塑料薄膜是指薄膜厚度为0.254mm以下(硬膜为0.073mm以下)平整片状塑料制品。塑料薄膜品种很多,在农业、工业、包装、医学、日用品等领域应用极广,比纸质薄膜具有加工容易、防潮、耐油、柔软、透明、强度高、耐撕裂、热封性好、可反复使用等优点,但其大量的废弃物也造成了严重的环境污染,为此人们也采取了大量的治理措施。
1.塑料薄膜的分类
塑料中可用作薄膜的材料很多,且可用不同成型工艺制作不同厚度及结构的薄膜制品,用于不同场合。
(1)按不同用途及功能分类 塑料薄膜按不同用途的分类见表17-3。
(2)按加工方法分类塑 料薄膜加工方法很多,不同加工方法适用于加工不同塑料及不同性能和用途的薄膜制品。其工艺简介见表17-4。
(3)按制品结构分类 薄膜可按层数、厚度及制品形式进行分类,见表17-5。
表17-3 塑料薄膜按不同用途的分类
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表17-4 薄膜不同加工工艺简介
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表17-5 按薄膜结构的分类
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2.常用薄膜选料原则
用作塑料薄膜的塑料品种很多,彼此有共性也各有特性,互相常可代用,但必须注意发挥各自的特性,恰当选用。如PVC及PE都可用作棚膜,但PE可透过红外线,辐射热高达90%,而PVC的辐射热只有10%,因此PE宜用作普通温棚膜,PVC宜用作有内加热设施的棚膜。不同用途薄膜具体的选料原则不同,如农用膜、包装膜、工业用膜等各自都有具体的选料指标。但从大框架而言基本相同,主要依据包括薄膜制品使用性能、加工性、经济性、环保性等。下面以包装膜选料原则为例对选料原则进行简单叙述。
(1)保证制品的使用性 不同包装用途制品有不同使用性能要求,但基本功能是能可靠地保护包装物。不同包装形式的保护功能侧重点不同,主要体现在如下几方面:
1)防止包装物泄漏和外界介质侵入污染包装物。要求薄膜具有拉伸强度、抗撕裂强度、落体冲击强度、耐穿刺强度等。另外,根据不同包装物的要求还应具有阻隔性、遮光性、透气性、保鲜、保香、防水、采光、介电性、与包装物相容性、无污染、卫生安全性及耐高温消毒、耐低冷藏及耐微波加热、抗紫线性等。总之,应具有保护包装物在保质期内品质完整无损。
2)有良好的商品展示和促销效果。包装商品用的薄膜应具有透明、光泽、低雾度、防结露、抗静电、防吸尘性能及表面印刷、涂饰性能。可向顾客提供美好的展示感觉,提高其购买欲望。
3)对包装作业适应性好。多数薄膜制品在包装物品时需采用各种形式的包装作业,如热封焊、捆扎、热收缩、覆盖、粘接、机械夹固、手工或包装机包装等。各种包装作业对薄膜包装制品有不同的物性要求,如用包装机选用的薄膜应具有爽滑、耐拉、耐撕性能;用热封焊时,要选薄膜应具有热封性好、耐热不分解、焊接强度高的品种;对扭结、缠绕膜、热收缩膜应具有持久的束缚力,且不损伤包装物。
(2)经济合理性 在满足上述几项要求的前提下,应尽量选用价格便宜的材料,如包装薄膜应与包装物的价值相适应,高档品采用高档包装。
(3)环保适应性 薄膜制品应用广,用量大,废弃物也多,已造成环境污染,因此选料时必须考虑降低环境污染的因素。如尽量少用PVDC、PVC等回收困难的料,不采用超薄包装膜,采用使用寿命长的薄膜(如用长寿LDPE棚膜代替普通膜),尽量选用PET、BOPS等易回收塑料,减少制膜塑料品种以便于回收,采用可降解塑料等。
3.常用薄膜塑料简介
在塑料中有许多品种都可用于制作薄膜,但受性能、价格、加工性等因素制约,常用作薄膜的塑料品种也仅有30余种,其中通用塑料PE、PP、PVC用量较大,约占薄膜用塑料总量的90%以上,这里又以PE(包括LDPE、LLDPE、mPE、HDPE)用量最大。不同塑料宜制作不同用途的薄膜,见表17-6。(www.xing528.com)
(1)常用塑料薄膜常用塑料的性能见表17-7。
表17-6 不同性能薄膜用料
表17-7 薄膜常用塑料性能简介
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(2)双向(单向)拉伸薄膜 目前,双向(单向)拉伸薄膜主要品种有BOPP、BOPA、BOPET和BOPS,其中以BOPP及BOPET为主,其特点简介如下:
1)BOPP薄膜。它是应用最广的双向拉伸膜,可用管膜拉伸或平膜拉伸(可采用一步法及两步法)制作BOPP,其性能特点见表17-7。
目前,BOPP薄膜通过复合形式正从普通膜向功能性薄膜发展,已开发了许多品种,如热缩膜、热封合膜、珠光膜、抗静电膜、爽滑膜、消光膜、辐射膜、高透明膜、高阻隔膜、透光膜、镀铝膜、易撕膜、电工膜、粗化膜、覆书膜、白膜、标签膜、防雾膜、易印刷膜等。
2)BOPET薄膜是继BOPP之后的第二大双向拉伸膜品种,可用挤出流延法、溶液流延法、浇注成型法、机械切削法、挤压法等工艺制作。
BOPET具有优异的拉伸强度和冲击强度,耐撕,耐穿刺性,且耐磨性好,热收缩性小,耐热、耐寒、耐油、耐水、抗静电性都好,具有中等阻隔性,保香性好,但热封焊性差,常与热封合性好的薄膜组成复合膜后使用。另外,其表面涂覆(镀)性要好,可配制真空镀铝、镀SiO2和涂布PVDC等高阻隔性薄膜。
BOPET按厚度可分为薄型膜(厚25μm以下)、厚型膜(厚25~65μm)和超厚型膜65μm以上。其中,6μm以下的薄膜主要用于电容器膜(约占15%);20μm以下膜主要用作录音带、录像带、感光材料的带状基材(约占15%),且大量用作多种包装材料(约占65%),如复合包装膜、烫金膜、真空镀铝膜、BOPET/Al/PE(或CPP)组成的彩印复合膜,可作奶粉、茶叶、饼干包装、遮光包装(又称软罐头包装)及各类蒸煮、冷冻、含水食品包装等;对25~65μm的厚膜主要用于护卡、防伪标牌、拆封拉线膜和胶带;大于65μm的厚膜主要用于特种护卡膜、胶片、X光片、电工绝缘等(约占5%)。另外,BOPET还大量用于复合薄膜中作阻隔层。
3)BOPA是双向拉伸膜中第三大主要品种,常用材料为PA6、PA66,可用T形机头或挤吹法拉伸成型。
BOPA膜耐穿刺,耐磨,耐酸、碱、油及溶剂特性好,且高透明,高光泽,易印刷,展示性好,使用温度范围宽(-60~150℃),对O2、N2、CO2阻隔性好,但吸湿性大,吸湿后阻隔性下降。因此,常用作复合膜阻隔层,广泛用于各种蒸煮、生鲜、冷冻、食品,如汉堡包、肉丸、菜饭、各种肉类、乳制品、香肠、豆酱、腌菜、水产品、酒、年糕、糕点、大米、油类、保香食品及蔬菜等的包装。
4)BOPS。BOPS是解决PS性脆,不易制作薄膜而开发的,它扩展了PS薄膜的应用范围。因PS环保性好,所以BOPS也作为一种新型的包装材料。目前主要利用片材作热成型材料,薄膜主要用作扭结膜包装材料,保鲜包装和商品展示包装。
(3)复合薄膜 利用各种复合技术(见表17-4)制作的复合膜可将单一性能或低性能的塑料薄膜变成高性能、综合性能优良或功能性薄膜,为拓宽塑料薄膜的应用领域开辟了广阔的途径。复合膜至今已成为薄膜制品中重要的品种,许多单一品种的薄膜都可组合成不同性能和用途的多层复合薄膜,层数可高达15层之多。随着新品种的不断开发和应用,复合膜的品种极多,尤其是应用广泛的阻隔性复合膜及功能性复合膜更是品种众多。有关复合膜结构及阻隔性复合膜品种已于第十六章中阻隔性塑料中介绍过,故本节仅按常用品种举例介绍如下:
1)聚烯烃类共挤出复合膜在通用塑料中聚烯烃类树脂配制成的复合膜应用很广,品种很多,其举例见表17-8。
表17-8 聚烯烃类复合膜简介
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2)其他复合膜品种。其他复合膜品种也很多,除了PET复合膜(如PET/AL/CPP、PET/CPP、K-PET、PET/涂SiO2、PET/低熔点聚酯、BOPET高阻8231薄膜、BOPET镀铝121薄膜等)外,PA类中还有BOPA/LDPE、BOPA/CPP耐高温蒸煮包装膜(121~135℃×15~30min),可用于包装米饭、肉丸食品;PET/Al/BOPA/CPP不透明蒸煮袋(120~135℃×15~30min)有阻隔及遮光性,可包装咖啡、榨菜、烧鸡、酱肉、排骨等炖焖食品。此外,PA也常用作阻隔复合膜中的阻隔层,如与防潮PE、PP组成防潮、中等阻隔性的复合膜。
复合薄膜主要采用共挤出工艺制作。多层复合膜是将不同种类的原料加入到不同的挤出机中熔融塑化后,经过一个复合机头,如图17-1所示,同时挤出,制成多层复合薄膜。常见的是双层或三层复合膜。
图17-1 共挤复合机头结构图
1—机颈 2—外芯棒 3—口模 4—调节螺栓 5—机体 6—内芯棒
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