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江蘇精良高分子材料有限公司主要從事塑料多功能改性母料和塑料(樹(shù)脂)改性材料的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售。

 

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公司新聞

環(huán)境友好型塑料包裝方案探索第一季暨BOPE開(kāi)發(fā)應用大推動(dòng) ---第二篇開(kāi)發(fā)應用篇-高達利

發(fā)布時(shí)間:2018-10-13 11:45:34 點(diǎn)擊量:5217

演講人:高達利博士;整理人:精良虞道良高工



北京化工研究院成立于1958年,原隸屬化工部,1998年進(jìn)入中國石油化工集團,業(yè)務(wù)主要包括乙烯技術(shù)、合成樹(shù)脂、合成橡膠、有機精細化工和化工環(huán)保,在合成樹(shù)脂方面,主要負責中石化合成樹(shù)脂新材料的開(kāi)發(fā)以及為中石化廣大客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

在制膜科研方面,北化院具有雄厚的基礎和悠久的歷史,包括大型薄膜雙向拉伸試驗機,多層擠出流延機,縱向MDO拉伸試驗機,各種性能薄膜檢測設備,這些設備對中石化對雙拉材料的開(kāi)發(fā)很大的幫助,同時(shí)對廣大的中石化客戶(hù)敞開(kāi)大門(mén)。
BOPE薄膜是以具有特殊分子結構的聚乙烯樹(shù)脂為原料,采用平膜法雙向拉伸工藝成型的一類(lèi)高性能薄膜材料,BOPE薄膜經(jīng)過(guò)拉伸成型后各項性能有了較大幅度的提高。中石化北化院通過(guò)原料分子結構設計和薄膜拉伸技術(shù)的研究,在國內首家在開(kāi)發(fā)了兼具高拉伸倍率和拉伸速率的BOPE專(zhuān)用料。
專(zhuān)用料可以在現有的BOPP雙拉生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行生產(chǎn),完全滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)對原料拉伸成膜性的要求,這也使得BOPE大規模工業(yè)生產(chǎn)和運用成為可能。
成膜機理
從機理上講,BOPE專(zhuān)用料的開(kāi)發(fā)是以聚乙烯原料分子結構為先導,結合先進(jìn)的雙拉加工技術(shù)從而生產(chǎn)出來(lái)的一類(lèi)高性能薄膜,傳統的PE薄膜是通過(guò)擠出吹塑和擠出流延工藝加工成型的,吹塑和流延是一種熔體加工,所以成型過(guò)程處于非穩態(tài),但是BOPE薄膜與BOPP一樣采用平膜法拉伸成型,也就是先擠出成型后鑄片,鑄片經(jīng)過(guò)二次預熱再拉伸,在半固態(tài)下拉伸成膜,相對來(lái)說(shuō)成型過(guò)程是一個(gè)穩態(tài)結構,因此薄膜取向度較高,特別是厚度均勻性比較好。但是現有聚乙烯原料不具備所需的分子結構不能進(jìn)行雙向拉伸。
BOPE薄膜的優(yōu)點(diǎn) 
   由于它具有很高的取向以及分子量取向和結晶取向,優(yōu)異的抗沖擊和抗穿刺性能,穿刺強度大概提高2-5倍,特別是沖擊后形變很小。
   具有較高的拉伸強度 ,強度比現有吹膜提高2-8倍。兩個(gè)方向都可以達到100Mpa以上。
   BOPE先鑄片后拉伸,鑄片過(guò)程是快速冷卻的過(guò)程,結晶結構比較細,所以光學(xué)性能好,薄膜霧度降低30%-85%,因此具有非常優(yōu)異的光學(xué)性能。
   平膜法拉伸具有很好的厚度均勻性,這就適合現在的高速印刷和高速復合,此外BOPE薄膜還具有一定的可撕開(kāi)性。
   綜上所述,BOPE薄膜有這些優(yōu)勢,在包裝運用中,由于它較好的抗針孔性能,耐低溫沖擊和穿刺,可以有效降低破包率,為廠(chǎng)家降低成本。

BOPE膜應用
目前BOPE薄膜已經(jīng)在日化包裝、食品包裝、農用膜等領(lǐng)域進(jìn)行了產(chǎn)品應用開(kāi)發(fā),并取得一定的結果。已開(kāi)發(fā)的BOPE薄膜應用包括重包裝袋、食品包裝、復合袋、日化袋、白膜等等。
其中在BOPE復合袋這方面的應用目前比較成功,主要是以BOPE作為一層通過(guò)復合作為包材,所具備的包裝材料具有抗沖刺、抗沖擊、強度高、耐低溫等特點(diǎn)。由于BOPE的高強度就為包裝材料減薄提供了可能,對現有包裝進(jìn)行減薄,同時(shí)提高包裝強度可以減少破包,減少包裝物的浪費,降低成本,我們認為減少塑料用量,減薄,也可以作為一種更實(shí)用的包裝綠色環(huán)保技術(shù)。

1、開(kāi)發(fā)BOPE熱封膜:根據BOPE熱封膜在包裝材料領(lǐng)域應用中,對薄膜起封溫度、熱封強度等的要求,對薄膜熱封層進(jìn)行了設計,對薄膜拉伸工藝進(jìn)行了優(yōu)化。開(kāi)發(fā)出了具有單面熱封層和雙面熱封層結構的BOPE熱封膜。目前開(kāi)發(fā)的熱封膜熱封強度比較高,最高達到20N以上。
2、在BOPE復合重包裝袋方面,我們以BOPE薄膜作為內層,復合尼龍或者PET或者BOPP,以BOPE作為內層代替現有比較厚的PE吹膜,已經(jīng)成功實(shí)現以50um BOPE薄膜代替現有110um PE吹膜而做的復合重包裝袋。
通過(guò)比較BOPE復合重包裝性能我們可以看出,對于拉伸強度和穿刺強度這兩個(gè)包裝比較關(guān)鍵指標,以30um BOPE復合15um BOPA這樣結構復合包材,它的拉伸強度和穿刺強度已經(jīng)達到甚至超多105um吹膜復合15um BOPA這樣的結構,所以對于包裝強度有較大的提高。
 
3、在食品包裝方面,BOPE薄膜依然保持了PE樹(shù)脂比較好的抗低溫性能,玻璃化轉變溫度可以達到零下幾十度,因此BOPE薄膜保持比較好的低溫沖擊、耐針孔性,因此可以有效減少低溫食品破包。通過(guò)比較BOPE薄膜和現有包裝的低溫沖擊性能,可以看到,30um的BOPE薄膜在零下30℃低溫沖擊強度,可以達到現有90um PE吹膜制備的食品包裝的強度,因此BOPE薄膜用于冷凍的肉類(lèi)、海鮮有一定的優(yōu)勢。

4、制袋:BOPE作為層內層,制備高強度的包裝袋,從而替代現有比較貴的BOPA薄膜,BOPE薄膜因其搞強度和高抗穿刺、抗沖擊性能,可替代現有包裝中的BOPA薄膜,達到保證袋體性能,大幅度降低包裝成本的目的。
對于這方面的應用,我們大概有兩種設計,一種是BOPE作為中間層,上下復合其它材料制成高強度、抗穿刺的包裝袋來(lái)代替有些包裝中間層用BOPA,另一個(gè)是不需要阻隔的應用下,用BOPET/BOPE結構替代BOPA/IPE(CPE)結構,不僅降低成本代替尼龍,同時(shí)達到一定的減薄效果,并具有現有IPE不具有的易撕開(kāi)性。
 
5、BOPE用于液體自立袋/甚至更大的BIB包裝袋
現在液體的包裝的趨勢取用自立袋軟包裝來(lái)進(jìn)行包裝,BOPE在這一方面是有一定的優(yōu)勢的。飲料袋時(shí)代來(lái)臨,國際上袋類(lèi)軟包裝已經(jīng)開(kāi)始涌入日化、飲料包裝市場(chǎng),與傳統瓶裝相比除使用方便外,更有很好的印刷性和貨架展示性,以及輕量化可減少運輸成本和破損。
BIB(Bag-in-Box)包裝,即盒中袋是由多層薄膜制成的柔韌內袋和密封龍頭開(kāi)關(guān)以及紙盒構成的。內袋:用制成,可裝2-10升液體。廣泛應用于果汁、葡萄酒、礦泉水、食用油、工業(yè)試劑、農藥等。
 
6、環(huán)保綠色應用:目前比較現實(shí)的就是以BOPE作為外層,以CPE或PE吹膜作為內層而復合的全PE包裝袋,BOPE提供抗穿刺和拉伸強度,從而制備的這種包裝袋環(huán)保、易回收,同一材料同時(shí)手感柔軟不易劃傷等特點(diǎn),可以用在洗衣粉包裝母嬰用品方面等,此外努力開(kāi)發(fā)BOPE的鍍鋁膜、亞光膜、甚至BOPE的高收縮膜等。

BOPE膜各項性能
力學(xué)性能:上圖BOPE與PE吹膜拉伸曲線(xiàn),現有PE吹膜在很低的強度下拉伸屈服,大概10-20Mpa發(fā)生屈服,斷裂強度30-50Mpa,但是因為BOPE的加工特點(diǎn),加工成型過(guò)程中拉伸取向因而B(niǎo)OPE幾乎沒(méi)有屈服,斷裂強度可以達到100Mpa以上,而且伸長(cháng)率和BOPA、BOPET具有良好的匹配,復合成包材后具有好的協(xié)同效應。
吹膜和BOPE薄膜的沖擊性能比較:普通的PE吹膜沖擊強度比較低,或者沖擊形變比較大,但是BOPE薄膜沖擊形變比較小,在不破的情況下,完全不影響包裝材料的二次使用。
 
BOPE光學(xué)性能的演示:因為先進(jìn)的加工技術(shù),BOPE薄膜具有較低的霧度、較好的透光性,可以看到60um的BOPE薄膜透光性比較好。
 
目前北化院開(kāi)發(fā)的BOPE專(zhuān)用料可以工業(yè)化生產(chǎn),同時(shí)BOPE薄膜在中石化下游客戶(hù)和合作伙伴幫助下,已經(jīng)可以工業(yè)化批量生產(chǎn),已開(kāi)發(fā)的BOPE工業(yè)化產(chǎn)品16-55um的光膜、25um-55um單面熱封膜、25um、35um雙面熱封膜、25-35um自粘膜等,更多的應用在開(kāi)發(fā)中。

展示BOPE薄膜工業(yè)化產(chǎn)品的性能:比較可見(jiàn)BOPE主要幾個(gè)性能指標,拉伸強度、穿刺強度、霧度、沖擊強度都比現有吹膜PE都有較大幅度的提高,35um BOPE薄膜的強度可以達到105um PE吹膜的強度和高于現有茂金屬的強度,因此作為一種新的包裝基材應該具有很好的應用前景。
 
編后語(yǔ)
為了推動(dòng)新材料、新工藝的開(kāi)發(fā)及應用,江蘇精良高分子材料有限公司 總經(jīng)理盛承林邀請了中石化化工研究院 高達利博士、佛塑科技東方包裝膜分公司 總經(jīng)理張廣強先生、上海靈博塑料包裝有限公司 常務(wù)副總黃軍彪先生,等產(chǎn)業(yè)鏈中各環(huán)節的專(zhuān)業(yè)人士就BOPE制造和特性、應用在精良-龍樸微信群展開(kāi)了專(zhuān)業(yè)討論。
本文是 精良+龍樸 組織的微信活動(dòng) 高達利博士 的演講,是精良呼吁做環(huán)境友好塑料包裝方案第一期活動(dòng)的組成部分,由江蘇精良虞道良高工根據高博士演講語(yǔ)音整理而成。(第一季第二篇BOPE開(kāi)發(fā)應用篇完)。
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