596
90.78
29.40
2013
114000
100297
87.98
4.92
2014
136000
113000
83.09
12.66
2015
154200
127070
82.41
12.45
1、双向拉伸薄膜技术优良
塑料薄膜的成型办法非常多,如压延法、流延法、吹塑法、拉伸法等。其中,双向拉伸作为近年来最受关注的办法之一。
双向拉伸技术是20世纪70年代起始实现工业化的一种塑料薄膜加工工艺,其基本原理是:高聚物原料经过挤出机被加热熔融挤出成厚片后,在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内(高弹态下),经过纵拉机与横拉机时,在外力功效下,先后沿纵向和横向进行必定倍数的拉伸,从而使分子链或结晶面在平行于薄膜平面的方向上进行取向而有序摆列,而后在拉紧状态下进行热定型,使取向的大分子结构固定,最后经冷却及后续处理便可制得薄膜。适用于双向拉伸生产的塑料薄膜重点包含聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯和聚酰胺薄膜等。
拉伸使聚合物中的高分子链沿功效力方向出现摆列取向,从而达到调节、改善高分子聚合物的聚集态结构,得到咱们预期的各样理学化学性能。拉伸可分为单轴拉伸和双轴拉伸两种,前者使链沿一个方向进行取向摆列。双向拉伸薄膜的一起特点是拉伸强度高,挺括性好,透明性高,耐高低温性好,绝缘性能好,阻隔性高,无毒无味。非常适合于食品及高档商品的包装,同期亦被海量用于电子工业制品,感光胶片、磁带基材是一种性能优秀的材料。
薄膜经过双向拉伸,除了出现分子取向外,其微观结构亦有很强的变化,使其性能与无拉伸薄膜有着显著的区别:
(1)机械性能。经过双向拉伸的薄膜,其拉伸强度、弹性模量可加强几倍,况且其冲击强度,针对PP、PVC、PET拉伸膜,它与无拉伸的薄膜拥有显著的区别,尤其是在低温下,其冲击强度亦未降低,即其耐寒性能优良,而在高温下,其性能亦未变差,这使得双向拉伸膜的运用温度范围很广。
(2)热性能。热收缩性能是双向拉伸膜的特性,利用这二点使其薄膜可用于收缩包装。为了使薄膜拥有低温收缩性,运用同期双向拉伸的管膜法尤其有利。这是由于在双向拉伸下可增多其微观结构,况且膜泡是直接冷却并处在拉伸状态下。
(3)光学性能。薄膜经过双向拉伸,其透明性、光泽都加强,尤其是因为不会形成球晶结构,增多了薄膜的折射率,因而拥有不因摩损而使光泽和透明性降低的特点。
(4)电性能。击穿电压、体积电阻率等电性能,在双向拉伸薄膜中都有区别程度的加强。有时,伴同出现静电问题。
(5)气密性。结晶聚合物生产的薄膜经过双向拉伸,其水蒸汽、氧气或其它气体的透过率都减少1/3~1/2,这一点在食品包装行业尤为重要。
2、技术发展趋势
过去20年,中国双向拉伸薄膜生产发展火速,企业整体技术水平和生产规模在国际同行中已有必定的竞争能力。例如连续聚合PET熔体直接拉膜工艺,拉膜速度达到400m/min、幅宽达到9m,领先企业的生产能力已超过10万吨水平。国内各样塑料薄膜体积双拉生产线已有数百条之多。日前,国内双拉生产线亦在崛起,亦有几家能够自主设计、制造薄膜双拉生产线,但生产线规模和技术水平还有必定的差距。
个人认为,今后双向拉伸薄膜技术的发展方向拥有以下特点:
(1)向薄型膜、厚型膜发展
3μ以下或150-300μ的厚膜有相当大的发展空间,尤其是厚膜的应用范围在持续扩大,如液晶表示器及等离子表示安装的守护屏膜对PET厚膜需用量相当大,值得关注。
太阳膜、防爆膜在汽车和建筑物方面的应用亦日益广泛,亦使得厚膜市场极其广阔。
(2)向多层共挤拉伸发展
为了加强薄膜的综合性能,此刻双拉生产线多采用A/B/A、A/B/C乃至更多层的结构。采用多层共挤能够生产多功能的、满足区别用途的薄膜,如热封膜、高阻隔膜、抗紫外线辐射膜等。
(3)设计特种薄膜双拉生产线
锂离子电池隔膜、光学功能薄膜等高端功能性制品需要对传统的双向拉伸技术进行革新,如在线涂布技术、更低张力的牵引系统等等。为了加强下游应用的生产效率,有的厂商更研发了一种矢量拉伸技术,使得分子链呈45度角取向。
(4)智能制造
数据采集、分析能力持续提高:主流的装备制造商为适应企业ERP系统和提高工艺过程掌控能力,生产线的数据采集分析功能持续完善,日前大部分新建安装都已配有完备的MES、PCS系统,并经过上下工艺过程的数据比对分析,实现加工工艺过程的智能诊断。例如经过对区别位置的连续测厚仪采集海量的过程数据进行比对分析,能够实现对挤出、铸片和拉伸等关键工艺过程的缺陷诊断。
距离智能工厂(无灯车间)近一步之遥:本质而言,双向拉伸工艺是一个不算繁杂的流程制造过程,日前主生产线、配套设备和公共工程设备各自的自动化程度已然很高,咱们只需要对关键几个工序进行革新,创立新的工艺规程和标准,相信实现智能化无人工厂并不困难,此刻只是看谁能成功迈出这关键的一步。