LLDPE拉伸膜、保鮮膜的生產(chǎn)與應(yīng)用研究
November.15
中國(guó)包裝網(wǎng)
本文著重介紹流延法LLDPE拉伸膜的生產(chǎn)工藝，并對(duì)薄膜粘性的控制、物理機(jī)械性能的控制進(jìn)行探討；同時(shí)對(duì)拉伸膜的應(yīng)用形式進(jìn)行闡述，對(duì)不同拉伸比的LLDPE拉伸膜適用于不同的包裝形式進(jìn)行討論。
LLDPE拉伸膜
拉伸膜，又叫纏繞膜，國(guó)內(nèi)最早以PVC為基材，DOA為增塑劑兼起自粘作用生產(chǎn)PVC纏繞膜。由于環(huán)保問(wèn)題、成本高(相對(duì)PE比重大，單位包裝面積少)、拉伸性差等原因，當(dāng)1994～1995年國(guó)內(nèi)開(kāi)始生產(chǎn)PE拉伸膜時(shí)逐步被淘汰。PE拉伸膜先是以EVA為自粘材料，但其成本高，又有味道，后發(fā)展用PIB、VLDPE為自粘材料，基材現(xiàn)在以LLDPE為方，包括C4、C6、C8及茂金屬PE(MPE)。
早期LLDPE拉伸膜以吹膜為多，從單層發(fā)展到二層、三層；現(xiàn)在以流延法生產(chǎn)LLDPE拉伸膜為主，其流程見(jiàn)下圖，這是因?yàn)榱餮泳€生產(chǎn)具有厚薄均勻、透明度高等優(yōu)點(diǎn)，可適用于高倍率預(yù)拉伸的要求。由于單層流延做不到單面粘，應(yīng)用領(lǐng)域受到局限。單、雙層流延在材料選擇上沒(méi)有三層流延的廣，配方成本也高，所以還是以三層共擠的結(jié)構(gòu)較為理想。優(yōu)質(zhì)的拉伸膜應(yīng)具有透明度高，縱向伸長(zhǎng)率高，屈服點(diǎn)高，橫向撕裂強(qiáng)度高，穿刺性能好等特點(diǎn)。
生產(chǎn)工藝條件
流延法生產(chǎn)由于流道長(zhǎng)而窄，流動(dòng)速度快，熔體溫度范圍一般控制在250℃～280℃，流延冷卻輥的溫度控制在20℃～30℃，收卷張力要低，一般在10kg以內(nèi)，以利粘性劑遷出，同時(shí)減少成品膜內(nèi)應(yīng)力。
粘性的控制
良好的粘性使貨物外面的包裝膜層與層粘在一起使貨物牢固，粘性的獲取方法主要有兩種：一種是在高聚物里添加PIB或其母料；另一種是摻混VLDPE。PIB為半透明粘稠液體，直接添加需有專(zhuān)用設(shè)備或?qū)υO(shè)備進(jìn)行改造，一般均采用PIB母料。PIB的遷出有個(gè)過(guò)程，一般要三天，另外還受溫度影響，氣溫高時(shí)粘性強(qiáng)；氣溫低時(shí)不太粘，經(jīng)拉伸后粘性大大降低。也因此成品膜最好貯存在一定的溫度范圍內(nèi)(建議貯存溫度在15℃～25℃)。摻混VLDPE，粘性稍差，但對(duì)設(shè)備沒(méi)有特殊要求，粘性相對(duì)穩(wěn)定，不受時(shí)間控制，但也受溫度影響，氣溫高于30℃時(shí)相對(duì)較粘，低于15℃時(shí)粘性稍差，可通過(guò)調(diào)節(jié)粘層LLDPE的量，以達(dá)到所需的粘度。三層共擠多采用這種方法。
物理機(jī)械性能的控制
高的透明度有利于貨物的識(shí)別；高的縱向伸長(zhǎng)率有利于預(yù)拉伸，且節(jié)省材料消耗；良好的穿刺性能及橫向撕裂強(qiáng)度允許薄膜在高拉伸倍率下遇到貨物尖銳的角或邊不斷裂；高的屈服點(diǎn)使包裝后的貨物更緊固。
流延法生產(chǎn)的膜透明度高，這里不著重討論。隨著材料共聚單體C原子個(gè)數(shù)的增加，支鏈長(zhǎng)度增加，結(jié)晶度降低，生成的共聚物“纏繞或扭結(jié)”效應(yīng)增加，所以伸長(zhǎng)率提高，穿刺強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度也都提高。而MPE是高立構(gòu)規(guī)整聚合物，分子量分布很窄，可以準(zhǔn)確控制聚合物的物理性能，所以在性能上又有進(jìn)一步的提高；又由于MPE分子量分布窄，加工范圍也窄，加工條件難以控制，通常添加5％的LDPE，以降低熔體粘度，增加薄膜的平整度。
MPE的價(jià)格也高，為了降低成本，通常采用MPE與C4－LLDPE搭配使用，但并非所有的C4－LLDPE都能與之搭配，應(yīng)有所選擇。機(jī)用拉伸膜多采用C6、C8材料，容易加工，能滿足各種包裝要求。手工包裝由于拉伸倍率低，多采用C4材料。
材料密度也影響著薄膜的性能。隨著密度的增加，取向度提高，平整度好，縱向伸長(zhǎng)率提高，屈服強(qiáng)度提高，但橫向撕裂強(qiáng)度、穿刺強(qiáng)度及透光率均下降，所以綜合各方面的性能，往往在非粘層添加適量的中密度線性聚乙烯(LMDPE)。添加LMDPE還可以降低非粘層的摩擦系數(shù)，避免包裝好的托盤(pán)與托盤(pán)粘連。
冷卻輥溫度的影響。冷卻輥溫度升高，屈服強(qiáng)度提高，但其余性能下降，所以一般冷卻I輥的溫度控制在20℃～30℃為宜。流延線的張力影響薄膜的平整度及收卷松緊度，若使用PIB或其母料作為粘層，還影響PIB的遷出，降低薄膜最終的粘度。張力一般不大于10kg，太大了應(yīng)力殘存于膜卷內(nèi)，使伸長(zhǎng)率等性能下降，容易造成斷膜現(xiàn)象。
拉伸膜的應(yīng)用形式
拉伸膜的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，主要是與托盤(pán)配合使用，對(duì)零散商品進(jìn)行整集包裝，代替小型集裝箱。由于它可降低批量貨物運(yùn)輸包裝成本30％以上，因而被廣泛應(yīng)用于五金、礦產(chǎn)、化工、醫(yī)藥、食品、機(jī)械等多種產(chǎn)品的整集包裝上；在倉(cāng)庫(kù)貯存領(lǐng)域，國(guó)外也較多地利用拉伸纏繞膜托盤(pán)包裝進(jìn)行立體貯運(yùn)，以節(jié)省空間和占地。主要使用形式如下：
密封包裝
這種包裝類(lèi)似于收縮膜包裝，膜繞著托盤(pán)把托盤(pán)全包起來(lái)，然后兩個(gè)熱抓子把兩端的膜熱封在一起。這是纏繞膜最早的使用形式，并由此發(fā)展了更多的包裝形式
全寬包裝
這種包裝要求膜寬足夠覆蓋托盤(pán)，托盤(pán)的形狀規(guī)則，所以使用起來(lái)有它的局限性，適合薄膜厚度為17～35μm；
手工包裝
這種包裝是纏繞膜包裝中最簡(jiǎn)單的一種，膜裝在一個(gè)架上或由手持，由托盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)或膜繞托盤(pán)轉(zhuǎn)。主要用在包好的托盤(pán)破損后的重新包裝，及普通的托盤(pán)包裝。這種包裝速度慢，適合的薄膜厚度為15～20μm；
托盤(pán)機(jī)械包裝
這是一種最普遍最廣泛的機(jī)械包裝形式，由托盤(pán)旋轉(zhuǎn)或膜繞托盤(pán)旋轉(zhuǎn)，薄膜固定在支架上可上下移動(dòng)。這種包裝能力很大，每小時(shí)約15～18盤(pán)。適合的膜厚約15～25μm；
臥式機(jī)械包裝
不同于其它包裝，由膜繞著物品轉(zhuǎn)，適合于長(zhǎng)的貨物包裝，如地毯、板材、纖維板、異形材等；
·紙筒的包裝
這是纏繞膜的最新用途之一，比起老式的紙筒包裝用纏繞膜包裝更好。適合的膜厚為30～120μm；
·小物品的包裝
這是纏繞膜的最新包裝形式，既可以減少材料消耗，還可以縮減托盤(pán)的存放空間，在國(guó)外，這種包裝最初介紹于1984年，僅僅一年后，市場(chǎng)上就出現(xiàn)了許多這樣的包裝，此包裝形式具有巨大的潛力。適合膜厚15～30μm；
·管和電纜的包裝
這是纏繞膜在特殊領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)例子，包裝設(shè)備安裝在生產(chǎn)線的最后，完全自動(dòng)拉伸膜既可以代替帶子捆住材料，又可以起保護(hù)作用。適用的厚度為15～30μm。
托盤(pán)機(jī)構(gòu)包裝的拉伸形式
拉伸膜的包裝都須經(jīng)過(guò)拉伸，托盤(pán)機(jī)械包裝的拉伸形式有直接拉伸和預(yù)拉伸。預(yù)拉伸又分為兩種，一種是輥預(yù)拉伸，一種是電動(dòng)拉伸。
直接拉伸是在托盤(pán)與膜之間完成拉伸。這種方法拉伸倍率低(約15%～20%)，若拉伸倍率超過(guò)55%～60%，超過(guò)了薄膜原有的屈服點(diǎn)，膜寬了減少了，穿刺性能也損失掉，膜很容易斷。且在60%拉伸率下，拉力還很大，對(duì)于輕的貨物，很可能使貨物變形。
預(yù)拉伸是由兩根輥完成的。輥預(yù)拉伸的兩根輥是由齒輪單元連結(jié)在一起，拉伸倍率可以依齒輪比不同而不同，拉力由轉(zhuǎn)盤(pán)產(chǎn)生，由于拉伸是在短距離內(nèi)產(chǎn)生，輥和膜之間的摩擦力又大，所以膜寬不縮，薄膜原有的穿刺性能也保持下來(lái)了。實(shí)際纏繞時(shí)沒(méi)有拉伸發(fā)生，減少了由于尖銳的邊或角造成的斷裂，這種預(yù)拉伸可以使拉伸倍率提高到110％。
電動(dòng)預(yù)拉伸的拉伸機(jī)理與輥預(yù)拉伸相同，不同的是兩輥由電帶動(dòng)，拉伸完全與托盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)關(guān)。所以適應(yīng)性更強(qiáng)，輕的、重的、無(wú)規(guī)則的貨物都適用，由于包裝時(shí)張力低，所以這種方法預(yù)拉伸倍率高達(dá)300%，大大地節(jié)約材料降低成本。適合膜厚15～24μm。
綜上所述，拉伸膜的應(yīng)用領(lǐng)域非常之廣，而國(guó)內(nèi)很多的領(lǐng)域還未涉及，已涉及的許多領(lǐng)域也未普遍使用，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，拉伸膜的用量必將大大增長(zhǎng)，其市場(chǎng)潛力是不可估量的。所以我們有必要大力推廣拉伸膜的生產(chǎn)和應(yīng)用。
LLDPE保鮮膜
LLDPE是由乙烯和a-烯烴在低壓條件下共聚而成的低密度聚乙烯強(qiáng)度性能、抗拉性能及抗穿刺性能優(yōu)良，加工性能也較好，可以不加增塑劑而吹塑成型。但是LLDPE用作食品包裝因其阻氣性較差而不能滿足食品較長(zhǎng)時(shí)間保質(zhì)的要求。為改善這一性能，可向PE中加入丁基橡膠或異丁烯共混.共混物內(nèi)部由多相體構(gòu)成.獲得的LLDPE制成薄膜成為性能優(yōu)良的第三代PE產(chǎn)品它價(jià)格較貴但性能優(yōu)良，在食品包裝上有發(fā)展前途。
PVC保鮮膜是由氯乙烯單體加聚合成的高分子化合物。PVC熱穩(wěn)定性差.其鉆流化溫度接近其分解溫度為此需要加入一定量的穩(wěn)定劑和增塑劑以改善其成型加工性。根據(jù)加入增塑劑的數(shù)量不同，可獲得不同品種的塑料。增塑劑量達(dá)樹(shù)脂含量的30%一40%時(shí)構(gòu)成軟質(zhì)聚氯乙烯也就是我們所使用的保鮮膜增塑劑t小于5%或不加增塑劑時(shí)構(gòu)成硬質(zhì)聚氛乙烯。與其他保鮮膜相比PVC保鮮膜成本低價(jià)格便宜。因此，產(chǎn)銷(xiāo)量極大。
PVC本身是一種無(wú)毒聚合物，但其原料中單體氯乙烯有麻醉作用，同時(shí)還有致癌和致畸作用對(duì)人體安全限f為1毫克/公斤體重。
PVC保鮮膜中的穩(wěn)定劑是該材料用于食品包裝的另一個(gè)不安全因素，PVC塑料所用的穩(wěn)定劑大多為金屬鹽類(lèi)和皂類(lèi)其中鉛鹽、鎬鹽鋇鹽等都有較強(qiáng)的毒性，是食品包裝所不允許的。
由于PVC保鮮膜不耐熱如果進(jìn)行加熱處理.或在微波爐中使用PVC就會(huì)發(fā)生裂解使已經(jīng)聚合的VC釋放出來(lái)污染食品。所以PVC保鮮膜不能用于覆蓋較熱食物或在微波爐中使用。另外，包裝材料中的某些成份向食品發(fā)生遷移的現(xiàn)象幾乎是不可避免的，保鮮膜中的添加劑、低聚物和單體都會(huì)向食品中遷移。增塑劑含量貯存時(shí)間、溫度、食品脂肪含量和接觸面積.都會(huì)影響它向食品中遷移的量。
因此目前市場(chǎng)上的大部分PVC保鮮膜不能直接覆蓋高油脂食物、魚(yú)、肉、蛋及乳制品，只可用于果蔬的外包裝。相比較而言，LLDPE保鮮膜安全系數(shù)高，市場(chǎng)前景廣闊。
LLDPE保鮮膜與PVC 保鮮膜之比較
• 非PVC類(lèi)保鮮膜，完全沒(méi)有使用增塑劑(DEHA等)對(duì)健康完全無(wú)害。
• 比重小，重量輕即相等于廢棄物(垃圾)的減少。
• 多層PE保鮮膜即使燃燒也只是會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和水，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何影響。
• 當(dāng)達(dá)到熱極點(diǎn)時(shí)，也不會(huì)發(fā)生氯化氫氣體
• 實(shí)現(xiàn)了與PVC保鮮膜同樣的使用性能，粘著性、伸縮性等性能與PVC保鮮膜相同。
• 防止被包裝商品的減量與干燥。與PVC保鮮膜比較，水蒸氣透過(guò)率小，可以防止商品的水分蒸發(fā)與干燥。
• 伸縮率和操作性高，可以有效節(jié)省保鮮膜的使用量。
• 高透明度與光澤度，優(yōu)越的防霧性能，可以充分表現(xiàn)生鮮食品的自然光澤與鮮艷的顏色。
• 有充分的復(fù)原性，能夠長(zhǎng)時(shí)間保持包裝的狀態(tài)。
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