軟包裝聚丙烯
時(shí)間:2005-07-02
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軟包裝 聚丙烯 來源：www.newmaker.com
今天與明天的創(chuàng)新--由于專受消費(fèi)者愿望的驅(qū)動(dòng)，聚丙烯持續(xù)而深入的發(fā)展促使軟塑料包裝不斷獲得改進(jìn)。過去十年，彈性和剛性薄膜，尤其是透明的澆鑄薄膜方面都取得了巨大進(jìn)步。新型易開、易處理、可消毒包材的開發(fā)造就了一種重大的全新推動(dòng)。
過去十年內(nèi)，柔性聚丙烯薄膜及其包裝的性能空間和應(yīng)用范圍發(fā)展迅猛。突飛猛進(jìn)的根本原因在于高分子設(shè)計(jì)的發(fā)展和諸如共擠出、擠壓涂敷等新的處理技術(shù)的突破。現(xiàn)在的問題是：下一個(gè)十年這種趨勢(shì)是否持續(xù)存在，技術(shù)是否已經(jīng)到達(dá)創(chuàng)新極限？
銷售鏈的需求
軟包裝業(yè)減少成本的不懈努力與高分子本身及其加工和制造工藝的持續(xù)而進(jìn)一步的發(fā)展聯(lián)系在一起。柔性聚丙烯薄膜因其結(jié)合了優(yōu)美的外觀、很好的力學(xué)數(shù)據(jù)、利于防護(hù)水汽蒸發(fā)的特性、良好的熱封性和高溫穩(wěn)定性而逐漸普及開來。由于消費(fèi)行為發(fā)生的變化，附加的新包裝特點(diǎn)，例如容易打開（容易撕下），質(zhì)輕（壁厚減?。?，容易回收（生態(tài)意識(shí)）和最佳的美感（包括可印刷性，表面光澤，外觀和柔軟的觸摸感覺）等也變得更加重要。
替代品和高分子的發(fā)展
近年來聚丙烯市場(chǎng)增長(zhǎng)的一個(gè)很大份額來自于它成為其他材料的合適替代品。那些被替代的材料可能是其他的高分子（例如聚氯乙稀，聚乙烯和聚苯乙烯），或者是完全不同的材料，例如玻璃，鋁，其他金屬，紙張，或某種復(fù)合材料。我們看一下最近十年聚丙烯平整薄膜總體性質(zhì)的變化。如圖1所示，在諸如彈性/硬度，沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能方面的改進(jìn)是顯而易見的。在光學(xué)、制作、阻擋和絕熱性能方面的改進(jìn)雖然不及力學(xué)性質(zhì)，但是也取得了重要的進(jìn)展。聚丙烯的開發(fā)具有里程碑意義。也要注意到，作為薄膜應(yīng)用的新型聚丙烯高分子材料的開發(fā)速度一年快過一年，新產(chǎn)品的開發(fā)周期越來越短，如圖2。必須強(qiáng)調(diào)指出的一點(diǎn)是，在新型聚丙烯性能突破的背后，聚丙烯薄膜柔性的鏈段常常被證實(shí)是這種突破的驅(qū)動(dòng)力。
圖1：聚丙烯鑄膜性能提高：1990和2000年間
的比較。（在50微米的薄膜上測(cè)定）
圖2：用于薄膜的聚丙烯性能和創(chuàng)新速度
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和聚丙烯添加劑方面的新進(jìn)展為越來越多的新的應(yīng)用領(lǐng)域開啟了大門。而在這些領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)于特殊塑料材料的要求要超過日常用品。
圖3給出了重要的新型聚丙烯材料的光學(xué)性能與剛性之間的關(guān)系。柔性無規(guī)多相的Borsoft品級(jí)具有相對(duì)較好的透明度，這是一項(xiàng)非常特殊的進(jìn)展。它們導(dǎo)致了液體透明包裝袋產(chǎn)品的突破，被證明是用于醫(yī)療包裝的玻璃瓶和聚氯乙烯塑料袋的有效替代品。（圖4）
圖3：用于薄膜的主要的新型聚丙烯產(chǎn)品的光學(xué)性能和勁度
圖4：透明的聚丙烯產(chǎn)品用于液體的藥療包裝（輸液袋）
相比之下，高度結(jié)晶的Bormod品級(jí)號(hào)稱結(jié)合了優(yōu)異的硬度，高耐熱性，良好的光學(xué)性質(zhì)和穿孔特性。它打開了廣闊的新的應(yīng)用范圍。典型的例子有：用于標(biāo)簽的特種薄膜，用于奶酪、快餐和蛋糕的食品包裝材料，代替用于糖果、藥丸包裝的玻璃紙。（圖5）
圖5：高度結(jié)晶的聚丙烯均聚物制成的透明標(biāo)簽薄膜
最后，新型Borclear C3/C4聚合物，共聚物和三元共聚物的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了從優(yōu)異光學(xué)特征和絕熱性能到顯著硬度的平衡結(jié)合。這導(dǎo)致了制作柔性FFS包裝材料的巨大經(jīng)濟(jì)利益。在加工面包和紡織品的包裝材料時(shí)，循環(huán)次數(shù)可以增加30％，不合格比率也更低。
易開啟的包裝
勿庸置疑，任何在開啟和處理方面對(duì)消費(fèi)者不友好的包裝是沒有生命力的。為了符合上述趨勢(shì)，Borealis開發(fā)了新的可剝型產(chǎn)品：可消毒的Steripeel類和不可消毒的Borpeel類?；趫D6所示的粘合剝落體系，這些品級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)的聚丙烯品級(jí)結(jié)合在一起，在非常薄的薄層中共擠出。如此設(shè)計(jì)剝落功能，同樣類型的兩張薄膜（例如薄膜袋）可以彼此剝離，或者是從一層聚丙烯上剝離（例如，覆蓋在聚丙烯容器上的密封薄膜）。Steripeel類產(chǎn)品的新穎之處在于第一次實(shí)現(xiàn)了可剝落的聚丙烯品級(jí)經(jīng)受130℃蒸汽消毒而繼續(xù)存在下來。此類體系典型的應(yīng)用場(chǎng)合是在食品（例如即食性肉類食品或水果沙拉，標(biāo)題圖片）和醫(yī)療部門（例如作為醫(yī)用包的外部包裝）的溶液包裝。
加工行為的突飛猛進(jìn)
在此以前，聚丙烯低的熔體強(qiáng)度和差的延展性阻礙它進(jìn)軍更多的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及到需要結(jié)合彈性和熔體粘度的加工技術(shù)的情況（例如通過空氣冷卻，涂層和發(fā)泡獲得的吹塑薄膜）。由于所謂高熔融強(qiáng)度聚丙烯品級(jí)的開發(fā)，聚丙烯可以穿透?jìng)鹘y(tǒng)低密度聚乙烯部分。這是一項(xiàng)十分重要的進(jìn)展。通過預(yù)反應(yīng)過程中長(zhǎng)支鏈的整合，改善聚丙烯的加工行為。通常采用Rheotens測(cè)量裝置測(cè)定最大受力力和流出速度或者是延展性來獲得熔體的粘度。
圖6：粘合剝離體系原理示意圖
從圖7可以看出，雖然可以通過提高平均分子量來顯著增加線性聚丙烯的熔融強(qiáng)度，但是延展性仍然處在很低的水平。除了高的熔體粘度外，最重要的是熔體的拉伸性行為（應(yīng)變硬化）本質(zhì)上支配著在涂層擠出、泡沫擠出和吹塑薄膜擠出過程中的加工性能。與低密度聚乙烯相比，使用一種新開發(fā)的高熔融強(qiáng)度聚丙烯Daploy HMS，熔融強(qiáng)度和拉伸性的結(jié)合目前已成為可能。實(shí)際上這就意味著首次制成更容易拉伸并具有很低泡沫密度的聚丙烯(小于100kg/cm3)。
圖7：在Rheotens試驗(yàn)（拉伸粘度測(cè)量）中標(biāo)準(zhǔn)
聚丙烯/高溶融強(qiáng)度聚丙烯與低密度聚乙烯的流出
速度和受力的對(duì)比。
新型Daploy WB130HMS和WB135HMS應(yīng)用的典型事例有：肉類和香腸的食品包裝盤，許多汽車擴(kuò)展部分的內(nèi)部和外部的應(yīng)用以及其它技術(shù)應(yīng)用。
此外，在聚丙烯涂敷領(lǐng)域的應(yīng)用速度正在加快。與標(biāo)準(zhǔn)聚丙烯均聚物最大使用速度50米/分鐘相比，目前Daploy HMS系列（WE100HMS和WF420HMS）的最大使用速度在400到500米/分鐘。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了諸如薄膜/金屬、鋁的薄板被越來越多的直接涂敷所取代，并使開啟全新的應(yīng)用領(lǐng)域，例如可蒸汽消毒的薄紙板/高分子包裝材料，成為可能。
正在進(jìn)行的開發(fā)
高分子技術(shù)的革新：茂金屬聚丙烯技術(shù)的潛力還遠(yuǎn)沒有足夠或測(cè)定的研究。在醫(yī)療和食品應(yīng)用領(lǐng)域存在巨大的機(jī)遇。這些領(lǐng)域中最大產(chǎn)品純度，最佳透明度與最佳低溫特性，最大沖擊強(qiáng)度，高的水和氧氣防護(hù)性能以及優(yōu)異的感官性能是結(jié)合在一起的。這些性質(zhì)將在諸如力學(xué)、光學(xué)和絕熱特性等基本性質(zhì)的進(jìn)一步改善當(dāng)中占據(jù)前列。
尤其是在食品和醫(yī)療部門，首先從改變我們社會(huì)的生活和消費(fèi)習(xí)慣的角度考慮，不同的消毒方法扮演著更加重要的角色。人們對(duì)于衛(wèi)生和醫(yī)療技術(shù)的期望越來越轉(zhuǎn)向于超柔、高透明的彈性薄膜，非紡織品和復(fù)合材料。在傳統(tǒng)的食品包裝部門，對(duì)于用于冰箱和冷凍的最大透明度的期望一直在增長(zhǎng)。對(duì)于所有將來這些特殊用途，我們必須逐漸地進(jìn)一步改善聚丙烯材料以滿足未來作為高科技塑料和日常用品（付出合理的代價(jià)）的需求。
正在進(jìn)行的加工和制造技術(shù)的研發(fā)在這個(gè)方面發(fā)揮重要的作用。如果一項(xiàng)極富創(chuàng)造力的高分子和應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)能夠在現(xiàn)存的加工和制造設(shè)備上經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)，或者是在買得起新設(shè)備，那么這項(xiàng)研究才是值得做的。因此，這是高分子，加工和將為所有涉及到的部門帶來最大利益的應(yīng)用之間的有效的配合。
