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缠绕膜的配方及工艺

拉伸膜,又叫缠绕膜,国内最早以PVC为基材,DOA为增塑剂兼起自粘作用生产PVC缠绕膜。由于环保问题、成本高(相对PE比重大,单位包装面积少)、拉伸性差等原因,当1994~1995年国内开始生产PE拉伸膜时逐步被淘汰。PE拉伸膜先是以EVA为自粘材料,但其成本高,又有味道,后发展用PIB、VLDPE为自粘材料,基材现在以LLDPE为方,包括C4、C6、C8及茂金属PE(MPE)。

早期PE拉伸膜以吹膜为多,从单层发展到二层、三层;现在以流延法生产PE 拉伸膜为主,其流程见下图,这是因为流延线生产具有厚薄均匀、透明度高等优点,可适用于高倍率预拉伸的要求。由于单层流延做不到单面粘,应用领域受到局限。单、双层流延在材料选择上没有三层流延的广,配方成本也高,所以还是以三层共挤的结构较为理想。优质的拉伸膜应具有透明度高,纵向伸长率高,屈服点高,横向撕裂强度高,穿刺性能好等特点。

生产工艺条件

流延法生产由于流道长而窄,流动速度快,熔体温度范围一般控制在250℃~280℃,流延冷却辊的温度控制在20℃~30℃,收卷张力要低,一般在10kg 以内,以利粘性剂迁出,同时减少成品膜内应力。

粘性的控制

良好的粘性使货物外面的包装膜层与层粘在一起使货物牢固,粘性的获取方法主要有两种:一种是在高聚物里添加PIB或其母料;另一种是掺混VLDPE。PIB 为半透明粘稠液体,直接添加需有专用设备或对设备进行改造,一般均采用PIB 母料。PIB的迁出有个过程,一般要三天,另外还受温度影响,气温高时粘性强;气温低时不太粘,经拉伸后粘性大大降低。也因此成品膜最好贮存在一定的温度范围内(建议贮存温度在15℃~25℃)。掺混VLDPE,粘性稍差,但对设备没有特殊要求,粘性相对稳定,不受时间控制,但也受温度影响,气温高于30℃时相对较粘,低于15℃时粘性稍差,可通过调节粘层LLDPE的量,以达到所需的粘度。三层共挤多采用这种方法。

物理机械性能的控制

高的透明度有利于货物的识别;高的纵向伸长率有利于预拉伸,且节省材料消耗;良好的穿刺性能及横向撕裂强度允许薄膜在高拉伸倍率下遇到货物尖锐的角或边不断裂;高的屈服点使包装后的货物更紧固。

流延法生产的膜透明度高,这里不着重讨论。随着材料共聚单体C原子个数的增加,支链长度增加,结晶度降低,生成的共聚物“缠绕或扭结”效应增加,所以伸长率提高,穿刺强度及撕裂强度也都提高。而MPE是高立构规整聚合物,分子量分布很窄,可以准确控制聚合物的物理性能,所以在性能上又有进一步的提高;又由于MPE分子量分布窄,加工范围也窄,加工条件难以控制,通常添

加5%的LDPE,以降低熔体粘度,增加薄膜的平整度。

MPE的价格也高,为了降低成本,通常采用MPE与C4-LLDPE搭配使用,但并非所有的C4-LLDPE都能与之搭配,应有所选择。机用拉伸膜多采用C6、C8材料,容易加工,能满足各种包装要求。手工包装由于拉伸倍率低,多采用C4材料。

材料密度也影响着薄膜的性能。随着密度的增加,取向度提高,平整度好,纵向伸长率提高,屈服强度提高,但横向撕裂强度、穿刺强度及透光率均下降,所以综合各方面的性能,往往在非粘层添加适量的中密度线性聚乙烯(LMDPE)。添加LMDPE还可以降低非粘层的摩擦系数,避免包装好的托盘与托盘粘连。

冷却辊温度的影响。冷却辊温度升高,屈服强度提高,但其余性能下降,所以一般冷却I辊的温度控制在20℃~30℃为宜。流延线的张力影响薄膜的平整度及收卷松紧度,若使用PIB或其母料作为粘层,还影响PIB的迁出,降低薄膜最终的粘度。张力一般不大于10kg,太大了应力残存于膜卷内,使伸长率等性能下降,容易造成断膜现象。拉伸膜的应用形式

拉伸膜的应用领域很广,主要是与托盘配合使用,对零散商品进行整集包装,代替小型集装箱。由于它可降低批量货物运输包装成本30%以上,因而被广泛应用于五金、矿产、化工、医药、食品、机械等多种产品的整集包装上;在仓库贮

存领域,国外也较多地利用拉伸缠绕膜托盘包装进行立体贮运,以节省空间和占地。主要使用形式如下:

密封包装

这种包装类似于收缩膜包装,膜绕着托盘把托盘全包起来,然后两个热抓子把两端的膜热封在一起。这是缠绕膜最早的使用形式,并由此发展了更多的包装形式

全宽包装

这种包装要求膜宽足够覆盖托盘,托盘的形状规则,所以使用起来有它的,适合薄膜厚度为17~35μm

手工包装

这种包装是缠绕膜包装中最简单的一种,膜装在一个架上或由手持,由托盘转动或膜绕托盘转。主要用在包好的托盘破损后的重新包装,及普通的托盘包装。这种包装速度慢,适合的薄膜厚度为15~20μm;

托盘机械包装

这是一种最普遍最广泛的机械包装形式,由托盘旋转或膜绕托盘旋转,薄膜固定在支架上可上下移动。这种包装能力很大,每小时约15~18盘。适合的膜厚约15~25μm;

卧式机械包装

不同于其它包装,由膜绕着物品转,适合于长的货物包装,如地毯、板材、纤维板、异形材等;

纸筒的包装

这是缠绕膜的最新用途之一,比起老式的纸筒包装用缠绕膜包装更好。适合的膜厚为30~120μm;

小物品的包装

这是缠绕膜的最新包装形式,既可以减少材料消耗,还可以缩减托盘的存放空间,在国外,这种包装最初介绍于1984年,仅仅一年后,市场上就出现了许多这样的包装,此包装形式具有巨大的潜力。适合膜厚15~30μm;

管和电缆的包装

这是缠绕膜在特殊领域应用的一个例子,包装设备安装在生产线的最后,完全自动拉伸膜既可以代替带子捆住材料,又可以起保护作用。适用的厚度为15~30μm。托盘机构包装的拉伸形式

拉伸膜的包装都须经过拉伸,托盘机械包装的拉伸形式有直接拉伸和预拉伸。预拉伸又分为两种,一种是辊预拉伸,一种是电动拉伸。

直接拉伸是在托盘与膜之间完成拉伸。这种方法拉伸倍率低(约15%~20%),若拉伸倍率超过55%~60%,超过了薄膜原有的屈服点,膜宽了减少了,穿刺性能也损失掉,膜很容易断。且在60%拉伸率下,拉力还很大,对于轻的货物,很可能使货物变形。

预拉伸是由两根辊完成的。辊预拉伸的两根辊是由齿轮单元连结在一起,拉伸倍率可以依齿轮比不同而不同,拉力由转盘产生,由于拉伸是在短距离内产生,辊和膜之间的摩擦力又大,所以膜宽不缩,薄膜原有的穿刺性能也保持下来了。实际缠绕时没有拉伸发生,减少了由于尖锐的边或角造成的断裂,这种预拉伸可以使拉伸倍率提高到110%。

电动预拉伸的拉伸机理与辊预拉伸相同,不同的是两辊由电带动,拉伸完全与托盘的转动无关。所以适应性更强,轻的、重的、无规则的货物都适用,由于包装

时张力低,所以这种方法预拉伸倍率高达300%,大大地节约材料降低成本。适合膜厚15~24μm。

综上所述,拉伸膜的应用领域非常之广,而国内很多的领域还未涉及,已涉及的许多领域也未普遍使用,随着应用领域的扩大,拉伸膜的用量必将大大增长,其市场潜力是不可估量的。所以我们有必要大力推广拉伸膜的生产和应用。

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