浅谈塑料热收缩膜的发展

浅谈塑料热收缩膜的发展

●徐州工业职业技术学院材料工程系柳峰

北京爱王塑料制品有限公司徐晓

中国包装和食品机械总公司杜唯唯、杨超、朱健、王晓曦

徐冬梅

［摘要］本文介绍了国内外热收缩膜的应用领域和现状，阐述了用于收

缩膜生产的树脂品种及其性能特点、收缩膜机组及工艺的发展现状，对新技术新工艺进行了重点论述。

［关键词］热收缩膜树脂设备工艺

ＯｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｌａｓｔｉｃｓＨｅａｔＳｈｒｉｎｋａｇｅＦｉｌｍＬｉｕＦｅｎｇＸｕＸｉａｏ

（ＢｅｉｊｉｎｇＡｉＷａｎｇＰｌａｓｔｉｃＰｒｏｄｕｃｔｓＣｏ．，Ｌｔｄ．）

ＸｕＤｏｎｇｍｅｉ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｕｚｈｏｕＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）

Ｄｕｗｅｉｗｅｉ．ＹａｎｇＣｈａｏ．ＺｈｕＪｉａｎ．ＷａｎｇＸｉａｏｘｉ（ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＰａｃｋａｇｉｎｇ＆ＦｏｏｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｒｐ．）Ａｂｓｔｒａｃｔ：

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｈｅａｔｓｈｒｉｎｋａｇｅｆｉｌｍｓ

Ｖａｒｉｅｔｉｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｅｓｉｎｓ，

ｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｅｏｆｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓａｎｄａｎｄｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓ

ａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｗｉｔｈｅｍｐｈａｓｉｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨｅａｔｓｈｒｉｎｋａｇｅｆｉｌｍZＲｅｓｉｎｓZＥｑｕｉｐｍｅｎｔZＰｒｏｃｅｓｓ

热收缩薄膜（简称收缩膜）采用急骤冷却定型的工艺法吹塑成型，这种骤冷的生产工艺是根据高聚物定向原理设计的，当树脂被完全塑化挤出成胚膜后，聚合物在玻璃化温度和黏流温度之间沿纵横两方向进行强制拉伸，使聚合物的分子链沿拉伸方向取向，这时将薄膜急骤冷却，将拉伸取向所产生的应变“冻结”。当薄膜重新加热到“解冻”温度时，就会产生应力松弛，也就是已定向的分子链发生解取向，此时，被迫处于紧张状态的拉伸链，则恢复到取向前松弛状态的折叠链，因此赋予收缩膜良好的收缩性能

［１－８］。尤其在包装行业，收缩膜以其质优价廉的特点，正在取代其它包装材料。０６年中国热收缩膜有２亿元市场规模，增长率约２０％。

收缩膜用树脂１、

作为收缩膜的树脂材料，有如下要求：

（１）合适的收缩率

不同的制品要求不同的收缩率，这就要求收缩膜树脂在成型后有合适的收缩率。作为收缩膜套使用时要求减少纵向（ＭＤ）收缩率，增加横向（ＴＤ）收缩率。因为纵向（ＭＤ）收缩过渡时，薄膜就会产生形似“微笑”或“皱

眉”褶皱［９］。

（２）易于存储

收缩膜在存储时均会遇到存储收缩的问题，这样在使用时收缩膜就会达不到理想的收缩率，而造成收缩膜功能失效。因此在开发收缩膜用树脂时，应考虑存储环境，将树脂收缩温度设计在存储环境以上。也可以将收缩膜存储于寒冷环境下，但要求树脂耐寒性好，如三层供挤ＰＯＦ膜可以在－５０℃以下保持柔软，不发生脆裂，适合于寒冷环境下运输和存储［２－

ｐｒｏｃｅｓｓｕｓｅｄｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇｈｅａｔｓｈｒｉｎｋａｇｅｆｉｌｍｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，

４］。

（３）良好的力学性能

３９

中国包装工业

２００８．３

技术・论文

收缩膜作为包装材料使用时，要求具有较好的韧性，较大的抗撕裂强度。

（４）良好的卫生性能

在世界各国都大力倡导环保的大环境下，是否环保已经成为制约收缩膜发展的一个重要因素，在欧洲由于政府限制使用ＰＶＣ收缩膜，ＯＰＳ膜已经迅速占领了ＰＶＣ膜的领地。

（５）良好的商品展示性

据研究表明人们走进商场超市购买食品时，货架上陈列的各种图案逼真的吹塑包装制品，可引起消费者的购买欲望。

新商务发展经理余德风先介绍说，Ｅｘ－聚苯乙烯透明颗粒，要求ＭＦＲ在

ｃｅｅｄ是指单活性位茂金属催化剂所

生产的线性低密度聚乙烯（ＬＬＤＰＥ）材料，它具有一致、均匀且狭窄的分子量低分子的分布，消除了分子结构中高、不良条件与相关特点。ＮｅｘｘｓｔａｒＴＭ热收缩膜应用于啤洒瓶的外包装，材料包装透明度好，相比常规低密度聚乙烯其耐力提高了３００－１０００％，而比常规包装材料用量减少１０—２５％。

１．２～２．５ｇ／１０ｍｉｎ之间，维卡软化点在

目前主要国外生产厂家有１０５℃左右。

美国ＤＯＷ公司、德国ＢＡＳＦ公司、日本三菱公司和ＰＳＪＡＰＡＮ公司。国内的生产厂家有北京燕山石化公司、南京扬子石化公司、汕头海洋集团公司等。

１．５．ＰＥＴ

Ｋｌｏｃｋｎｅｒｐｅｎｔａｐｌａｓｔ公司最新开

发出两种ＰＥＴＧ树脂薄膜－－Ｐｅｎｔａ－

１．３．ＰＰ

ＰＰ热收缩膜一般采用二元或三

元共聚聚丙烯，通过双向拉伸工艺生产出ＢＯＰＰ薄膜。目前低收缩率的

ｐｌａｓｔＥ７４９／２２和ＰｅｎｔａｐｒｉｎｔＥ７４９／

５５ＰＥＴＧ薄膜，它们的特点在于低收

缩力（对内部容器的压力）和低纵向收缩率。前者具有７５％的横向收缩率，并且在纵向没有收缩，适合于极不规则的异型容器；后者用作整体收缩膜套，它的收缩率也达７０％。

１．１．ＰＶＣ

ＰＶＣ膜是目前应用最广泛的一

种薄膜材料。它价格低廉，温度收缩范围大，对热源的要求不高，主要加工热源是热空气、红外线或二者的结合。但

ＢＯＰＰ薄膜大有市场，ＷｉｔｎｅｓｓＣｏｋｅ

公司的ＰｏｗｅｒＡｄｅ包装就采用了低收缩率的ＢＯＰＰ包装。ＢＯＰＰ可以轻松融入企业现有的回收系统，这是吸引软饮料企业的一大卖点。大多数烟草公司都采用ＢＯＰＰ收缩膜包装，

ＥｍｂｒａｃｅＬＡ是Ｅａｓｔｍａｎ公司在ＥｍｂｒａｃｅＰＥＴＧ树脂基础上开发的新

一代产品。它能减小或是消除纵向收缩。普通的树脂在纵向都有５％的收缩率，而这种树脂只有１％左右．大大降低了皱褶的产生。

ＰＶＣ膜难回收，燃烧时产生毒气，不利

于环保，在欧洲、日本等地已禁止使用。

ＢＯＰＰ烟用收缩膜早期源于ｌＣＩ公司

世界许多著名的及ＨＥＲＣＵＬＥＳ公司。

香烟品牌都使用ＢＯＰＰ收缩膜进行包装，从而带动了Ｂ０ＰＰ收缩膜的发展。例如，世界著名香烟品牌“及硬盒５５５”“万宝路”均采用ＢＯＰＰ收缩膜进行包装。国内许多香烟品牌（主要是硬盒香烟）也已改为使用ＢＯＰＰ收缩膜包装昆明卷烟厂、长沙烟（如上海卷烟厂、

厂、常德烟厂等）。可见，国内外烟草行业对收缩膜的应用已形成共识———它是香烟包装发展的必然趋势。

１．２．ＰＥ

ＰＥ收缩膜因具有较高的冲击强

度和撕裂强度，而且热稳定性好，易于热封、使用方便、卫生环保等特点，使之产量的增长速度在各种收缩膜中居首位［１０］，相关的树脂品种也层出不穷。

中石油燕山分公司于０６年ｌ１月成功开发出收缩膜专用料ＬＤ１６３，该专用料具有相对分子质量高、相对分子质量分布适中、支化度控制合理的特点，因而其力学性能好，熔体张力高，薄膜挺度好，耐热性能好。在薄膜生产过程中可采用较高的牵伸速率，加工性能良好，生产效率较高，同时具有优良的薄膜外观，是ＬＤＰＥ热收缩膜的最佳原料［１１］。

艾克森美孚公司推出的Ｎｅｘｘｓ－

１．６．其它新型树脂

尽管ＰＥＮ与ＰＥＴ结构类似，但收缩行为完全不同，这是因为在ＰＥＮ收缩中起主导因素的结构为萘环。在拉伸过程中ＰＥＮ中诱导产生了两种刚性无定形相态，一种在１５１℃时发生一般情况的收缩，另一种相态在

２００－３１０℃发生收缩。在定向后ＰＥＮ

具有类似液晶高分子性能，这种现象的发现必会带来收缩膜新的发展［１３，

１．４．ＰＳ

ＢＯＰＳ薄膜无味无毒，回收工艺

简单，属于绿色环保产品，是取代国内目前广泛使用的ＰＶＣ收缩膜的首选材料。ＢＯＰＳ在环保方面有两大优势：一是对使用过的制品可以回收循环使用；二是在回收或处理焚化过程中不产生任何对人体健康有害的物质。

１４］。

ＧｉｌｂｒｅｔｈＰａｃｋａｇｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ

公

司的生产经理ＴｈｅｒｅｓａＳｙｋｅｓ认为：

ＰＬＡ树脂在两年前还基本不存在商业

价值。但随着机械加工性能的提高，其印刷性增强，热收缩操作变得更简便。同时区别于石油基树脂，ＰＬＡ树脂的—在堆肥最大优点是废弃物易降解——过程中就会自动生物降解。

ｔａｒＴＭ拉伸套管和收缩膜两类减少用

料的解决办案，均是以Ｅｘｃｅｅｄ茂金属聚乙烯为原料的解决方案。中国区

ＢＯＰＳ收缩率大，但它不稳定需要低

温存储［１２］。

ＢＯＰＳ收缩膜采用薄膜级高抗冲

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中国包装工业

２００８．３由上海市知识产权服务中心与有关科研单位开发的多层共挤热收缩膜无毒无害，使食品保质期达到７０天以上，比传统保鲜膜延长约４０天，有效提高了包装食品的新鲜度。这种多层共挤热收缩膜，是一种以尼龙为主要成分的高阻隔聚合物。该专利成果还有较强的抗紫外线照射性能，使包装的食品不易变色，无毒无味，是绿色环保包装材料。

收缩膜工艺２、

随着收缩膜的广泛应用，收缩膜工艺也在不断的推陈出新。

２．２．ＰＯＦ收缩膜工艺

热收缩聚烯烃薄膜（ＰＯＦ），是一种新型热收缩包装材料。与单层ＰＰ或

物交联收缩膜性能，发现随着辐射强度的增加，热收缩率降低；共混体系中随着ＥＶＡ含量的增加，热收缩率提高［１９］。

多层共挤ＰＥ交联收缩膜适合于目前所有ＰＯＦ收缩膜应用领域．更适于高速包装，由于其性能更优于ＰＯＦ收缩膜，在现有ＰＯＦ膜应用领域使用效果更好，如脱层、开封、收缩不充分、表面损伤等ＰＯＦ膜易出现的质量问题出现的几率大大降低，且对包装设备要求降低，尤其适合包装设备技术水平相对较低的亚洲国家。但由于交联过后，ＰＥ分子链间形成网状结构，导致交联后的收缩膜很难再有回收价值。

ＰＥ收缩膜不同，ＰＯＦ采用ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ

三层供挤双泡管膜法制备技术（图２），可同时具有高透明、耐低温、高强度、耐揉搓的综合性能。改变组成、调节工收缩速艺，可有效控制薄膜的收缩率、率，制备出中高、中、低收缩率的系列收缩膜［２，３，４，８，１５，１６，１７］。

现在已有企业推出五层、七层等更多层供挤工艺。

２．３．多层供挤ＰＥ交联膜工艺

多层共挤ＰＥ交联收缩膜是近年来在ＰＯＦ收缩膜的基础上开发的一种新型高收缩率双向拉伸收缩膜，它

２．１．一步法成型ＰＶＣ收缩膜工

艺

ＰＶＣ收缩工艺主要由原来的两

步法成型改为实行一步法成型，即粉料与助剂加入挤出机直接吹塑拉伸定向成型，少了一次造粒过程（图１）。一步法成型生产ＰＶＣ热收缩膜，因为少一道加工工序，成本下降３％一

５％，节能降耗，增强了ＰＶＣ产品的市

场竞争力［５，６］。

一次

过筛

是将多层共挤ＰＥ收缩膜通过高压电子束辐射（图

图３加工工艺流程图

原辅材料

→高速捏合→低速冷却

←

二次↓过筛挤出胚膜

２．４．ＢＯＰＳ热收缩膜工艺ＢＯＰＳ热收缩膜生产技术多年以

来一直被国外少数几家公司垄断，国内目前只有广东华业包装材料有限公司开发成功［１２］。由于配方难以掌握、生产工艺难调整、原材料供应紧张等原因，国内对ＰＳ收缩膜生产和应用的研究目前还处于初步阶段，没有掌握整条大规模生产线的制造技术与能力。详细的生产工艺流程可以分为以下几个方面：

添加剂的计量、１）原材料及助剂、混合和输送。

铸片２）挤出、

物料在模头中通过模唇的定型面挤出而成为厚度均匀的熔料片坯，再经过高度光洁的冷却辊急冷膜片以达到规定的温度，使之冷却定型。膜片厚

３），使ＰＥ的分子

之间发生交联，由线形链状结构转化为网状结构，从而使产品的物理机械性能发生改变。交联膜生产中通过不同的配方设计和交联度控制可以制得不同

加热拉伸←

牵引

↓

冷却定型

→

成品卷取→检验

图１加工工艺流程图

共聚ＰＰ＋助剂

ＰＥ＋助剂

共聚ＰＰ＋助剂

→锥面叠加机头→第一膜管→冷却

→第一牵引→张力装置

二次吹胀→冷却

→第二牵引→预加热→性能要求的产品，

适应于不同的包装设备和产品包装［１８］。Ｓ．Ｃｈａｔ－

→剖边→第三牵引→切边、

定量

第四牵引→张力控制→卷取→

图２加工工艺流程图

ｔｏｐａｄｈｙａｙ，Ｔ．Ｋ．Ｃｈａｋｉ等研究了ＰＥ与ＥＶＡ共混

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中国包装工业

２００８．３

技术・论文

度可由模头调节确定。本工序要控制好挤出时的温度及冷却辊的温度，保证膜片厚度的均匀性并节约能源。

结构紧凑，挤出机螺杆设计、模头设计和旋转牵引拉伸有特色，性能达到或接近国际先进水平，而造价仅为进口同类产品的三分之一。目前有３—７层共挤热收缩膜机组和３—５层共挤热收缩膜机组可供选择。

结论４、

随着包装工业的发展，热收缩膜将是未来塑料行业的热点之一，生产商也开始大动脑筋，希望在市场中分上一杯羹，竞争也将日趋激烈，这也会促进塑料热收缩膜的快速发展。

（２）：１５－１７

［１２］洪之全．绿色环保型ＰＳ热收缩

膜的特点及产业化技术［Ｊ］．塑料包装，

３）拉伸成膜

前述步骤得到的膜片经预热辊使之加热到工艺要求的一定温度，由纵向拉伸机进行纵向拉伸，横向拉伸机作横向拉伸，直至达到所需的膜宽和拉伸到一定的倍率，然后进行冷却定型。

２００７，１７（２）：２９－３３［１３］

Ｇｕｓｔａａｆ

Ｓｃｈｏｕｋｅｎｓ，Ｐｉｅｔｅｒ

Ｓａｍｙｎ，Ｓａｒａ

Ｍａｄｄｅｎｓ．Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ．

ＢｅｈａｖｉｏｒａｆｔｅｒｔｈｅＨｅａｔＳｅｔｔｉｎｇｏｆＢｉａｘｉａｌｌｙＳｔｒｅｔｃｈｅｄＰｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ２，６－ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ［１４］

ｏｆ

ＦｉｌｍｓａｎｄＢｏｔｔｌｅｓＡｐｐｌｉｅｄ

Ｐｏｌｙｍｅｒ

４）后处理

经过拉伸和厚度检测合格的薄膜，先用切边机将其两边剪齐，然后用电晕机进行处理，以增加印刷油墨的附着力和摩擦力。经电晕处理后的薄膜在收卷机上收卷成捆，然后放置一段时间，进行时效处理，使产品的性能趋向稳定。

热收缩膜设备３、

随着工艺的发展，热收缩膜设备也在不断更新换代。过去我国收缩膜设备多依赖进口，经过一段时间的发展，国内厂家已经开发出具有独立产权、技术先进的热收缩膜用设备，很好的促进了我国热收缩行业的发展。

广东汕头金明塑胶设备有限公司根据市场需求，从２００１年３月开始研制ＭＳ３Ｒ－１２００Ｑ三层共挤热收缩膜（ＰＯＦ）吹塑机组，已经完成试制工作并于２００３年６月２７日通过了省级成果鉴定［２０］。

Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，８７：１４６２－１４７３

Ｇ．Ｓｃｈｏｕｋｅｎｓ，Ｍ．Ｖｅｒｓｃｈｕｅｒｅ．

Ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｕｎｉａｘｉａｌｌｙ

Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ

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２７－３５［１９］Ｈｅａｔ

Ｓ．Ｃｈａｔｔｏｐａｄｈｙａｙ，Ｔ．Ｋ．Ｃｈａｋｉ．ｓｈｒｉｎｋａｂｉｌｉｔｙ

ｏｆ

ｅｌｅｃｔｒｏｎ－

２００４年大连华太塑料机械有限

公司通过与科研部门联合攻关研制成功国内首创的大型机组———收缩膜吹塑机组。该机组具有运行可靠性高，制品的纵、横向收缩率稳定和调整准确度高等诸多优点。

哈尔滨市罡昊塑料研究所成功开发出新型多层供挤热收缩膜机组，该机组由塑化挤出系统、多层共挤出模头系统、一次冷却牵引系统、二次预热加热双向拉伸系统、旋转卷取牵引系统、自动控制系统组成，设计合理，

［Ｊ］．石河子科技，２００５，３：５－６

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ｂｅａｍ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｅｌａｓ－ｔｏｍｅｒｉｃｆｉｌｍｓｆｒｏｍｂｌｅｎｄｓｏｆｅｔｈｙ－ｌｅｎｅ－ｖｉｎｙａｃｅｔａｔｅ

ｃｏｐｏｌｙｍｅｒａｎｄ

ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ［Ｊ］．ＲａｄｉａｔｉｏｎＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０００，５９：５０１－５１０

赵耀．三层共挤热收缩膜［２０］赵延伟、

（ＰＯＦ）吹塑机组的研制［Ｊ］．包装工业，

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［１１］兰影．ＬＤ１６３专用树脂工业化生

产技术探讨［Ｊ］．炼油与化工，２００７，１８

２００３，１１１：３１－３２

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中国包装工业

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