BOPP 预涂膜的现状及发展趋势
摘要: 本文介绍了当前全球范围内 BOPP 基膜的生产、消费概况及国外 BOPP 预涂膜的主要品 种,产品特点,提出了国内开发 BOPP 预涂膜产品的必要性和紧迫性。BOPP 预涂膜的应用将 简化彩印厂的生产工艺,缩短供货期,降低对环境和对食品的污染,并能提升国内包装行业 的整体水平。
关键词:预涂膜 BOPP 软包装 电晕处理 高阻隔性
1、 全球 BOPP 的生产和消费情况
BOPP 以其低的价格和较高的水汽阻隔性而备受包装印刷行业的关注。其年消费量一直保持 高的增长率。从2000年~2005年消费增长率最高的属包括中国(14.3℅) 在内的亚 洲国家( 11.4℅) [1],其次是东欧(9.8℅);预计2005年~2010年消费增长率最高的区域 向东欧转移;包装印刷产业发展较早的西欧和日本到2010前的 BOPP 薄膜消费增长一直保持 低的水平。
BOPP 消费的增长促进生产企业增加产能,2005年在世界范围内 BOPP 的产能迅速膨胀,产能 增加最多的是北美(201万吨, 见表2),其次是中国和中东-非洲地区。
2005年以后北亚地区(包括中国)和北美新增生成能力减缓。包括中国在内的北亚地区在2006 和2007新增产能仍然较多(23.7万吨,见图1),中东(包括印度) 地区、亚太地区和独联体 国家 BOPP 薄膜产能提高依然较快。
006年全球共消费 BOPP 薄膜470万吨,预计2007年将消费500万吨左右,基本上产销平衡(见 图2)。到2011年之前预计 BOPP 的消费增长率会在5.4~10.2%之间,届时 BOPP 的消费将达 到650万吨左右。
2、 西欧地区 BOPP 经营政策的调整
在包装印刷产业发展较成熟的西欧地区, BOPP 的处境不容乐观。在原料的生产、包装材料 的制造领域较大的利润空间已经很少,国内产品和进口产品、同行之间的竞争也十分激烈, 因此西欧厂商把目光指向了东欧市场(波兰、匈牙利、捷克、乌克兰、俄罗斯、波罗地海国家),在东欧包装印刷产业的发展潜力很大。
西欧国家除了向东欧地区开辟新市场外,在当地他们把主要精力放在技术创新上,具体的做 法有: 替代其它产品(例如 PET)、开发新产品、拓展新的应用领域。
3、 西方国家 BOPP 预涂膜产品介绍
BOPP 预涂膜是目前国外开发的主要新产品之一。涂覆的主要材料有聚丙烯酸、 PVDC、EVOH 和热熔胶,涂覆后制备的包装材料可以明显提高阻隔性并且具有热封的能力。
例如, Walothen GmbH[4]开发的聚丙烯酸预涂 BOPP 薄膜具有较好的气体阻隔性和热封性。 对水汽的阻隔性可以达到3.2g/m2•24h(38℃,90% r.h.),而标准的25 μm 的 BOPP 薄膜水汽 的透过率在5.0 g/m2•24h(38℃,90% r.h.)左右。当然由于聚丙烯酸是亲水性物质,因此在 一般情况下预涂聚丙烯酸后 BOPP 薄膜的水汽透过率会略有升高(达到5.5
g/m2•24h(38℃,90% r.h.));涂覆聚丙烯酸后的 BOPP 薄膜氧气的阻隔性得到较大的提高, 标准的25 μm 的 BOPP 薄膜对氧气的透过率在1600ml/m2•24h•bar(23℃,0% r.h.),涂覆后的 膜氧气的透过率降低到850ml/m2•24h•bar(23℃,0% r.h.); 对气味的阻隔性也有较大程度的 提高,异味的透过性降低到原来的1/10);横向和纵向的拉伸稍有提高,但程度不大; 一般热封温度在110~140℃ 。
Treofan Germany GmbH & Co. KG 公司[4]开发的 BOPP 预涂膜的品种较多,每年的产量25万 吨。 Acrylic/BOPP/Acrylic 系列的 BOPP 预涂膜牌号如图5所示, 具有高的光泽度和高的机 械强度。该公司利用普通聚丙烯酸树脂制备出了普通包装薄膜; 利用改性的聚丙烯酸树脂制 备出了 BOPP 光膜; 利用具有空心结构的 BOPP 作为内层,两边预涂聚丙烯酸树脂制备出了不 透明的薄膜。
Acrylic/BOPP/PVdC 预涂膜具有高的阻隔性, 好的机械性能,可以明显提高食品的货架期。
Acrylic/BOPP/LTS 预涂膜适合于高速食品包装和具有良好的热封性能。 EVOH/ BOPP/Copolymer 预涂膜具有高阻隔性,并且既有优良的复合性能。 PVDC/ BOPP/LTS 预涂膜具有高阻隔性并且适合高速包装的需要。
EVOH/ BOPP/ Acrylic 预涂膜具有高阻隔性,并且适合于双层或三层复合。 图6 A/BOPP/B 预涂膜的组成与性能 略
COWTON LUCY[6] 开发出一种 BOPP 预涂膜, BOPP 薄膜至少有一面用纳米改性的聚合物粘结 剂、亲水-疏水树脂涂覆,这种预涂膜对氧气的阻隔性<10 ml/m2/day(23℃,0% RH)。
SOUTHWARD RICHARD[7]利用几种共聚物对 BOPP 进行预涂处理, 共聚物可以是PVDC/EEA、 二氯乙烯/氯乙烯、醋酸乙烯/乙烯、醋酸乙烯/乙烯/氯乙烯三元高聚物,涂层中除了这些共 聚物外还含有纳米粒子改性剂,这些纳米粒子不但可以提高包装材料的阻隔性、复合强度, 而且还使 BOPP 薄膜的印刷适性提高。
4、BOPP 预涂膜的制备工艺
BOPP 预涂膜的制备工艺可以有3种方式: coating 工艺、 laminating 工艺、 co-extrusion 工艺。国外的大部分产品都采用co-extrusion 工艺生产。将涂层树脂与聚丙烯基体树脂多 层共挤,然后双向拉伸制备成不同类型的 BOPP 预涂膜。
在制备复合软包装薄膜时,以预涂热熔胶的 BOPP 薄膜为原料,可以简化生产工艺(没有上 胶工段),只需用加热辊将 BOPP 预涂膜加热到适宜的温度就可以直接与其它基材复合,消灭 了上胶工段带来的污染。
值得指出的是,采用coating 工艺制备 BOPP 预涂膜时,在涂覆涂层材料之前,首先要对 BOPP 基材进行电晕处理。因为未处理的 BOPP 表面活性低,与涂层树脂的粘结力小,后期形成的 复合膜剥离强度会偏低。电晕处理可以在 BOPP 表面形成一定的凹陷,增加表面粗糙度,同 时氧化出一定量的羟基、羰基和羧基等极性基团,利于提高复合膜的剥离强度。再者电晕处 理以后还会大
幅度提高复合膜的气体阻隔性。因为电晕处理后 BOPP 表面会形成许多活性点, 这些活性点 处与 coating 层的结合紧密,整个预涂层与 BOPP 间几乎无间隙; 反之,如果不对 BOPP 电晕 处理, 那么会发生图7所示的情况,由于薄膜的表面缺陷的存在, 外界气体会从缺陷处扩散 到 BOPP 与 coating 层间的空隙内, 使得复合材料的阻隔性变差。
5 、 国外其它 BOPP 的下游产品
除了 BOPP 预涂膜以外,国外还有许多金属化 BOPP 膜,例如 BOPP 镀铝膜,此产品是十分 普遍的,几乎每个公司都能生产, 2005年 BOPP 镀铝膜产品共生产200亿平方米,其中75% 用于食品软包装材料的生产, 20%用于电容器生产。而国内主要金属化膜产品是 VM-PET 和,还没有 VM-BOPP 产品。
6 、 我国 BOPP 产业存在的问题及应对策略
BOPP 薄膜用途广泛, 在复合软包装、香烟包装、电气(电容器)、胶黏带、镀铝及激光模 压等方面,拥有较固定的市场,这些方面的需求每年都有10%以上的增长。国内消费的增长 刺激了我国国内 BOPP 薄膜生产能力的迅速扩张,使得近几年 BOPP 行业竞争日益激烈。
目前我国 BOPP 薄膜生产厂家达到109家,生产线180条,总产能200万吨,2006年我国 BOPP 薄膜的产量在160万吨左右[3]。由于CPP和BOPET 薄膜的产大于求(CPP总产能超过50万吨, 市场需求量只有35万吨; BOPET 产能将达65~70万吨,市场需求量只有40万吨) ,迫使 CPP 和 BOPET 挤占部分 BOPP 市场。另外由于聚合技术的进步和国内 PET 原料切片产能的大幅 增加, 市场价格有可能降到 BOPP 薄膜以下,这将对 BOPP 市场产生较大冲击。
我国的印刷包装产业起步虽然较晚,但我们可以借鉴美国和西欧国家的经验,从一个较高的 起点发展我国印刷包装产业。国外 BOPP 预涂膜的种类多、产量大,生产工艺也十分成熟; 国内 BOPP 产品种类单一,产品差异化小,BOPP 基膜的产能很大、竞争比较激烈, BOPP 预涂膜国内几乎还处于空白,因此开发生产 BOPP 预涂膜产品,前景十分广阔,市场潜力十 分巨大,也会减缓行业内的竞争。
国内复合膜的生产大都以干式复合为主,每年有大量的溶剂排入大气,对环境造成极大的污 染,溶剂残留会引发食品安全问题。预涂复合工艺可以降低彩印企业对环境的污染,简化工 艺,提高生产效率,缩短交货期。
另外 VM-BOPP 也是国内亟待开发的新产品,它将进一步降低真空镀铝膜的成本,替代 VM-CPP 和 VM-PET,具有很强的市场竞争力。
7、结论
我国 BOPP 基膜产能大、品种单一、竞争激烈; 彩印企业生产 BOPP 复合膜大都采用即涂的 干式复合工艺, 复合膜的生产周期长,上胶工艺对环境造成较大的污染;因此开发 BOPP 预涂膜产品既可以减轻 BOPP 基膜生产企业竞争压力, 又可以简化彩印企业的生产工艺,提 高生产效率,减少对环境和食品的危害; BOPP 预涂膜产品在国内具有很大的市场潜力,并 且将提升我国包装印刷行业的整体水平,缩短与国外的差距,具有较高的经济效益和社会效 益。
参考文献
[1]Markus Gschwandtner (Brückner Group) BOPP film Innovative Solutions for Film Producer’s Challenging Market
[2] Simon King (PCI Films Consulting Ltd)Borealis’ newspaper for the BOPP industry 2005.10
[3]曹福林,梁现峰,宫建华,贾德刚,孟祥辉 BOPP 薄膜市场现状及发展趋势 塑料科技 2007 35 (5)98~101
[4] Walothen GmbH www.walothen.de
[5] Treofan Germany GmbH & Co. KG www.treofan.com
[6] COWTON LUCY (GB) Coating film and coating composition US2004115424 [7] Southward Richard Coating composition WO2004003093