軟包裝聚丙烯
時間:2005-07-02
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軟包裝 聚丙烯 來源：www.newmaker.com
今天與明天的創新--由于專受消費者愿望的驅動，聚丙烯持續而深入的發展促使軟塑料包裝不斷獲得改進。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步。新型易開、易處理、可消毒包材的開發造就了一種重大的全新推動。
過去十年內，柔性聚丙烯薄膜及其包裝的性能空間和應用范圍發展迅猛。突飛猛進的根本原因在于高分子設計的發展和諸如共擠出、擠壓涂敷等新的處理技術的突破。現在的問題是：下一個十年這種趨勢是否持續存在，技術是否已經到達創新極限？
銷售鏈的需求
軟包裝業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而進一步的發展聯系在一起。柔性聚丙烯薄膜因其結合了優美的外觀、很好的力學數據、利于防護水汽蒸發的特性、良好的熱封性和高溫穩定性而逐漸普及開來。由于消費行為發生的變化，附加的新包裝特點，例如容易打開（容易撕下），質輕（壁厚減小），容易回收（生態意識）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展
近年來聚丙烯市場增長的一個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，或某種復合材料。我們看一下最近十年聚丙烯平整薄膜總體性質的變化。如圖1所示，在諸如彈性/硬度，沖擊強度等力學性能方面的改進是顯而易見的。在光學、制作、阻擋和絕熱性能方面的改進雖然不及力學性質，但是也取得了重要的進展。聚丙烯的開發具有里程碑意義。也要注意到，作為薄膜應用的新型聚丙烯高分子材料的開發速度一年快過一年，新產品的開發周期越來越短，如圖2。必須強調指出的一點是，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是這種突破的驅動力。
圖1：聚丙烯鑄膜性能提高：1990和2000年間
的比較。（在50微米的薄膜上測定）
圖2：用于薄膜的聚丙烯性能和創新速度
在產品設計和聚丙烯添加劑方面的新進展為越來越多的新的應用領域開啟了大門。而在這些領域內，對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性能與剛性之間的關系。柔性無規多相的Borsoft品級具有相對較好的透明度，這是一項非常特殊的進展。它們導致了液體透明包裝袋產品的突破，被證明是用于醫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品的光學性能和勁度
圖4：透明的聚丙烯產品用于液體的藥療包裝（輸液袋）
相比之下，高度結晶的Bormod品級號稱結合了優異的硬度，高耐熱性，良好的光學性質和穿孔特性。它打開了廣闊的新的應用范圍。典型的例子有：用于標簽的特種薄膜，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：高度結晶的聚丙烯均聚物制成的透明標簽薄膜
最后，新型Borclear C3/C4聚合物，共聚物和三元共聚物的開發實現了從優異光學特征和絕熱性能到顯著硬度的平衡結合。這導致了制作柔性FFS包裝材料的巨大經濟利益。在加工面包和紡織品的包裝材料時，循環次數可以增加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消費者不友好的包裝是沒有生命力的。為了符合上述趨勢，Borealis開發了新的可剝型產品：可消毒的Steripeel類和不可消毒的Borpeel類。基于圖6所示的粘合剝落體系，這些品級與標準的聚丙烯品級結合在一起，在非常薄的薄層中共擠出。如此設計剝落功能，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類產品的新穎之處在于第一次實現了可剝落的聚丙烯品級經受130℃蒸汽消毒而繼續存在下來。此類體系典型的應用場合是在食品（例如即食性肉類食品或水果沙拉，標題圖片）和醫療部門（例如作為醫用包的外部包裝）的溶液包裝。
加工行為的突飛猛進
在此以前，聚丙烯低的熔體強度和差的延展性阻礙它進軍更多的應用領域，尤其是涉及到需要結合彈性和熔體粘度的加工技術的情況（例如通過空氣冷卻，涂層和發泡獲得的吹塑薄膜）。由于所謂高熔融強度聚丙烯品級的開發，聚丙烯可以穿透傳統低密度聚乙烯部分。這是一項十分重要的進展。通過預反應過程中長支鏈的整合，改善聚丙烯的加工行為。通常采用Rheotens測量裝置測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（應變硬化）本質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，使用一種新開發的高熔融強度聚丙烯Daploy HMS，熔融強度和拉伸性的結合目前已成為可能。實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（拉伸粘度測量）中標準
聚丙烯/高溶融強度聚丙烯與低密度聚乙烯的流出
速度和受力的對比。
新型Daploy WB130HMS和WB135HMS應用的典型事例有：肉類和香腸的食品包裝盤，許多汽車擴展部分的內部和外部的應用以及其它技術應用。
此外，在聚丙烯涂敷領域的應用速度正在加快。與標準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。這項技術的發展導致了諸如薄膜/金屬、鋁的薄板被越來越多的直接涂敷所取代，并使開啟全新的應用領域，例如可蒸汽消毒的薄紙板/高分子包裝材料，成為可能。
正在進行的開發
高分子技術的革新：茂金屬聚丙烯技術的潛力還遠沒有足夠或測定的研究。在醫療和食品應用領域存在巨大的機遇。這些領域中最大產品純度，最佳透明度與最佳低溫特性，最大沖擊強度，高的水和氧氣防護性能以及優異的感官性能是結合在一起的。這些性質將在諸如力學、光學和絕熱特性等基本性質的進一步改善當中占據前列。
尤其是在食品和醫療部門，首先從改變我們社會的生活和消費習慣的角度考慮，不同的消毒方法扮演著更加重要的角色。人們對于衛生和醫療技術的期望越來越轉向于超柔、高透明的彈性薄膜，非紡織品和復合材料。在傳統的食品包裝部門，對于用于冰箱和冷凍的最大透明度的期望一直在增長。對于所有將來這些特殊用途，我們必須逐漸地進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）的需求。
正在進行的加工和制造技術的研發在這個方面發揮重要的作用。如果一項極富創造力的高分子和應用技術的研發能夠在現存的加工和制造設備上經濟地實現，或者是在買得起新設備，那么這項研究才是值得做的。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用之間的有效的配合。
