聚烯烃热收缩薄膜生产工艺研究.doc

13精品文档郑州轻院轻工职业学院专科毕业设计（论文） 题 目 聚烯烃热收缩薄膜 生产工艺研究 学生姓名 000 专业班级 高分子材料加工技术 学 号 kkkkkk 系 别 轻化工程系 指导教师(职称) 55555 完成时间 2014年3月18号 1欢迎下载。聚烯烃热收缩薄膜生产工艺研究摘 要 聚烯烃热收缩膜是一种强韧的，透明度极佳的双向收缩的热收缩膜，在包装过程中收缩率稳定、均衡，包装完成后边角柔软，有韧性、抗低温、不会发硬，有效保护被包装物品。在使用过程中不会产生有害气体，并能适应大部分自动式、半自动式包装机械的要求，是一种经济实惠型产品。同等重量下,超薄缠绕膜的实际包装面积是市场上传统缠绕膜的3倍左右。我们查阅大量资料，将详细向大家阐述聚烯烃热收缩膜的发展、工艺与未来的发展方向，让大家对聚烯烃热收缩薄膜有一个全面的认识。关键字 聚烯烃、热收缩薄膜、工艺、流程2欢迎下载。STUDY ON PRODUCTION TECHNOLOGY OF POLYOLEFIN HEAT SHRINKABLE FILMABSTRACTPolyolefin heat shrinkable film is a tough, heat shrinkable film bidirectional systolic transparency excellent, stable contraction rate, equilibrium in the packaging process, packaging back corner softness, toughness, low temperature resistance, not hard, the effective protection of packaged goods. The harmful gas is not generated in the process of using, and can adapt to most automatic, semi-automatic packaging machinery requirements, is a kind of economical type products. Under the same weight, the actual area of packaging ultra-thin film is about 3 times the market of traditional wrapping film. We have access to large amounts of data, will be detailed to explain the development, polyolefin heat shrinkable film technology and the development direction in the future, let us have a comprehensive understanding of polyolefin heat shrinkable film.Keywords polyolefin heat shrinkable film, process, process4欢迎下载。目 录1 聚烯烃热收缩薄膜国内外应用概况及市场前景11、 聚烯烃热收缩薄膜的发展及应用 12、 聚烯烃热收缩薄膜的市场前景 22 聚烯烃热收缩薄膜的种类及应用领域31、 几种典型的聚烯烃热收缩薄膜32、 聚烯烃热收缩薄膜在各个领域的应用43 聚乙烯收缩膜的生产设备、配方及生产工艺51、 聚乙烯收缩薄膜的发展历程52、 聚乙烯收缩薄膜的生产设备、配方及工艺53、 聚乙烯收缩薄膜的应用前景及展望74 热收缩薄膜生产技术进展71、 发达国家的热收缩薄膜技术72、 中国的热收缩技术发展现状83、 现在的热收缩技术所面临的挑战95 市场需求与发展趋势91、 热收缩薄膜的市场需求与发展趋势9结束语10致谢11参考文献125欢迎下载。1 聚烯烃热收缩薄膜国内外应用概况及市场前景聚烯烃热收缩薄膜(POSF)是近年来出现的新型环保热收缩包装材料。它既克服了PVC热收缩膜耐低温性能差、储存条件要求苛刻的缺点，又避免了PP热收缩膜耐撕裂性能差，PE收缩膜雾度大的性能弱势，可同时具有高透明、耐低温、高强度、耐揉搓的综合性能。因此，发展非常迅速，19982001年度平均递增高达100%。但目前为止，有关POSF生产经验积累和技术研究不多，相关理论研究报道更少。引进生产线多停留在能生产POSF的一般技术水平上，缺乏创新，甚至常常因对制备工艺和储存机理不理解而造成重大损失。1.1聚烯烃热收缩薄膜的发展及应用 聚烯烃热收缩薄膜是一种强韧的，透明度极高的双向收缩的热收缩膜，在包装过程中收缩筱路稳定、均衡，包括完成后边角柔软，有韧性、抗低温、不会发硬，有效保护被包装物品，在使用过程中不会产生有害气体，并能适应大部分自动式、半自动式机械的要求，是一种经济实惠型产品。薄膜的热收缩性早在1936年就获得应用，最初主要用橡胶薄膜来收缩包装易腐败的食品。如今，热收缩技术已经发展到几乎可以用塑料收缩薄膜来包装各种商品。此外，收缩包装还被用来制作收缩标签和收缩瓶盖，使不容易印刷或形状复杂的容器可以贴上标签。近来，又不断有更新的应用领域被开发出来。生产技术与特点:收缩薄膜的生产通常采用挤出吹塑或挤出流延法生产出厚膜，然后在软化温度以上、熔融温度以下的一个高弹态温度下进行纵向和横向拉伸，或者只在其中的一个方向上拉伸定向，而另一个方向上不拉伸，前者叫双轴拉伸收缩膜，而后者叫单向收缩膜。使用时，在大于拉伸温度或接近于拉伸温度时就可靠收缩力把被包装商品包扎住。聚烯烃热收缩薄膜主要有以下特点：（1）外形美观，紧贴商品，所以又叫贴体包装，适宜各种不同形状的商品包装；（2）保护性好，如果把收缩包装的内包装同悬挂在外包装上的运输包装结合起来，可以有更好的保护性；（3）保洁性好，尤其适合精密仪器、高精尖的电子元器件包装；（4）经济性好；（5）防窃性好，多种食品可以用一个大的收缩膜包装在一起，避免丢失；（6）稳定性好，商品在包装膜中不会东倒西歪；（7）透明性好，顾客可以直接看到商品内容。市场发展与典型应用热缩膜所用材料主要为各种热塑性薄膜。最初以PVC收缩膜为主，随着市场需求不断发展，PVC收缩膜逐渐减少，而各种PE、PP、POF等多层共挤热缩膜发展迅速，成为市场主流。，市场正在进一步扩大。据专家预测，国内热缩薄膜市场将以20%以上的速度增长。食品工业是热缩包装最大的市场。热缩薄膜广泛应用于各种快餐食品、乳酸类食品、饮料、小食品、啤酒罐、各种酒类、农副产品、干食品、土特产等的包装。在非食品领域应用也日渐增多，如标签及瓶盖、封口、纤维及衣物、气溶胶制品、体育用品、电气制品、化妆品、医药品、油脂、洗涤剂、文具、玩具、办公用品、厨房用品、日用品、杂品、建筑材料等。 1.2聚烯烃热收缩薄膜的市场前景聚烯烃热缩薄膜广泛应用于各种快餐食品、乳酸类食品、饮料、小食品、啤酒罐、各种酒类、农副产品、干食品、土特产等的包装。在非食品领域应用也日渐增多，如标签及瓶盖、封口、纤维及衣物、气溶胶制品、体育用品、电气制品、化妆品、医药品、油脂、洗涤剂、文具、玩具、办公用品、厨房用品、日用品、杂品、建筑材料等。目前，聚烯烃热缩膜在国内市场的应用主要表现出以下特点：（1）在快餐食品、陶瓷制品、茶具、机械零部件等领域已获得广泛应用；（2）在军用机械、五金工具应用热缩膜与气相防锈技术相结合替代防锈油的方法，增强防锈能力，意义重大；（3）热收缩薄膜也是建筑和运输材料的保护神。既适用于多件产品的包装和带托盘的包装，方便于运输，又便于销售，易于实现机械化，节省劳力、物力，可部分替代纸箱、木箱包装；（4）用于各种PET瓶装啤酒、饮料标签，可减少除掉标签的工序，便于回收再用；（5）用于瓶装啤酒替代捆扎绳包装，防止瓶装啤酒爆炸伤人。聚烯烃热缩膜选用客户通常会首先从成本去考虑具体的选择模式，主要的不同在于对包装图案的要求、需要包装的频率、对货架寿命的要求，以及包装物本身的物理特性如液体、粉状、粒状、固体、方形等等。以下准则有助于客户去选择适宜的包装材料：食品厂的规模；服务对象是工业系统还是零售业；调整要求；货架期要求；防滥用要求；产品的形状；是否用于保鲜、冷冻或有无其他的环境要求；包装生产公司与客户文化的一致性。一般零售业要求按消费者的需要取向，比较重视印刷效果对消费者的吸引力以及包装的便利性等。对于工业包装则不同，更看重产品的独特性以及是否便于大批量加工。总体来说，选择热缩包装要考虑包装对消费者的吸引力以及良好的密封安全性。特殊功能包装关于热缩膜市场与热缩膜应用，相应的技术还有很多，纵观国内外市场发展，低温热缩技术、低成本技术、多用途适应性、在线包装技术以及高可靠性技术等已成为热缩包装研究的大势所趋。正是各种新技术的不断推动，热缩包装的应用领域越来越广。2 聚烯烃热收缩薄膜的种类及应用领域1.1 三种典型的聚乙烯热收缩薄膜聚乙烯热收缩薄膜是借助热缩膜膜拉伸后的回缩力将产品进行缠绕包装，形成一个紧凑的、不占空间的单元整体，使产品各托盘紧密地包裹在一起，可有效地防止运输过程中产品的相互错位与移动，同时可调整的拉伸力可以使硬质产品紧贴，使软质产品紧缩，有独特的包装效果。由包装缠绕方法不同可分为以下两种：1.1.1 LDPELDPE即低密度聚乙烯高压聚乙烯，是一种半透明白色腊状材料。比重比水轻，柔软而且有韧性，略能伸长、无毒、无味燃烧特征易燃。离火后能继续燃烧。火焰上端呈黄色，下端呈蓝色。燃烧时会熔溶，有液体滴落，无黑烟冒出。同时，发出石腊燃烧时发出的气味。优点耐酸碱，耐有机溶剂，电绝缘性优良。低温时。仍能保持一定的韧性；缺点机械性能差、透气差、易变形、易老化、易发脆、易应力开裂，表面硬度低，易刮伤，难印刷。印刷时，需进行表面放电处理，不能电镀，表面无光泽。1.1.2HDPEHDPE即高密度聚乙烯低压聚乙烯，是一种不透明白色腊状材料。比重比水轻，柔软而且有韧性，但比LDPE 略硬，也略能伸长，无毒、无味、易燃。离火后能继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，燃烧时会熔溶，有液体滴落，无黑烟冒出，同时，发出石腊燃烧时发出的气味。优点耐酸碱、耐有机溶剂、电绝缘性优良。低温时，仍能保持一定的韧性，表面硬度、拉伸强度、刚性等机械强度都高于LDPE，接近于PP，但表面光洁度不如PP。缺点机械性能差、透气差、易变形、易老化、易发脆，脆性低于PP，易应力开裂，表面硬度低、易刮伤、难印刷，印刷时，需进行表面放电处理，不能电镀，表面无光泽。1.1.3 LLDPE LLDPE即低密度聚乙烯低压低密度聚乙烯，是一种不透明白色腊状材料。比重比水轻，柔软而且有韧性，但比LDPE略硬，也略能伸长，无毒、无味。燃烧特征易燃，离火后能继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，燃烧时会熔溶，有液体滴落，无黑烟冒出，同时，发出石腊燃烧时发出的气味。1.2 聚乙烯热收缩薄膜在各个领域的应用热收缩膜按照国际标准精心制作的小型热收缩包装设备，具有操作简便、适用范围广、密封性好、透明度高、成本低、档次高等特点，适用于中小批量产品的包装。热收缩膜机与套标机联机使用，组成套标收缩机线，广泛适用于药品、食品、饮品、文化用品、陶瓷、日化、汽配、针纺、电子音像等产品的全封闭热收缩包装，是后道包装流水线的套标收缩机械。其中PE热缩膜特别适用于大尺寸或不规则物体的包装，解决了异性物体包装的世界性难题，并且现在这种新型的包装方式不再需要任何内包装及木箱，大大降低了企业的包装成本。这种建议操作的热缩包装方式在国外已广泛适用于机械，船舶，游艇，木材及木制品，浴池，引擎和马达，各种储存领域，电梯，升降梯，建筑工具，脚手架，飞行器，飞机引擎及零件，金属部件和材料，大型管材，水泥和混凝土材料或砖块，家具，以及室外储存的任何大尺寸物体。3 聚乙烯收缩膜的生产设备、配方及生产工艺3.1 聚乙烯（PE）热收缩薄膜的发展历程PE热收缩薄膜作为一种低成本、高生产效率、出色外观、高效物流的环保型包装材料在发达国家的饮料和啤酒领域得到广泛应用。目前我国饮料啤酒行业的PE收缩膜年使用量在10万到15万吨左右，大约占据50%的碳酸饮料、20%的热罐装饮料、15%的瓶装水和5%8%的啤酒市场份额。随着饮料、啤酒行业的飞速发展和PE收缩膜市场份额的提高，预计在2010年中国的PE收缩膜年使用量将超过60万吨，成为全球最大一个PE热收缩膜市场。印刷过的PE收缩膜大约年使用量在20002500吨，只占PE收缩膜的2%左右的市场份额，距离欧洲的50%左右的市场份额非常遥远，潜力巨大。作为聚乙烯主要消费领域的塑料薄膜，由于其多应用于终端消费及运输环节，其需求的增长与国内整体经济形势的发展关系较大，基本维持着略高于国内GDP的增长，其增长势头稳定，存在需求刚性。从软包装薄膜产量统计来看，自2006年起平均以13%的速率递增，也印证了塑料薄膜的稳速增长。聚乙烯的另一个重要的消费领域是塑料管材，它的产量也随着我国城镇化步伐加快、市政管道建设项目增加的实施不断增加。3.2 聚乙烯收缩薄膜的生产工艺、原料选取及生产设备聚乙烯热收缩薄膜其加工方式大致有三种:一泡法、二泡法和辐射交联法。不同的方式都有其不同的优缺点,并对原料及设备的要求各不相同,其中以一泡法最为简单、经济,便于推广且成本最低。根据热收缩原理及热收缩膜的使用性能,应主要把握PE树脂的选择、薄膜拉伸的工艺控制、温度及冷却的控制等这三大环节。3.2.1生产工艺PE薄膜的传统加工方法主要有吹塑和流延两种工艺，流延 PE 薄膜的厚度均匀，但由于价格较高，目前很少使用。吹塑 PE 薄膜是由吹塑级 PE 颗粒经吹塑机吹制而成的，成本较低，所以应用最为广泛。还有新兴的双向拉伸法。吹塑法（IPE薄膜）PE 树脂经过挤出机熔融塑化后，在管状模具中挤出，然后通入压缩空气，将其吹胀，同时通过牵引机架上的牵引辊夹紧进行高速拉伸，拉伸速度要高于口模流出速度，以获得纵向取向。风冷却环将冷风吹向膜外表面，使膜泡冷却，并在牵引膜泡周围空气中继续冷却下定型，被人字板压叠，最后对拉伸后的PE 薄膜进行卷取。流延法（CPE薄膜）经过挤出机熔融塑化的熔体树脂从 T 型模头挤出，呈片状流延至平稳旋转的表面镀铬的光洁的冷却辊筒的辊面上，膜片在冷却辊筒上经冷却降温定型后，再经牵引、切边、测厚、后处理后卷取即制得平膜。为了使刚从口模出来的薄膜紧贴附于冷却辊，可以分别选用气刀、气室、静电、压辊和真空装置等。双向拉伸法（BOPE薄膜）采用平膜法双轴取向分步拉伸加工工艺的方法进行生产的薄膜。BOPE 薄膜比 IPE 和 CPE 薄膜在物理性能方面有较大的改善，其透明度高，热封强度大，纵横向拉伸强度高，并具有防湿、易撕直线和可折叠性等优点。特别是在厚度减薄 50%的情况下，其关键性能仍达到其它聚乙烯薄膜的水平。3.2.2原料选取对聚乙烯（PE树脂）原料的选择要求主要包括密度、熔体流动速率和分子量的分布等方面。因为密度较高的PE其分子支链较少,易于结晶,影响热收缩率,而密度较低的PE其薄膜热封性较好。经综合考虑,选择PE的密度在0.9200.925g/cm3为最佳。PE熔体指数低,则分子量较高,分子之间的缠结点多,薄膜的冲击强度和收缩应力较高。因此,选择MI较低的为好,一般不大于5,而3以下的为佳。树脂的分子量分布与薄膜的收缩温度有关。一般树脂分子量分布窄,则薄膜收缩温度高;反之,则低。但因树脂合成厂生产出的树脂,其产品基本已定型,因而对树脂分子量分布的选择,意义不大。3.3.3设备要求大连产SJ-65*30L挤出地膜机组。温度(从料头至模头):第一区:170180;第二区: 190 210;第三区:200220;联接段:190200;模头:170180。螺杆转速:5565r/min。吹胀比:24.5。牵伸比:510。冷固线高度:300500mm。由于成膜的吹胀拉伸直接影响到薄膜的纵、横收缩率，哪个方向的“冻结”应力越大，应变越高，则该向收缩的包紧力越高、收缩率越大；反之，亦相反。因此，根据不同的使用要求，调整一定的吹胀比和拉伸比是很有必要的。口模间隙加大，为达到加大前的薄膜厚度，则必然是提高牵伸比(牵引速率)或吹胀比(折径)，因此有利于热收缩率的提高。3.3 聚乙烯收缩薄膜的应用前景及展望作为聚乙烯主要消费领域的塑料薄膜，由于其多应用于终端消费及运输环节，其需求的增长与国内整体经济形势的发展关系较大，基本维持着略高于国内GDP的增长，其增长势头稳定，存在需求刚性。从软包装薄膜产量统计来看，自2006年起平均以13%的速率递增，也印证了塑料薄膜的稳速增长。聚乙烯的另一个重要的消费领域是塑料管材，它的产量也随着我国城镇化步伐加快、市政管道建设项目增加的实施不断增加。未来几年，城镇供排水、燃气管道，以及城市地下电力、通讯护套管道等市政用塑料管道仍将成为近几年的发展重点。4 热收缩薄膜生产技术进展4.1 发达国家的热收缩薄膜技术1933年，英国卜内门化学工业公司发现乙烯在高压下可聚合生成聚乙烯。此法于1939年工业化，通称为高压法。1953年联邦德国K.齐格勒发现以TiCl4-Al(C2H5)3为催化剂，乙烯在较低压力下也可聚合。此法由联邦德国赫斯特公司于1955年投入工业化生产，通称为低压法聚乙烯。如今世界各大PE生产企业大都已涉足茂金属PE（mPE）生产领域，如陶氏化学、伊士曼、旭化成、阿托菲纳、雪佛龙-菲利浦斯等公司。E催化剂已经发展到第三代，日本三井化学和陶氏化学合作开发出新一代茂金属（Post-metallocene）催化剂。与传统茂金属和Z-N型催化剂不同，该催化剂可使极性单体如甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯等与烯烃共聚，从而可用于开发具有粘结性、耐油性及气体阻隔性能的全新聚烯烃树脂。4.2 中国的热收缩技术发展状况POF热收缩包装材料在上个世纪90年代开始进入中国市场，同期它的生产工艺及生产设备也被引进到中国市场。据不完全统计，国内共陆续引进意大利生产装置10余条。市场初期，由于POF热收缩薄膜价格较高，国内只有少数对包装要求高的企业使用，市场容量不是很大。近几年随着环保意识的提高，很多国家已经禁止或者限制含毒包装产品的使用，中国虽然没有明确的法律法规禁止或者限制有毒包装材料的使用，但是受国外市场的引导和调控，国内很多企业已经停止有毒塑料软包装材料的使用，转而使用高档的环保型软塑包装材料。在这种市场背景下，国内POF市场容量逐年大幅增加，逐步取代PVC热收缩包装材料，成为主流展示性包装材料。据不完全统计，国内现有POF生产设备50余条，每年产能在4-5万吨，其中国内市场直接消耗容量在2万吨每年，其他剩余产量由代理商或者直接由生产企业出口到国外市场。据统计今年下半年到2007年年中，国内将会增加设备20余条（详细数据见附表1），产能将会在现有基础上再增加3万吨，达到7万吨以上的生产能力，成为全球最大的POF生产国。近两年由于受材料价格上涨,行业产能增加等因素的影响，POF行业的利润正逐渐降低。很多小型POF生产企业为了获得相应的市场利润，不惜降低产品品质，纷纷采用低档材料进行生产。这就造成个国内POF生产混乱，产品品质参差不齐的局面出现。而具备产品研发能力的企业则大多采取加快高档衍生产品研发，开发特定领域专用材料的方式，创造了更多的利润，同时也为企业的长期发展积累了技术资本。 4.3 我国热收缩技术所面临的挑战我国POF行业起源于20世纪80年代，经过二十年的发展，在2009年的时候，整个行业逐步进入稳定发展时期，但随着市场经济的动荡，盈利水平下滑，行业发展面临着很大的困境，受到多方面的制约：1、成本的制约。作为塑料薄膜制品消费大国，我国对进口废塑料的依存度依旧保持在30%以上，所以行业依旧面临着原材料供应的制约，急需回收体系的正规化。2、技术的制约。再生聚乙烯颗粒质量难以保证，初级、低级产品仍占很大比重，应用领域受限，尤其是高端产品的空间占有量狭小。3、集群化差。由于产业集中度不高，导致污水处理等相关设备体系不健全，政策监管难发力，行业呈现无序化发展。4、政策的制约。我国再生塑料薄膜行业缺乏鼓励行业发展的完善的税收管理和辅助政策。虽然作为循环经济的的重要产业，但事实上再生聚乙烯产业在某种程度上处于政策失灵和市场失灵的中间地带，得不到支持。反而成了环保严厉打击对象，某些政策和实际生产其实有渐行渐远的趋势。5、认知理念差。社会对塑料薄膜再生的环保理念认知度不高，媒体舆论对再生聚乙烯行业发展存在偏见，行业发展模糊。如连云港“洋垃圾”事件，澄海玩具事件，媒体对此都采取了一刀切。5 市场需求与发展趋势5.1 热收缩薄膜的市场需求与发展趋势由于 POF 热收缩膜在我国近几年才逐渐大规模生产，竞争未达到其他类型热收缩膜市场的激烈程度。在经历过 20042008 年的高速增长期之后，中国国内 POF 热收缩膜市场需求达 5 8 万吨，2009 年受到金融危机对下游应用市场的冲击，我国 POF 热收缩膜市场需求有所下降，全年的市场消费量达到 5 3 万吨，市场规模约10 2 亿元。2012 年 POF 热收缩膜全年消费量在 7 8 万吨。随着中国经济、社会的高速发展，中国POF 热收缩膜行业将以高于全球平均增长水平的幅度步入快速发展阶段，主要原因如下:A、我国 POF 热收缩膜现有应用领域处于高速发展阶段POF 热收缩膜目前最大的应用市场在食品领域，在非食品领域如化妆品、日用品、玩具、医药、电子产品等，其应用也日渐增多。近十年来，我国的食品工业一直保持年均20%以上增长速度，化妆品行业保持年均25%左右的增速，洗涤用品工业保持年均10%左右的增速，医药工业保持年均 188%的增速。现有应用领域的高速发展为我国 POF 热收缩膜行业的持续快速增长奠定了有力基础。B、我国 POF 热收缩应用范围随着市场开发和消费实践不断得以拓展POF 热收缩膜应用范围十分广泛，目前在方便食品、饮料、日化产品、医药等领域已得到普遍应用。根据国外市场的发展经历及现状，POF 热收缩膜在文教用品、工艺品、电器、