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供稿︰工控網 2006/8/11 9:19:00

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熱收縮塑料薄膜的要求是在常溫下穩定,加熱時(玻璃化溫度以上)收縮,並且是在一個方向上發生50%以上的熱收縮較為理想。熱收縮塑料薄膜包裝的特點是︰貼體透明,體現商品形象;緊束包裝物,防散性好;防雨、防潮、防霉;無復原性,有一定防偽功能。熱收縮塑料薄膜常用于方便食品、飲料、電子電器、金屬制品等的包裝,特別是收縮標簽為其最主要的應用領域。

  熱收縮塑料薄膜除了用作收縮標簽外,近年來也開始用于日用商品的外包裝。因為它既可使包裝物品避免受到沖擊,防雨、防潮、防,又能使產品以印刷精美的外包裝贏得用戶,同時它能很好地展示生產廠家的良好形象。目前,越來越多的包裝廠家采用印花收縮薄膜來代替傳統的透明薄膜。因為印花收縮薄膜可以提高產品的外觀檔次,有利于產品的廣告宣傳,可使商標品牌在消費者心中產生深刻的印象。

  熱收縮塑料薄膜一般多以無定形塑料加工制得,例如聚苯乙烯、聚氯乙烯、PVDC等。聚苯乙烯(PS)收縮膜強度低、不耐沖擊,故很少被使用;而聚氯乙烯(PVC)不利于回收處理,不符合環保要求。在國外,特別是在歐洲,聚氯乙烯(PVC)塑料薄膜已被禁止在包裝領域尤其是食品包裝方面的使用。

  聚酯(PET)熱收縮薄膜則是一種新型熱收縮包裝材料。由于它具有易于回收、無毒、無味、機械性能好,特別是符合環境保護等特點,在發達國家聚酯(PET)已成為取代聚氯乙烯(PVC)熱收縮薄膜的理想替代品。

  熱收縮聚酯(PET)薄膜的共聚改性

  聚酯(PET)薄膜是一種結晶型材料,普通聚酯薄膜經過特殊工藝處理只能得到30%以下的熱收縮率。若要獲得熱收縮率較高的聚酯薄膜,則必須對其進行改性。也就是說,為了制備高熱收縮率的聚酯薄膜,需要對普通聚酯即聚對苯二甲酸乙二醇酯進行共聚改性。共聚改性後的PET薄膜其最高熱收縮率可高達70%以上。

  普通聚酯一般是由對苯二甲酸(PTA)與乙二醇(EG)經過酯化、縮聚反應而制得,屬于結晶型聚合物(嚴格講是結晶區和非晶區共存的聚合物)。所謂共聚改性就是除了對苯二甲酸(PTA)與乙二醇(EG)兩種主要組分之外,再引入第三甚至第四組分參與共聚,目的是使之生成不對稱的分子結構而形成無定形的PET共聚物。

  引入的第三甚至第四單體可以是二元酸或二元醇。其中,二元羧酸有間苯二甲酸、丙二酸、丁二酸、己二酸、癸二酸等;二元醇有新戊二醇、丙烯二醇、二甘醇、1,4環己烷二甲醇等。如以二元羧酸(Acidic)進行共聚改性時,所制得的PET共聚物,稱之為APET;若以二元醇(Glycolic)進行共聚改性時,所制得的PET共聚物,則稱之為PETG。

  上述引入的第三單體中,最常采用的二元羧酸是間苯二甲酸(IPA)IPA的加入可改變聚酯對稱的緊密結構,破壞大分子鏈的規整性,從而降低大分子間的作用力,使聚酯分子結構變得比較柔順。同時,由于IPA的引入,使聚酯難于成核結晶,並且隨著IPA引入量的增加,APET共聚物由部分結晶向非結晶聚合物過渡,由于這種改性聚酯APET的結晶能力下降,無定形區變大,故可用于制造高收縮薄膜。推薦IPA的加入量在20%左右為宜。

  引入的第三單體也可以是二元醇。最常用的二元醇是1,4環己烷二甲醇(CHDM)。在聚酯共聚過程中,加入CHDM對改變聚酯的Tg、Tm和結晶速率均會產生很大的影響。隨著CHDM含量的增加,共聚酯PETG的熔點下降、玻璃化溫度上升、共聚物變為非晶態結構。不過,1.4環己烷二甲醇(CHDM)的加入量須控制在適當的範圍內,通常推薦CHDM加入量為30∼40%。這種用二元醇改性的PETG不僅可用于制備高收縮薄膜,也可用來生產熱封膜、高透明膜片等,用途十分廣泛。

  熱收縮薄膜的收縮機理

  以BOPET薄膜的生產工藝為例,其生產流程是先將PET共聚樹脂進行干燥處理,然後加入擠出機中熔融擠出、通過模頭/冷鼓鑄片,隨後將鑄片加熱到玻璃化溫度以上、熔融溫度以下的某一適當溫度範圍內,並在外力作用下,進行單向或雙向一定倍數的拉伸,通常要求進行橫向3.5∼4.0倍的拉伸。通過拉伸使PET大分子鏈沿外力方向取向,接著使之冷卻定型,使已取向的PET分子結構“凍結”定型。這種外力作用下的高彈形變具有熱收縮的“記憶效應”,當把這種具有“記憶效應”的薄膜再加熱到拉伸溫度以上時,被凍結了的大分子取向結構開始松弛,在宏觀上表現為PET薄膜發生收縮。值得一提的是這種PET薄膜熱收縮主要是由取向的無定形部分所貢獻。這也是為什麼共聚改性的無定形PET薄膜(APET或PETG)要比普通結晶型PET薄膜熱收縮率大得多的緣故。因此,通過增加薄膜中取向的無定形區便可以達到大大提高薄膜熱收縮率的目的。如前所述,普通聚酯薄膜的熱收縮率僅在30%以下,而共聚改性的聚酯的熱收縮率可高達70%以上。

  熱收縮聚酯薄膜的生產工藝

  熱收縮聚酯薄膜的生產工藝流程為︰無定形聚酯切片(APET或PETG)——真空干燥——熔融擠出或排氣式雙螺桿擠出——急冷鑄片——單向拉伸——冷卻定型——收卷、分切——檢驗包裝。

  熱收縮聚酯薄膜的生產工藝條件及其影響簡單介紹如下︰

  1、干燥處理︰由于聚酯大分子鏈中含有酯基,有吸濕性傾向,在受熱的情況下,即使有微量的水分存在,也極易發生水解。其結果是,在成型加工的過程中,會產生大量的氣泡,影響正常生產;同時,因水解降解,使分子量下降,PET品質變劣。所以在熔融擠出加工之前,必須進行干燥處理。推薦采用真空轉鼓干燥,干燥溫度70∼75℃,干燥時間>6h。

  2、熔融擠出︰經過干燥處理的共聚PET樹脂便可加入單螺桿擠出機進行熔融擠出,各段溫度設定為︰180℃—240℃—260℃—270℃—275℃,熔體溫度約270℃。

  如果采用排氣式雙螺桿擠出機進行熔融擠出,則可省去真空轉鼓干燥系統。因為排氣式雙螺桿擠出機一般設置有兩個排氣口,它們分別與兩個抽真空系統相連。通過真空泵抽真空可將PET樹脂中所含水分及熔融擠出過程中產生的低分子物抽走,達到同樣的效果,而且可以大大節省投資和運行成本。

  3、流延鑄片︰熔融擠出的熔體通過熔體計量泵、過濾器、熔體管道進入衣架式模頭後從模唇口流延至冷卻轉鼓上而形成鑄片。冷卻轉鼓的冷卻水溫度控制在30℃左右。

  4、單向拉伸︰高熱收縮聚酯薄膜常要求單向收縮,特別要求是橫向熱收縮。橫向拉伸的預熱溫度為90∼100℃,拉伸溫度為105∼110℃,拉伸倍數3∼3.5倍。鏈夾須加強風冷,控制夾子溫度在110℃以下,以防止共聚樹脂粘夾。拉伸後的PET薄膜立即進行冷卻而無須進行熱定型處理。

  5、收卷、分切︰經過單向拉伸的PET薄膜通過在線測厚、牽引收卷,最後根據用戶要求的規格進行分切、檢驗、包裝,即為熱收縮薄膜成品。

  隨著中國塑料包裝工業的不斷發展和人民生活水平的不斷提高,果汁、汽水等飲料大多采用綜合性能優良、有較好阻隔性能、無毒無味的PET塑料瓶進行包裝,其用網量十分可觀。據統計,目前全國PET飲料瓶用量至少達25萬噸以上,與之配套的PET熱收縮標簽薄膜用量則可達2∼3萬噸。另外,自中國加入WTO以後,對外貿易不斷擴大,為了提高出口商品的形象和價值,也必須使用聚酯熱收縮薄膜等較高檔的包裝材料。總之,熱收縮PET薄膜的應用前景十分看好!


信息來源于︰中國注塑機

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