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当拟纸膜的特性及生产工艺

发布时间:2021-09-11 11:21:59 阅读: 来源:钉扣机厂家

拟纸膜的特性及生产工艺

拟纸膜是一种模仿纸的膜,亦称合成纸。它以合成高分子物质为主要原料,通过加工,被赋予了纸张的性质。笔者将从拟纸膜的概念、市场、产品特性、生产工艺等方面,向读者介绍软包装领域这一新材料,以此与业内人士共同交流。

拟纸膜的概念及环保意义

目前全世界每年砍伐大量树木来提供人类用纸,破坏了生态平衡,造成水土流失和土地沙漠化,尤其是木浆纸生产工艺的排放物更是造成了严重的环境污染,全世界每年要投入大量资金进行治理,增加了传统造纸行业的社会成本。拟纸膜的开发和利用,是传统造纸行业的一次革命,属于高新技术,革新了纸张的原料和工艺组成,其生产过程无污染,可以100%回收并循环使用,是近年来研制出的一种新型环保塑料产品,因其品质优良,用途广泛,成为全世界都看好的技术项目,有很广阔的发展前途和较高的经济效益、社会效益。其环保意义主要有:

1.以塑代纸,以塑代木:每生产一吨合成纸,可以节约 10立方米木材。

2.节电:每生产一吨合成纸,可以节电 280Kwh。

3.节水:每生产一吨合成纸可以节约淡水110 吨,这对缓和水资源紧张有重要的意义。

4.节约占地面积:合成纸生产不需堆积木材及其它植物纤维的场地,其占地面积仅为传统纤维纸厂的十分之一。

5.减少环境污染:合成纸生产过程仅需少量循环冷却水,因此,避免了传统造纸业产生的大量废水对环境所造成的严重污染。

6.合成纸的应用范围广泛:合成纸的一些特殊性能,如耐水、防潮,不怕腐蚀,耐油脂,耐酸碱,耐虫蛀等是普通纤维纸所不具备的。合成纸可用于包装、装饰、广告,可以代替铝材,马口铁,其市场应用范围大大高于传统纤维纸。这也是美国、加拿大等具有丰富森林资源的国家大力研制合成纸的原因之一。

我国纸张消费量居世界的第四位,推广应用合成材料为主要原料的合成纸,对于改善纸张供求矛盾,实施可持续发展战略具有重要意义。

拟纸膜的市场前景

拟纸膜的应用范围非常广泛,可用于印刷类,如高级套色印刷,印刷书籍等;包装类,如手提袋、礼品袋、食品袋、服装袋,药品、化妆品、食品、工业产品、轮胎等产品的包装;加工纸类,如晒图纸、复印纸、剥离定位不准确纸等;建筑材料类,如彩色贴面纸的原纸、家庭用的装饰纸、壁纸原纸、拉门隔扇纸等;此外,还能用于制造参观门票、贺卡、广告等。

拟纸膜除了具备广泛的应用范围外,还有很好的发展前景。尽管拟纸膜的生产受到石油储藏量的限制,而且价格也受石油价格影响较大,但拟纸膜的生产与传统纸业生产相比,有不可比拟的环保和印刷优势。

目前,生产合成纸的大公司为数并不多。在国外有美国的杜邦公司和金佰利公司、日本的新王子公司、中国台湾地区的南亚塑胶公司等,此外,在德国、韩国等还有一些小公司,估计产量约为20~30万吨。目前国内有4家企业生产高分子合成纸,生产工艺都采用压延法,年生产能力4000吨,生产规模小、产品档次较低。有专家指出,我国目前的纸张主要由草浆、木浆等植物纤维生产,由于工艺复杂,生产过程有大量的污染物排出,国家环保部门已经依法关闭了上万家小造纸厂,更由于限制砍伐森林,今后高级铜版纸所需要的木浆将全部依靠进口,因此,合成纸在国内有着广泛的应用前景。高分子合成纸从1996年开始进入国内市场,1997年国内合成纸及其制品的消费量近万吨,1998年超过1.5万吨,需用量持续攀升,预计到2010年需用量可达25万吨左右,97%都需进口,其中有2/3用于包装材料,l/3用于印刷,即使有5%的印刷和包装用纸被合成纸取代,其数量也是非常可观的。

拟纸膜的产品特性

首先,拟纸膜的强度高,包括抗张强度、撕裂强度和抗冲击强度等。第二,具有优良的印刷效果。合成纸的表面平滑,伸缩性小,洁白,不透明度大,厚薄一致。故而能够再现印版的鲜明效果,线清晰,色调柔和。第三,耐水、耐油、耐化学品性突出。合成纸浸泡于水中不会软化、破损。能耐油脂的渗透;对酸、碱等化学溶液都具有抵抗能力。第四,尺寸稳定、不易老化。合成纸在空气中或在润湿状态下,其尺寸不会发生改变。即使在紫外线下照射1000小时,该纸的强度和外观色泽也无变化。第五,绝热性好、不怕虫蛀。由于合成纸的空隙率比普通纸小很多,因此它的绝热作用明显。同时,许多昆虫对于高分子聚合物的破坏是无能为力的。

拟纸膜生产工艺及设备

国外生产合成纸的工艺主要有以下几种:

1.压延法

压延工艺是将热塑性塑料通过一系列加热的压辊,而连续成型为薄膜的一种加工方法。其工艺流程分两个阶段:前阶段是压延前的准备,主要包括所用塑料的配制、塑化和压延供料等;后阶段包括压延、牵引、冷却、卷取、切割等,是压延成型的主要阶段。所用设备庞大且复杂,投资费用高。该工艺特点①薄膜光泽度高;②厚度均匀,因设备关系,其厚度范围为0.05~1mm;③速度快,产量高,如一套通用的四辊压延机年产量可达5000~10000t,生产薄膜的线速度可达60~100m/min;④压延工艺设备庞大,投资(2)故障保修期间内费用大,要求安装、操作、维修保护的技术性强;⑤自动化程度高;⑥压延法生产的薄膜片材厚度为0.05~1mm,最大宽度为230mm,国外可生产5000mm宽的特宽薄膜。

其工艺流程为:

配料 捏合 密炼塑化 开炼机塑化 挤出机供料 压延成型 引离 冷却 轧花 卷曲 切割包装

其关键设备是由意大利POMINI生产的挤出机设备,生产以PP为基材的合成纸。缺点是工艺复杂,一般用于生产0.1mm以上的合成纸产品,产品比重较大,设备价格昂贵。

2.流延法

流延法合成纸的混料、密炼、混炼等工艺过程与压延法相似,只是由流延机代替压延机,流延法的特点是模头挤出速度与流延辊的旋转线速度存在较大的速度差,速度差不一样,生产出的合成纸厚度也不一样,在模头挤出的弯月面和冷辊之间形成了单向拉伸,流延法可以生产各种不同厚度的合成纸,但合成纸内的分子链分布存在单向性,因此,合成纸产品的纵向、横向、物理性能有较大的区别。这是流延法合成纸的一大缺点。流延法的比重在1克/cm3左右,主要用于印刷。与压延法一样,流延法合成纸的基料也是PP。其产品变形性稍大,但刚性、韧性较好。

3.吹膜法

吹膜法生产合成纸用的基材是HDPE,不同于压延、流延法用的PP基材,吹膜法合成纸母料的供应商Schulman公司提供的合成纸配方也是以HDPE 为基材。

其工艺流程为:

混料 挤出 模头 吹胀 牵引 卷取 成品

在国外,吹膜法生产合成纸大部分采用三层共挤设备,并应用内冷装置,泡膜直径、泡膜厚度检测及闭环控制系统,保证合成纸的厚薄均匀度一致,吹膜法工艺过程实现了纵向及部分横向拉伸,工艺设备比较简单,德国ALPINE公司首先推出了单层吹膜法生产合成纸,使用50%HDPE及50%的舒尔曼母料(Schulman)作为原料,但Schulman母料售价较高,影响了其推广使用及市场竞争力,不少企业已转向自行研制合成纸母料。我国扬州华南合成纸公司研制成功了具有自主知识产权的三层共挤吹塑法合成纸生产线,并使用了自行研制的合成纸母料,对我国合成纸的发展做出了贡献,以HDPE为基料的吹塑法合成纸,可以用普通印刷纸张的油墨,避免了使用专用油墨的缺点。保定宝源新型塑料包装材料有限公司所使用原料进口于美国陶氏化学,并拥有美国巴要求也是最为严格的登菲尔德最先进的拟纸膜生产线,其稳定一贯的产品代表了国内拟纸膜的工艺水平。香港一家公司也采用以HDPE为基料的吹膜法工艺生产合成纸,并自行研制母料,为了使产品更具纸化特性,该公司在配方中加入了纤维素及特殊的助剂。该公司自行研制母料,又自己生产合成纸产品,是一家集包装材料、彩印制袋为一体的公司,实现了产品的配套、成本低、产量高,取得了很大的成功。

台湾凤纪铁工厂有限公司开发了三层共挤合成纸生产的专用吹膜机及母料生产设备,可以为吹膜法合成纸提供成套设备。

4.双向拉伸法

台湾台塑近年来推出了“双向拉伸珠光纸”,其基材也是PP,双向拉伸法的原料混配与压延、流延法是基本一致的,但是使用的设备是双向拉伸机,在双向拉伸过程中,基材塑料的分子链纵横分布比较一致,因此合成纸纵横向的物理机械性能也基本相同,在双向拉伸过程中,基材塑料与填充料CaCOз之间会形成一些小间隙,从而降低了合成纸的比重及成本,由于这些小间隙对光的折射作用,形成了珠光效果,所生产的合成纸有较好的外观,在包装、印刷、广告等领域得到了广泛的应用,双向拉伸法合成纸的设备昂贵,工艺、配方技术也较复杂,广泛推广应用尚受到一定限制。

5.合成纸的其它生产工艺

美国杜邦公司研制成功“无纺纸”生产工艺。杜邦公司是最大的无纺布生产公司之或零点位置常常变动一,杜邦公司将其无纺布的生产工艺推广到合成纸生产过程中,即将合成纸的基材之一主要是聚丙烯经过熔融、抽丝、成、挤压、最后生产成“无纺合成纸”。无纺合成纸由于是用塑料纤维纺织而成,因而具有较高的毛细管效应,更具有纸的特性,比重轻,渗透性强, 各项物理机械性能良好,着色强度好、变形性低,除了一般合成纸的应用范围外,还可广泛的用于家具包装、装修等行业。但是“无纺合成纸” 的价格相当昂贵,生产工艺、设备很复杂,成本高,限制了其广泛的推广应用。

拟纸膜产品的物理性能

表1 拟纸膜物理性能

名称 厚度 基重 密度 抗拉强度 抗破裂强度 不透明度 延伸度 表面阻抗 耐折次数

70 70μ 0.8g/m2 56g/m3 5md 13cd 5kg/cm2 87 90md 25cd 9×100兆欧 100万次

80 80 0.8 64 7 16 7 90 100 25 9×100 100

95 95 0.8 76 9 22 8 95 110 25 9×100 100

130 130 0.8 104 11 30 11 95 120 25 9×100 100

150 150 0.8 120 13 34 13 96 120 25 9×100 100

210 210

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