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智库观点

薄膜结构的多层化发展特点

中国塑料薄膜从早期的单层到3层、5层乃至11层结构的不断推出,特别是近10年来,这种发展趋势更为明显,为整个薄膜市场传递一种信息,未来薄膜的结构是否向超多层方向发展?薄膜通在这里为大家归纳总结,供行业参考。

 

薄膜结构的现状

从全球来看,传统塑料薄膜应用市场的特征有几个比较明显的区域化特点,欧洲市场、亚太市场(中国、印度,日本除外)、北美市场(美国、加拿大、墨西哥)以及日本市场。这四个区域市场占据了塑料薄膜基材生产和消费约85%左右的市场规模。而这几个区域市场中常用薄膜的结构也有很明显的区别。

欧洲市场:欧洲市场在非阻隔性薄膜上目前基本以3层以上薄膜结构为主,5层结构已经成为新增产能的主要设备采购方向,在缠绕膜方面目前普遍在7-9层结构进行生产。而阻隔性薄膜目前主要在7层结构,少量阻隔性特种薄膜已经达到11层。亚太市场的传统塑料薄膜结构相对比较多元化,从单层结构到9层结构薄膜都有广大的用户基础,因此在中国、印度等规模较大的市场,不仅单层薄膜生产设备普遍存在,而进口的高端的多层薄膜加工设备也有很大的需求规模。以美国为首的北美市场因为在薄膜应用发展的较早,当前主要以3层以上薄膜应用量较大,而传统的单层薄膜需求主要依赖于进口,墨西哥市场承载美国进口需求,薄膜结构也相对比较多元化;日本市场是一个较为封闭和成熟的市场,在薄膜需求的内生增长潜力较小,而现有市场主要以单层薄膜需求为主。

因此从全球的市场来看,薄膜的结构多层化发展方向并没有很强的指标性,不过从全球几家大型的薄膜设备企业(如德国、意大利、奥地利几家吹膜机、流延机企业)相继推介多层技术更多希望强化其多层化技术方向。因此我们总结一下薄膜多层化优劣势。

薄膜结构多层化优点

  • 薄膜配方优化更合理,材料更好选择

由于多层薄膜膜采用了多种不同性质的材料,因此,在薄膜配方设计上,多层结构薄膜具有单层膜无法比拟的优点和特性例如,采用EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)或LLDPE材料作为复合膜的表层,其热封性能会大大改善.从而使热封设备的产量和薄膜的热封质量明显提高。再如,用普通薄膜包装含油脂的食品(如扒鸡,熟肉、方便面调料)时.需要热封的薄膜因其表面与油脂接触而污染食物然而,当采用乙烯一甲基丙烯酸盐共聚物作为复合膜的内表层时,上述问题便可得到解决。另外.为了防止薄膜外层在热封过程中与热封装置相粘连,薄膜外层应采用熔点温度适宜的材料。如LDPE、MDPE、HDPE或PA(聚酰胺)。

不仅如此,一般表层或内表层特殊功能需要,如热封、摩擦等功能,会选择一些特殊的性能树脂,而特殊树脂材料的价格成本相对较高,因此生产企业更多希望功能层越薄越好,而内层可以选择价格较适中的材料,并提高内层的比重。而多层薄膜结构为这种思路提供了更多可能。

此外,在薄膜的后道加工工序中,如对于热封和包装机械而言,它们要求被加工的薄膜具有良好的机械加工性能,例如在多层复合膜中采用MDPE或HDPE.可提高复合膜的强度和坚挺性,确保其具有良好的机械加工性能。

在需要包装袋多层码垛的情况下,如果包装袋表面较滑,就容易发生塌垛现象,因此通过添加具有一定粘性的EVA或表面粗糙的发泡材料作为多层共挤复合膜的表面层,堆垛效果就会大为改观。 

  • 获得更好的薄膜物理性能

即使在相同配方和树脂比重情况下,多层薄膜结构相比少层薄膜结构具有更好的预拉伸、抗穿刺和抗撕裂等物理性能。就好比我们常见的家庭装修或木质家具定制中,我们会选择更多层的夹板道理是一样的,因为相同厚度的9层夹板,要比7层或5层强度更大。

正如我们在上面提到的,少层结构或单层结构一般采用不同性能树脂共混来实现薄膜各项性能的均衡,但众所周知,不同树脂材料按比例共混,以此取得性能的平衡过程中,也相应的损失树脂某方面性能优势。而多层结构薄膜,能够让各种不同树脂性能不受干扰地最大化发挥其性能优势。 

  • 更容易提升薄膜产量

多层薄膜结构一般需要多台挤出机或一台相对较大的挤出机通过流道分配来实现,在其他配套装置能够有效保证情况下,挤出机的挤出量越大,其设备产能输出相对越高。因此在薄膜宽度恒定的情况下,多层薄膜设备的产量提升空间要大于少层薄膜设备。

另外一般多层薄膜设备因为加工需要,冷却系统的配套更高,如更大的冷却辊、更高功率的冷却风环,更高或更长的设备机台,这些与薄膜结构伴生因素的构成叠加,能有效提高薄膜设备的产量。

多层结构薄膜在生产制备中的缺点

任何技术和工艺特点,都会带来正反两面的影响,有利有弊在多层薄膜结构发展中也同样适用,薄膜通根据经验的客户反馈,归纳如下问题。 

  • 多层结构薄膜投入成本更高

由于多层薄膜结构设备,有更多的挤出机、更高效的冷却系统、更多的模头流道设计,更大的设备机体,也必然带来整体机台成本的大幅提升,一般而言,一台3层结构相比单层结构,机台费用上浮80%到1倍左右,而一台5层设备相比3层结构设备,费用上浮差不多60%-80%,7层设备差不多比例的费用上浮,这些费用增加也相应转移到了薄膜单位成本上。

其次,在多层薄膜生产中,因为涉及更多的技术和工艺操作,需要专门培训或招聘懂技术的操作人员,增加了生产环节的人力成本。

    多层薄膜结构受生产环境影响也比较大,正如上面我们提到,多层薄膜结构需要更大的设备空间,保证薄膜的生产,因此多层薄膜结构需要更高或更大的厂房、更稳定的地基与之匹配,有时候因为厂房限制,生产企业可能需要对现有生产环境进行重新改造,以满足设备的生产需要。 

  • 技术难度更大、操作更复杂、受影响因素更多

多层薄膜结构,从设备制造、树脂原料、配方结构、薄膜加工制造等方面都带来技术方面的挑战,以设备为例,模头分配技术、模头各层的温控技术、模头的间隙控制、冷却技术等都成为多层薄膜设备生产巨大挑战;在树脂选择上,如何发挥多层薄膜结构最大优势,需要技术人员对各种树脂性能有足够的知识储备;设备操作上,多层薄膜带来更多的突发问题,此外因为设备控制环节较多,虽然电脑智能技术弥补了一定的操作难度,但对一线设备操作人员如何处理生产中突发问题带来挑战。 

 

薄膜结构未来发展

针对薄膜多层结构的发展趋势,我们通过人、机、料、法、环几个方面进行了深入分析,不管以单层结构为主需求还是以多层为主的需求,归根结底,还是基于整个上下游产业链的需求特点来确定的。因此适合的薄膜结构才是更好的。当人、机、料、法、环五大要素制约了设备和薄膜结构的更新。在现有结构基础上进行深化配套工艺,也并不一定可取。适合才是最好的。

 

 

 
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