早期LLDPE拉伸膜以吹膜為多,從單層發(fā)展到二層、三層;現(xiàn)在以流延法生產(chǎn)LLDPE拉伸膜為主,其流程見下圖,這是因?yàn)榱餮泳€生產(chǎn)具有厚薄均勻、透明度高等優(yōu)點(diǎn),可適用于高倍率預(yù)拉伸的要求。由于單層流延做不到單面粘,應(yīng)用領(lǐng)域受到局限。單、雙層流延在材料選擇上沒有三層流延的廣,配方成本也高,所以還是以三層共擠的結(jié)構(gòu)較為理想。優(yōu)質(zhì)的拉伸膜應(yīng)具有透明度高,縱向伸長率高,屈服點(diǎn)高,橫向撕裂強(qiáng)度高,穿刺性能好等特點(diǎn)。
生產(chǎn)工藝條件
流延法生產(chǎn)由于流道長而窄,流動(dòng)速度快,熔體溫度范圍一般控制在250℃~280℃,流延冷卻輥的溫度控制在20℃~30℃,收卷張力要低,一般在10kg以內(nèi),以利粘性劑遷出,同時(shí)減少成品膜內(nèi)應(yīng)力。
粘性的控制
良好的粘性使貨物外面的包裝膜層與層粘在一起使貨物牢固,粘性的獲取方法主要有兩種:一種是在高聚物里添加PIB或其母料;另一種是摻混VLDPE。PIB為半透明粘稠液體,直接添加需有專用設(shè)備或?qū)υO(shè)備進(jìn)行改造,一般均采用PIB母料。PIB的遷出有個(gè)過程,一般要三天,另外還受溫度影響,氣溫高時(shí)粘性強(qiáng);氣溫低時(shí)不太粘,經(jīng)拉伸后粘性大大降低。也因此成品膜最好貯存在一定的溫度范圍內(nèi)(建議貯存溫度在15℃~25℃)。摻混VLDPE,粘性稍差,但對(duì)設(shè)備沒有特殊要求,粘性相對(duì)穩(wěn)定,不受時(shí)間控制,但也受溫度影響,氣溫高于30℃時(shí)相對(duì)較粘,低于15℃時(shí)粘性稍差,可通過調(diào)節(jié)粘層LLDPE的量,以達(dá)到所需的粘度。三層共擠多采用這種方法。
物理機(jī)械性能的控制
高的透明度有利于貨物的識(shí)別;高的縱向伸長率有利于預(yù)拉伸,且節(jié)省材料消耗;良好的穿刺性能及橫向撕裂強(qiáng)度允許薄膜在高拉伸倍率下遇到貨物尖銳的角或邊不斷裂;高的屈服點(diǎn)使包裝后的貨物更緊固。
流延法生產(chǎn)的膜透明度高,這里不著重討論。隨著材料共聚單體C原子個(gè)數(shù)的增加,支鏈長度增加,結(jié)晶度降低,生成的共聚物"纏繞或扭結(jié)"效應(yīng)增加,所以伸長率提高,穿刺強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度也都提高。而MPE是高立構(gòu)規(guī)整聚合物,分子量分布很窄,可以準(zhǔn)確控制聚合物的物理性能,所以在性能上又有進(jìn)一步的提高;又由于MPE分子量分布窄,加工范圍也窄,加工條件難以控制,通常添加5%的LDPE,以降低熔體粘度,增加薄膜的平整度。
MPE的價(jià)格也高,為了降低成本,通常采用MPE與C4-LLDPE搭配使用,但并非所有的C4-LLDPE都能與之搭配,應(yīng)有所選擇。機(jī)用拉伸膜多采用C6、C8材料,容易加工,能滿足各種包裝要求。手工包裝由于拉伸倍率低,多采用C4材料。
材料密度也影響著薄膜的性能。隨著密度的增加,取向度提高,平整度好,縱向伸長率提高,屈服強(qiáng)度提高,但橫向撕裂強(qiáng)度、穿刺強(qiáng)度及透光率均下降,所以綜合各方面的性能,往往在非粘層添加適量的中密度線性聚乙烯(LMDPE)。添加LMDPE還可以降低非粘層的摩擦系數(shù),避免包裝好的托盤與托盤粘連。
冷卻輥溫度的影響。冷卻輥溫度升高,屈服強(qiáng)度提高,但其余性能下降,所以一般冷卻I輥的溫度控制在20℃~30℃為宜。流延線的張力影響薄膜的平整度及收卷松緊度,若使用PIB或其母料作為粘層,還影響PIB的遷出,降低薄膜最終的粘度。張力一般不大于10kg,太大了應(yīng)力殘存于膜卷內(nèi),使伸長率等性能下降,容易造成斷膜現(xiàn)象。
拉伸膜的應(yīng)用形式
拉伸膜的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,主要是與托盤配合使用,對(duì)零散商品進(jìn)行整集包裝,代替小型集裝箱。由于它可降低批量貨物運(yùn)輸包裝成本30%以上,因而被廣泛應(yīng)用于五金、礦產(chǎn)、化工、醫(yī)藥、食品、機(jī)械等多種產(chǎn)品的整集包裝上;在倉庫貯存領(lǐng)域,國外也較多地利用拉伸纏繞膜托盤包裝進(jìn)行立體貯運(yùn),以節(jié)省空間和占地。
密封包裝
這種包裝類似于收縮膜包裝,膜繞著托盤把托盤全包起來,然后兩個(gè)熱抓子把兩端的膜熱封在一起。這是纏繞膜最早的使用形式,并由此發(fā)展了更多的包裝形式
全寬包裝
這種包裝要求膜寬足夠覆蓋托盤,托盤的形狀規(guī)則,所以使用起來有它的,適合薄膜厚度為17~35μm
手工包裝
這種包裝是纏繞膜包裝中最簡(jiǎn)單的一種,膜裝在一個(gè)架上或由手持,由托盤轉(zhuǎn)動(dòng)或膜繞托盤轉(zhuǎn)。主要用在包好的托盤破損后的重新包裝,饑嗾通的托盤包裝。這種包裝速度慢,適合的薄膜厚度為15~20μm;
拉伸膜纏繞機(jī)包裝
這是一種最普遍最廣泛的機(jī)械包裝形式,由托盤旋轉(zhuǎn)或膜繞托盤旋轉(zhuǎn),薄膜固定在支架上可上下移動(dòng)。這種包裝能力很大,每小時(shí)約15~18盤。適合的膜厚約15~25μm;
臥式機(jī)械包裝
不同于其它包裝,由膜繞著物品轉(zhuǎn),適合于長的貨物包裝,如地毯、板材、纖維板、異形材等;
紙筒的包裝
這是纏繞膜的最新用途之一,比起老式的紙筒包裝用纏繞膜包裝更好。適合的膜厚為30~120μm;
小物品的包裝
這是纏繞膜的最新包裝形式,既可以減少材料消耗,還可以縮減托盤的存放空間,在國外,這種包裝最初介紹于1984年,僅僅一年后,市場(chǎng)上就出現(xiàn)了許多這樣的包裝,此包裝形式具有巨大的潛力。適合膜厚15~30μm;
管和電纜的包裝
這是纏繞膜在特殊領(lǐng)域應(yīng)用的一個(gè)例子,包裝設(shè)備安裝在生產(chǎn)線的最后,完全自動(dòng)拉伸膜既可以代替帶子捆住材料,又可以起保護(hù)作用。適用的厚度為15~30μm。
托盤機(jī)構(gòu)包裝的拉伸形式
拉伸膜的包裝都須經(jīng)過拉伸,托盤機(jī)械包裝的拉伸形式有直接拉伸和預(yù)拉伸。預(yù)拉伸又分為兩種,一種是輥預(yù)拉伸,一種是電動(dòng)拉伸。
直接拉伸是在托盤與膜之間完成拉伸。這種方法拉伸倍率低(約15%~20%),若拉伸倍率超過55%~60%,超過了薄膜原有的屈服點(diǎn),膜寬了減少了,穿刺性能也損失掉,膜很容易斷。且在60%拉伸率下,拉力還很大,對(duì)于輕的貨物,很可能使貨物變形。
預(yù)拉伸是由兩根輥完成的。輥預(yù)拉伸的兩根輥是由齒輪單元連結(jié)在一起,拉伸倍率可以依齒輪比不同而不同,拉力由轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生,由于拉伸是在短距離內(nèi)產(chǎn)生,輥和膜之間的摩擦力又大,所以膜寬不縮,薄膜原有的穿刺性能也保持下來了。實(shí)際纏繞時(shí)沒有拉伸發(fā)生,減少了由于尖銳的邊或角造成的斷裂,這種預(yù)拉伸可以使拉伸倍率提高到110%。
電動(dòng)預(yù)拉伸的拉伸機(jī)理與輥預(yù)拉伸相同,不同的是兩輥由電帶動(dòng),拉伸完全與托盤的轉(zhuǎn)動(dòng)無關(guān)。所以適應(yīng)性更強(qiáng),輕的、重的、無規(guī)則的貨物都適用,由于包裝時(shí)張力低,所以這種方法預(yù)拉伸倍率高達(dá)300%,大大地節(jié)約材料降低成本。適合膜厚15~24μm。
纏繞膜的特點(diǎn)
單元化:這是纏繞膜包裝的最大特性之一。借助薄膜超強(qiáng)的纏繞力和回縮性,將產(chǎn)品緊湊地、固定地捆扎成一個(gè)單元,使零散小件成為一個(gè)整體,即使在不利的環(huán)境下產(chǎn)品也無任何松散與分離,度且沒有尖銳的邊緣和粘性,以免造成損傷。
初級(jí)保護(hù)性:初級(jí)保護(hù)性提供產(chǎn)品的表面保護(hù),在產(chǎn)品周圍形成一個(gè)很輕的、保護(hù)性外表,從而達(dá)到防塵、防油、防潮、防水、防盜的目的。尤為重要的是纏繞膜包裝使包裝物品均勻受力,避免受力不均對(duì)物品造成損傷,這是傳統(tǒng)包裝方式(捆扎、打包、膠帶等包裝)無法做到的。
壓縮固定性:借助纏繞膜拉伸后的回縮力將產(chǎn)品進(jìn)行纏繞包裝,形成一個(gè)緊湊的、不占空間的單元整體,使產(chǎn)品各托盤緊密地包裹在一起,可有效地防止運(yùn)輸過程中產(chǎn)品的相互錯(cuò)位與移動(dòng),同時(shí)可調(diào)整的拉伸力可以使硬質(zhì)產(chǎn)品緊貼,使軟質(zhì)產(chǎn)品緊縮,尤其是在煙草業(yè)以及紡織業(yè)中有獨(dú)特的包裝效果。
成本節(jié)約性:利用纏繞膜進(jìn)行產(chǎn)品包裝,可以有效降低使用成本,采用纏繞膜只有原本箱包裝的15%左右,熱收縮膜的35%左右,紙箱包裝的50%左右。同時(shí)可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高包裝效率以及包裝檔次。
綜上所述,拉伸膜的應(yīng)用領(lǐng)域非常之廣,而國內(nèi)很多的領(lǐng)域還未涉及,已涉及的許多領(lǐng)域也未普遍使用,隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,拉伸膜的用量必將大大增長,其市場(chǎng)潛力是不可估量的。所以我們有必要大力推廣拉伸膜的生產(chǎn)和應(yīng)用。