BOPA薄膜是以聚酰胺6(尼龍6)為原材料制成的。聚酰胺分子內含有極性酰胺基(-CO-NH-),其中的-NH-基能和-C=O基形成氫鍵,氫鍵的形成是聚酰胺具有較高結晶性的重要因素之一,但不是所有聚酰胺中的分子都能結晶,還有一部分非結晶性的聚酰胺存在活字印刷,這部分非結晶性的聚酰胺分子鏈中的酰胺基可以與水分子配位,即具有吸水性。有人提出聚酰胺6分子中每2個酰胺基可以與3個水分子配位,其中1個水分子以強的氫鍵存在,另外2個水分子以松散的結合狀態(tài)存在。水滲透到尼龍中使現存的鍵變弱貼紙印刷, 正是由于其分子結構的這些特點,聚酰胺6具有以下特性:優(yōu)異的力學性能、耐磨性和耐腐蝕性;具有自潤滑性;耐高溫;具有良好的氧氣阻隔性、耐穿刺和耐撕裂性;缺點是吸水性強。
與其他薄膜相比,BOPA薄膜比PE、BOPP薄膜具有更高的強度,比EVOH、PVDC薄膜具有低成本和環(huán)保方面的優(yōu)勢,是食品保鮮、保香的理想材料,特別適合于冷凍、蒸煮、抽真空包裝,且無毒無害。具體表現 在以下幾個方面:
(1)良好的透明性和光澤度,霧度低。
(2)優(yōu)異的韌性和耐穿刺性。
(3)極好的氣體(氧氣、氮氣、二氧化碳)、香味和氣味阻隔性。
(4)優(yōu)異的耐油性、耐油脂性和耐化學溶劑性。
(5)便于加工,可進行涂敷、金屬化處理,或與其他基材復合等。
(6)適用溫度范圍廣泛(-60℃-150℃)。
(7)耐熱性強。
按生產工藝的不同凹版印刷,BOPA薄膜的制造方法可分為平膜法和管膜法,在此重點介紹平膜法。平膜BOPA薄膜的生產方法分為兩大類:兩步法和同步法。同步法雙向拉伸工藝過程為:原料干燥→熔融擠出→冷卻鑄片→鑄片測厚→同時雙向拉伸→熱定型→薄膜測厚→牽引、切邊→收卷→分切→包裝入庫。兩步法雙向拉伸工藝是先進行縱向拉伸再進行橫向拉伸,其他工序與同步法雙向拉伸工藝基本相同。兩步法雙向拉伸技術有一個最大的缺點:弓形效應大。這種效應會導致生產的相當大一部分BOPA薄膜產品無法滿足最終用戶的非常嚴格的使用要求,如高質量的印刷包裝等。而同步法雙向拉伸工藝可以有效地改善弓形效應問題,生產的BOPA薄膜具有品質均衡性好的特點,具有良好的市場前景。
實驗室測試弓形效應的方法:測定對角線的熱收縮率,兩者差值越小,表明產品的均衡性越好;差值小于1.5%,制袋時不會產生翹角。
BOPA薄膜的制備技術通過數次技術革新和升級換代,推動整個軟包裝產業(yè)的發(fā)展,甚至影響到人類對更高級生活的需求,以下是尼龍薄膜制備技術從BOPA1.0到BOPA4.0的發(fā)展歷程。
BOPA1.0——平膜拉伸技術
最早的尼龍薄膜是采用管膜法(亦稱吹膜法或雙泡法)研制生產而成,屬于最早的同步法薄膜,實現了尼龍薄膜的工業(yè)化生產,為以后BOPA薄膜的產業(yè)化發(fā)展奠定了良好的技術基礎。吹膜法制備出的尼龍薄膜均衡性好、結晶度高,但缺點也很明顯,由于圓形模頭的加工工藝的限制導致厚薄不均勻,定型結構小導致熱收縮率偏大,且其產能很小。世界上僅有個別廠家的吹膜法設備繼續(xù)沿用和少量生產,已非市場主流。
BOPA2.0——分步雙向拉伸技術
分步雙向拉伸法也叫兩步法(或異步法),其拉伸階段需經過先縱向拉伸后橫向拉伸兩個階段。分步法所制備的尼龍薄膜,厚薄均勻性和高延展性相較于第一代吹膜法尼龍薄膜有了顯著的提升,而且機械強度較高,且分步雙向拉伸技術制備的BOPA薄膜產量有了顯著提升,從而大幅度提升了BOPA薄膜的工業(yè)生產力水平,對BOPA薄膜在下游彩印軟包裝行業(yè)的普及應用起到了極大的促進作用。但由于拉伸設備和兩步拉伸工藝的局限性,決定了制膜會產生弓形效應,在對制袋平整度要求很高的領域使用時會受到一定限制。
BOPA3.0——機械同步拉伸技術
機械同步法拉伸技術,顧名思義,就是同時完成縱向和橫向拉伸,并革命性的引入了“水處理”技術,解決了第二代分步雙向拉伸技術中不可避免的“弓形效應”的缺陷,均衡性好的優(yōu)點很大程度上滿足了對制袋平整度要求高的應用領域的需求。但,機械同步拉伸生產線只有少數設備廠商可以提供,制備技術壟斷性地集中在少數膜廠手中,同時,由于設備的工藝局限性,機械同步拉伸法中“拉伸比”是固定無法調節(jié)的,在薄膜的機械強度和均衡性等方面并未得到實質性的提升,因此,第三代拉伸技術無法得到廣泛推廣。
BOPA4.0——磁懸浮線性電機同步拉伸技術(LISIM技術)
所謂磁懸浮技術,通俗一點解釋,其原理相當于上海磁懸浮列車和磁懸浮空調的技術,磁懸浮線性同步拉伸法的拉伸階段每個鏈鋏都由單獨的線性電機控制,最核心的是克服了第三代機械同步拉伸技術中拉伸比固定的缺點,拉伸比和軌道均可以全面實現自動化和智能化調節(jié),使得磁懸浮線性同步拉伸薄膜的機械強度和均衡性等多方面的物理性能均得到了大幅度的提升,可以說是現階段全球領先的、趨于完美的一代同步拉伸技術,實現了大規(guī)模工業(yè)化生產和個性化定制的完美融合。
磁懸浮線性同步拉伸尼龍薄膜,既能滿足對套印精度要求苛刻的寬幅多色高檔精美印刷的要求,又能滿足對高機械強度的重物包裝要求,并可滿足高溫蒸煮食品包裝的要求??梢灶A計,磁懸浮線性同步拉伸尼龍薄膜會逐步實現市場普及,助力下游彩印軟包裝行業(yè)轉型升級。
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尼龍薄膜是一種極易吸潮的產品銅版紙印刷,吸潮后將對使用造成不利影響,如尺寸變化導致印刷時套印不準,表面的水膜導致復合強度不足、起泡等,因而在高濕度環(huán)境下要對尼龍薄膜做好防潮保護。
具體要注意以下幾方面問題:
(1)使用前不要過早打開包裝。
(2)盡量一次用完,剩下的余膜用阻隔性好的材料包好。
(3)印刷時第一色組不上版輥印刷,進行預干燥。
(4)使用前放入熟化室干燥2-3小時。
(5)保證生產車間合理的溫度(25℃±2℃)和濕度(≤85%RH)。
雙向拉伸尼龍薄膜(BOPA薄膜)是一種新型高檔包裝材料,與傳統(tǒng)的聚氯乙烯薄膜、聚酯薄膜等相比,具有優(yōu)良的耐破裂、耐沖擊、抗穿刺性以及氣味阻隔性等性能特點,被廣泛地作為食品加工、醫(yī)藥衛(wèi)生、化工產品等領域的包裝材料,特別適合于冷凍包裝、真空包裝和蒸煮包裝,對食品的保鮮;保香遠遠大于常規(guī)包裝材料。
國內對BOPA薄膜已形成1.8萬噸/年的市場需求,預計未來5年國內對BOPA薄膜的市場需求將以每年15-20%的速度增長。
此外,國際上對BOPA薄膜的需求量也很大,產品在國際市場處于供不應求的狀態(tài)。為了抓住機遇,因此,國風塑業(yè)與東洋紡合資設立紫東材料,盡快投資建設尼龍薄膜項目,徹底改變國內市場尼龍薄膜產量不大、檔次不高、依賴進口的局面,大大提升中國BOPA薄膜的產品檔次,拉動并滿足國內優(yōu)質包裝薄膜材料的市場需求。
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針對BOPA生產線邊料在線回收系統(tǒng)中邊料堵塞問題,分析了其產生的各種原因,并一一提出了解決辦法,解決了邊料回收系統(tǒng)因邊料堵塞經常跳停的問題,保證了生產的連續(xù)性。
1、張力調整
由于超薄BOPA薄膜的厚度較薄,因此在印刷和復合過程當中,適當調整尼龍膜的張力,使之平衡,符合生產需求,以防材料減薄以后張力過大產生變形起皺,特別是與鋁箔復合時,更要注意張力的調節(jié)。因為鋁箔為不可拉伸材料,若12um尼龍張力太大,拉伸后回彈會產生皺紋變形。此外,有的將BOPA//BOPA,這種結構兩種材料的基本特性一致,在調節(jié)張力和復合上膠量的難度更大一些,要多次取得經驗后,才能得到較好的效果,就像PET//PET一樣。
2、油墨選擇
由于超薄BOPA薄膜的吸潮性大, 因此盡量減少使用含有水和醇類的溶劑及油墨,但在環(huán)保大潮的推動下,若非用不可的話,也要盡量烘干,排除殘余溶劑。目前國內正在發(fā)展和推廣使用水性膠粘劑、無溶劑復合和水性油墨,盡量控制和保證尼龍膜在一定的含水量范圍內(含水量越少越好)。其次是在使用含有水(醇)類油墨時,油墨的色濃度和鮮艷度十分重要,一般要求上墨量小并且墨層偏薄,遮蓋力好,無溶劑殘留。在復合中使用水膠過程時,應采用高濃度的調配方法,這樣不但保證上膠量和復合牢度,同時也減少殘留溶劑量。使用時最好放在45~50℃熟化室內烘干1~2h, 在潮濕天氣或溫度偏低情況下生產時,應打開設備的預熱系統(tǒng),以排除BOPA薄膜表面小水珠的附著。
3、對印版和復合涂膠輥的要求
超薄BOPA薄膜在印刷時, 要求所用印刷制版上的網穴要適當偏淺些, 以防印刷時墨層太厚, 烘干干燥不徹底而容易產生溶劑殘留。在復合過程中, 以采用高濃度(35%~40%)、高固含量膠粘劑為好, 復合涂膠網線輥可控制在140線~160線/英寸之間, 同時選用膠滲透力較強的粘合劑,適當提高上膠量。如果采用水性膠粘劑,可用200線/英寸涂膠網輥, 這樣在盡量減少殘留溶劑產生的同時,又可以保證產品的質量。
4 、對中間層膜的要求
若用于夾在中間層的尼龍膜一定要使用雙面電暈處理的薄膜,以保證復合后復合牢度符合要求。
雙面電暈尼龍膜其兩面電暈差值應達4達因以上, 以免產生印刷墨膜粘拉脫落。其次使用PE膜做巴氏水煮袋熱封層時, 應選擇含添加劑盡量少或不加添加劑的PE薄膜, 或選用MPE薄膜,以防在水煮溫度升高時添加劑上浮使復合膠粘劑產生降解而脫層。在使用前檢查好其表面潤濕張力是否達標, 否則不能使用。若使用半高溫以上蒸煮袋,請先做好各項檢測試驗,取得經驗后再投入規(guī)模生產。
深圳市萬達杰塑料制品有限公司、益海嘉里投資有限公司等。
魏文昌、裴小勤等。