流延法LLDPE拉伸纏繞膜
LLDPE拉伸膜的定義
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,包括丁烯-1、己烯-1、辛烯-1共聚及茂金屬聚乙烯。
早期LLDPE拉伸纏繞膜以吹膜為多,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,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。由于單層流延應(yīng)用領(lǐng)域受到局限。單、雙層流延膜在材料選擇上沒(méi)有三層流延膜方便,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)。
拉伸膜的生產(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。
拉伸纏繞膜粘性的控制
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。
拉伸纏繞膜物理機(jī)械性能的控制
較高的透明度有利于貨物的識(shí)別;較高的縱向伸長(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)的薄膜透明度高。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。茂金屬聚乙烯則是高立構(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。
茂金屬聚乙烯的價(jià)格也高,為了降低成本,通常采用茂金屬聚乙烯與丁烯-1LLDPE搭配使用,但并非所有的丁烯-1LLDPE都能與之搭配,應(yīng)有所選擇。機(jī)用拉伸膜多采用己烯-1、辛烯-1共聚聚乙烯材料,易加工且能滿足各種包裝要求。手工包裝拉伸膜由于拉伸倍率低,多采用丁烯-1聚乙烯材料。
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),避免包裝好的托盤與托盤粘連。
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
拉伸膜的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,主要是與托盤配合使用,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包裝進(jìn)行立體貯運(yùn),以節(jié)省空間和占地。密封包裝類似于收縮膜包裝,膜繞著托盤把托盤全包起來(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 ;全寬包裝要求膜寬足夠覆蓋托盤,適合薄膜厚度為17~35μm;手工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,由托盤轉(zhuǎn)動(dòng)或膜繞托盤轉(zhuǎn)。主要用在包好的托盤破損后的重新包裝,及普通的托盤包裝。這種包裝速度慢,適合的薄膜厚度為15~20μm; 托盤機(jī)械包裝是一種最普遍最廣泛的機(jī)械包裝形式,由托盤旋轉(zhuǎn)或膜繞托盤旋轉(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。適合的膜厚約15~25μm;臥式機(jī)械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; 小物件的包裝是纏繞膜的最新包裝形式,既可以減少材料消耗,還可以縮減托盤的存放空間,在國(guó)外這種包裝最初出現(xiàn)于1984年,很快得到飛速發(fā)展,此包裝形式具有巨大的潛力。適合膜厚15~30μm;管材和電纜的包裝是纏繞膜在特殊領(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。
拉伸膜的包裝都須經(jīng)過(guò)拉伸,托盤機(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。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。