软包装聚丙烯
时间:2005-07-02
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软包装 聚丙烯 来源：www.newmaker.com
今天与明天的创新--由于专受消费者愿望的驱动，聚丙烯持续而深入的发展促使软塑料包装不断获得改进。过去十年，弹性和刚性薄膜，尤其是透明的浇铸薄膜方面都取得了巨大进步。新型易开、易处理、可消毒包材的开发造就了一种重大的全新推动。
过去十年内，柔性聚丙烯薄膜及其包装的性能空间和应用范围发展迅猛。突飞猛进的根本原因在于高分子设计的发展和诸如共挤出、挤压涂敷等新的处理技术的突破。现在的问题是：下一个十年这种趋势是否持续存在，技术是否已经到达创新极限？
销售链的需求
软包装业减少成本的不懈努力与高分子本身及其加工和制造工艺的持续而进一步的发展联系在一起。柔性聚丙烯薄膜因其结合了优美的外观、很好的力学数据、利于防护水汽蒸发的特性、良好的热封性和高温稳定性而逐渐普及开来。由于消费行为发生的变化，附加的新包装特点，例如容易打开（容易撕下），质轻（壁厚减小），容易回收（生态意识）和最佳的美感（包括可印刷性，表面光泽，外观和柔软的触摸感觉）等也变得更加重要。
替代品和高分子的发展
近年来聚丙烯市场增长的一个很大份额来自于它成为其他材料的合适替代品。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，铝，其他金属，纸张，或某种复合材料。我们看一下最近十年聚丙烯平整薄膜总体性质的变化。如图1所示，在诸如弹性/硬度，冲击强度等力学性能方面的改进是显而易见的。在光学、制作、阻挡和绝热性能方面的改进虽然不及力学性质，但是也取得了重要的进展。聚丙烯的开发具有里程碑意义。也要注意到，作为薄膜应用的新型聚丙烯高分子材料的开发速度一年快过一年，新产品的开发周期越来越短，如图2。必须强调指出的一点是，在新型聚丙烯性能突破的背后，聚丙烯薄膜柔性的链段常常被证实是这种突破的驱动力。
图1：聚丙烯铸膜性能提高：1990和2000年间
的比较。（在50微米的薄膜上测定）
图2：用于薄膜的聚丙烯性能和创新速度
在产品设计和聚丙烯添加剂方面的新进展为越来越多的新的应用领域开启了大门。而在这些领域内，对于特殊塑料材料的要求要超过日常用品。
图3给出了重要的新型聚丙烯材料的光学性能与刚性之间的关系。柔性无规多相的Borsoft品级具有相对较好的透明度，这是一项非常特殊的进展。它们导致了液体透明包装袋产品的突破，被证明是用于医疗包装的玻璃瓶和聚氯乙烯塑料袋的有效替代品。（图4）
图3：用于薄膜的主要的新型聚丙烯产品的光学性能和劲度
图4：透明的聚丙烯产品用于液体的药疗包装（输液袋）
相比之下，高度结晶的Bormod品级号称结合了优异的硬度，高耐热性，良好的光学性质和穿孔特性。它打开了广阔的新的应用范围。典型的例子有：用于标签的特种薄膜，用于奶酪、快餐和蛋糕的食品包装材料，代替用于糖果、药丸包装的玻璃纸。（图5）
图5：高度结晶的聚丙烯均聚物制成的透明标签薄膜
最后，新型Borclear C3/C4聚合物，共聚物和三元共聚物的开发实现了从优异光学特征和绝热性能到显著硬度的平衡结合。这导致了制作柔性FFS包装材料的巨大经济利益。在加工面包和纺织品的包装材料时，循环次数可以增加30％，不合格比率也更低。
易开启的包装
勿庸置疑，任何在开启和处理方面对消费者不友好的包装是没有生命力的。为了符合上述趋势，Borealis开发了新的可剥型产品：可消毒的Steripeel类和不可消毒的Borpeel类。基于图6所示的粘合剥落体系，这些品级与标准的聚丙烯品级结合在一起，在非常薄的薄层中共挤出。如此设计剥落功能，同样类型的两张薄膜（例如薄膜袋）可以彼此剥离，或者是从一层聚丙烯上剥离（例如，覆盖在聚丙烯容器上的密封薄膜）。Steripeel类产品的新颖之处在于第一次实现了可剥落的聚丙烯品级经受130℃蒸汽消毒而继续存在下来。此类体系典型的应用场合是在食品（例如即食性肉类食品或水果沙拉，标题图片）和医疗部门（例如作为医用包的外部包装）的溶液包装。
加工行为的突飞猛进
在此以前，聚丙烯低的熔体强度和差的延展性阻碍它进军更多的应用领域，尤其是涉及到需要结合弹性和熔体粘度的加工技术的情况（例如通过空气冷却，涂层和发泡获得的吹塑薄膜）。由于所谓高熔融强度聚丙烯品级的开发，聚丙烯可以穿透传统低密度聚乙烯部分。这是一项十分重要的进展。通过预反应过程中长支链的整合，改善聚丙烯的加工行为。通常采用Rheotens测量装置测定最大受力力和流出速度或者是延展性来获得熔体的粘度。
图6：粘合剥离体系原理示意图
从图7可以看出，虽然可以通过提高平均分子量来显著增加线性聚丙烯的熔融强度，但是延展性仍然处在很低的水平。除了高的熔体粘度外，最重要的是熔体的拉伸性行为（应变硬化）本质上支配着在涂层挤出、泡沫挤出和吹塑薄膜挤出过程中的加工性能。与低密度聚乙烯相比，使用一种新开发的高熔融强度聚丙烯Daploy HMS，熔融强度和拉伸性的结合目前已成为可能。实际上这就意味着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)。
图7：在Rheotens试验（拉伸粘度测量）中标准
聚丙烯/高溶融强度聚丙烯与低密度聚乙烯的流出
速度和受力的对比。
新型Daploy WB130HMS和WB135HMS应用的典型事例有：肉类和香肠的食品包装盘，许多汽车扩展部分的内部和外部的应用以及其它技术应用。
此外，在聚丙烯涂敷领域的应用速度正在加快。与标准聚丙烯均聚物最大使用速度50米/分钟相比，目前Daploy HMS系列（WE100HMS和WF420HMS）的最大使用速度在400到500米/分钟。这项技术的发展导致了诸如薄膜/金属、铝的薄板被越来越多的直接涂敷所取代，并使开启全新的应用领域，例如可蒸汽消毒的薄纸板/高分子包装材料，成为可能。
正在进行的开发
高分子技术的革新：茂金属聚丙烯技术的潜力还远没有足够或测定的研究。在医疗和食品应用领域存在巨大的机遇。这些领域中最大产品纯度，最佳透明度与最佳低温特性，最大冲击强度，高的水和氧气防护性能以及优异的感官性能是结合在一起的。这些性质将在诸如力学、光学和绝热特性等基本性质的进一步改善当中占据前列。
尤其是在食品和医疗部门，首先从改变我们社会的生活和消费习惯的角度考虑，不同的消毒方法扮演着更加重要的角色。人们对于卫生和医疗技术的期望越来越转向于超柔、高透明的弹性薄膜，非纺织品和复合材料。在传统的食品包装部门，对于用于冰箱和冷冻的最大透明度的期望一直在增长。对于所有将来这些特殊用途，我们必须逐渐地进一步改善聚丙烯材料以满足未来作为高科技塑料和日常用品（付出合理的代价）的需求。
正在进行的加工和制造技术的研发在这个方面发挥重要的作用。如果一项极富创造力的高分子和应用技术的研发能够在现存的加工和制造设备上经济地实现，或者是在买得起新设备，那么这项研究才是值得做的。因此，这是高分子，加工和将为所有涉及到的部门带来最大利益的应用之间的有效的配合。
