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食品包装专用CPP薄膜
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2014-1-20 19:28:00
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资源简介

食品包装专用CPP薄膜

 

  CPP 是塑胶工业中通过流延挤塑工艺生产的聚丙烯(PP)薄膜。该类薄膜与BOPP(双向聚丙烯)薄膜不同,属非取向薄膜。严格地说,CPP薄膜仅在纵向 (MD)方向存在某种取向,主要是由于工艺性质所致。通过在冷铸辊上快速冷却,在薄膜上形成优异的清晰度和光洁度。 
 
  CPP薄膜的主要特性包括: 

  -与LLDPE、LDPE、HDPE、PET、PVG等其他薄膜相比,成本更低,产量更高。 
  -比PE薄膜挺度更高。 
  -水气和异味阻隔性优良。 
  -多功能,可作为复合材料基膜。 
  -可进行金属化处理。 
  -作为食品和商品包装及外包装,具有优良的演示性,可使产品在包装下仍清晰可见。   

    虽然有些PP薄膜通过流延工艺进行生产,用于卫生领域或作为含填料和其他添加剂的合成纸,但是CPP薄膜一词通常指适用于层压、金属化和包装等应用领域的高清晰度薄膜。

  当前用途和潜在用途 

    CPP的当前用途包括:服装、针织品和花卉包装袋;小袋;外包装;文件和相册薄膜;食品包装;及适用于阻隔包装和装饰的金属化薄膜。   

    潜在用途则包括:泡罩包装(代替PVC);食品外包装;糖果外包装(扭结膜);药品包装(输液袋);在相册、文件夹和文件等领域代替PVG;合成纸;不干胶带;报告封面;名片夹;圆环文件夹以及站立袋复合材料。 

  CPP 薄膜具有如此大的吸引力,是因为成本低,与PET、LLDPE、LDPE等材料相比,具有价格优势。与LLDPE相比,5%~10%的价差另加2%的密度差异是吸引之处。再者,由于流延薄膜内在的快速冷却性质,可形成优异的光洁度和透明度。对于要求清晰度较高的包装用途而言,这一特性使PP薄膜成为首选材料。它能提供透明窗口,使内装物清晰可见,特别适合于软包装市场。通过电晕处理后,便于使用各种工艺进行印花。这一特性能改善薄膜的最终外观。   

    CPP 耐热性优良。由于PP软化点大约为140℃,该类薄膜可应用于热灌装、蒸煮袋、无菌包装等领域。加上耐酸、耐碱、耐油脂性能优良,使之成为面包产品包装或层压材料等领域的首选材料。其食品接触性安全,演示性能优良,不会影响内装食品的风味,并可选择不同品级的树脂以获得所需的特性。
市场规模 

    据GMAI估计,2001年全球热塑性塑料需求量为1.357亿吨,PP占聚合物总用量的22%。西欧、北美和亚洲是聚丙烯的主要消费地,占全球总需求量的78%。其中,仅日本、东南亚、中国和韩国就占全球PP总需求量的39%。 

     按照美国市场研究机构Freedonia Group预测,截止2002年,美国PP薄膜总需求量大约有4.5%的平均年增长率,达到671,500吨。然而,上述薄膜大多数属于BOPP薄膜。食品包装预计占这一需求量的85%。在美国,CPP薄膜不及其他地区流行,不过,最近也丌始扩大在层压材料领域的用途。根据Borealis数字显示,西欧PP市场预计达810万吨。CPP薄膜2003年的市场规模预计达423,000吨,主要应用领域是层压材料和食品包装。   

  流延PP簿膜,尤其是金属化品级,在亚洲食品包装市场极具优势。例如,1997年日本CPP薄膜用量高达120,000吨。 

    在拉丁美洲,GPP薄膜也开始受市场青眯,应用越来越广泛。据Freedonia Group预测,包装用PP达400,000吨左右。 

  对于未来,CPP薄膜发展趋势将是: 

  -市场份额增长,PVC、PS和PE市场份额随之下降; 
  -在要求较高的应用领域,大量采用共挤结构; 
  -封合特性改进; 
  -积垢等加工问题得以解决; 
  -薄膜生产、辅助操作和最终用途等领域生产效率提高; 
  -金属粘合性增强; 
  -PP在甜品、色拉、冷冻食品罐盖、果浆、小吃、糖果小袋、剥离结构、扭结薄膜等非传统的市场上增大市场份额; 
  -在面包、饼干,面食制品、点心等要求不高的包装领域,作为一种成本低廉的选择方案,代替BOPP薄膜。

  生产设备 

    CPP薄膜生产设备可采用单层流延挤塑线,也可采用更为灵活的成套3层生产线。设备的种类和规格由预期生产的产品和薄膜最终用途决定。 

     单层线投资较小,适于生产用于花卉包装等用途的薄膜、层压薄膜和胶粘薄膜。共挤线具有优异的灵活性,可结合生产均聚物和共聚物PP级结构的材料。对于共挤线来说,也有两种选择方案:采用两台挤塑机组合,能生产ABA结构,但存在某些局限性;采用三台挤塑机组合,生产范围更广,能生产单层结构(AAA),或表层采用相同材料(ABA)或不同材料(ABC)共挤结构。

    用于生产CPP薄膜、具有竞争优势的多数现代型生产线往往涉及行业标准级的3 层共挤。通常情况下,往往采用能生产膨体型结构层的大型挤塑机(100毫米或150毫米)生产芯层。表层由小型挤塑机(60毫米或90毫米)喂料,可在金属化过程中获得良好的密封性或性能更佳的特别效果。 

    采用共挤技术是由于这种技术能混合不同品级的PP,可提高封合特性。仅在表层采用价格较高的添加剂,有助降低成本,而且芯层能采用回用材料。如果表层采用特种PP品级,则可提高层压性能,其针孔量也小。 

  与GPE (流延聚乙烯)薄膜相比,CPP薄膜生产要求更高更复杂。因此,设备配置时,应考虑清晰度和厚度均匀性的要求。可以说,自动模头是确保厚度均匀性的关键。然而,冷铸辊和铸塑装置必须确保均匀冷却,才能保证自动模头的效果。采用成功的设计,可确保熔体萃取物和冷铸辊之间更加紧密地接触,生产出清晰度更高的薄膜产品。 

    电晕处理后还必须控制温度,以便于基料输送,避免形成皱褶和缺陷。同时,必须妥善设计成卷机,才能确保材料准确成卷,否则材料老化后会收缩,易于在多层薄膜形成时粘连。CCP卷材通过气隙模式成卷。同时,还应采用送膜辊,以便更加精确地控制卷材硬度。 

    采用自动模头和全程计算机控制,可确保加工流程均匀一致,降低外部变数对薄膜质量造成的影响。同时,采用合理的螺杆设计,自动控温,可更加准确地控制物料熔融,避免在薄膜表面形成凝粒。
加工设备趋势 

     由于生产工艺十分复杂,CPP生产过程中并不能实现高速挤塑。虽然近年宋获得了很大改进,但是与拉伸薄膜等其他产品相比,生产速度仍然较低。由于薄膜质量主要决定于光学特性和凝粒个数,因此,必须降低速度,提高质量,才能取得更好的效益。如果加快速度,会缩短冷却时间,让更多空气夹入薄膜和冷铸辊之间,这与市场预期存在冲突。为解决这些问题,现已开发出改进型软化箱和真空箱。作为权宜之计,有些生产商开始采用宽度更大的生产线,以增大容量,以及降低边角料在总产出中的比例。现在,生产4.0~4.5米宽的CPP薄膜主卷的生产线并不少见。业界一直致力于改进成卷机设计,以便准确控制成卷条件,确保卷材符合规范。 

  CPP挤塑线主要部件包括: 

  -混合系统 
  -挤出机(通常为3套) 
  -供料头和自动模头 
  -软化-真空两用箱 
  -铸塑装置 
  -核子测定仪 
  -处理站 
  -成卷机 
  -回收系统 
  -综合控制系统

  材料和薄膜特性 

  新型材料的开发将不断影响CPP市场,促进市场增长。突出趋势包括: 

  1.开发新型PP品级。 
  2.采用新型催化技术,形成不同的材料结构(由Borealis及Basell开发),如高结晶PP、无规多相共聚物、超柔性  PP、高熔体强度PP等。 
  3.茂金属基PP,该类材料由Exxon和Dow等公司开发,加工性优良、清晰度高、挺度优良、密封性能优良、萃取物含量低及挥发分含量低。   

    Exxon透露,与采用传统型Ziegler-Natta品级相比,采用茂金属基PP时,在高速加工时更容易牵伸。亦可通过各种组合生产CPP薄膜,一般多采用以下结构: 

  A层:CoPP(无规共聚物PP) 
  B层:均聚物PP 
  C层:CoPP(低封合引发温度,滑爽剂和防粘连添加剂) 

    各层可选用不同的材料(无规共聚物PP或均聚物PP),具体根据所需的效果及最终用途而定。例如:如果薄膜用于金属化处理、层压或蒸煮用途,可采用相同的配方但不同的品级。

   金属化薄膜要求具备优异的光学特性,对于20微米(1密尔)3层共挤薄膜,光雾度值不能超过2%。对于层压类薄膜和蒸煮类薄膜,光雾度值分别为2.5%和5%,但是要求具备双倍的封合强度。 

    对于糖果包装所用的扭结薄膜,最重要的特性是死褶和扭结保留性或记忆性。IV溶液袋等其他用途可采用3层结构,而其中一层表层应采用高结晶品级,以确保耐热性和水气阻隔性;其芯层可采用柔软级PP,另一表层可采用高封合性无规共聚物PP。 

    新型PP品级和技术为业界开辟了广阔的应用领域,甚至代替其他传统型材料。

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