带你了解BOPE薄膜

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双向拉伸聚乙烯 (Biaxially Oriented Polyethylene,BOPE)薄膜是以具有特殊分子结构的PE树脂为原料,采用现有平膜法双向拉伸生产线(即BOPP薄膜生产线)生产的一类高性能薄膜材料。

与传统的IPE和CPE薄膜相比,BOPE薄膜经双向拉伸工艺加工成型后,其大分子链和聚集态结构发生高度取向,因而使得薄膜的力学强度和光学性能均得到显著提升,其中薄膜的拉伸模量(挺度)可提高2-5倍,拉伸强度可提高2-8倍,穿刺强度和冲击强度可提高2-5倍,薄膜雾度可降低30-85%,作为包装膜、复合膜、农用膜、医用膜,特别是高强度抗穿刺复合包装袋等具有广阔的应用前景、较高的产品附加值,且更加绿色环保。

中石化北京化工研究院通过分子结构设计,采用中国石化独有技术,开发出了具有优良拉伸成膜性的BOPE专用料,并已获得国际专利授权。专用料已在中石化下游膜厂客户的BOPP薄膜双拉工业生产线上进行了BOPE薄膜的批量生产,薄膜生产稳定,性能优异,可生产厚度10um~60um的薄膜产品。此外,进一步拓展完成了BOPE薄膜的印刷、复合制袋等后续应用开发,并与客户一起成功开发了BOPE复合重包装袋、冷冻食品包装袋、表印包装等产品。 

1、BOPE专用料的生产

中石化北化院开发的BOPE专用料,依托中国石化强大的聚乙烯树脂生产能力、高性能聚乙烯催化剂及多年的合成树脂新产品研究开发技术积淀。专用料的开发过程,以原料分子结构分析表征为先导,通过加工成型性能和技术研究提出专用料分子结构设计思路,并经先进的中试聚合装置实现所需结构和性能。所开发的一系列BOPE专用料牌号具有拉伸倍率大、拉伸速率高、成膜性能稳定、挤出加工性能好、拉伸工艺窗口宽、薄膜性能多样的优点。目前,已实现了专用料的工业化批量生产。

2、BOPE薄膜的生产

BOPE薄膜的生产及膜卷产品如下图1和图2,是在现有BOPP(双向拉伸聚丙烯)薄膜拉伸生产线上实现的,即BOPE专用料由挤出机熔融挤出,之后经T形模头流延铸片,并经急冷辊和水槽快速冷却定型从而控制其晶体尺寸和结晶度,保证了薄膜良好的透明性和厚度均匀性;原料铸片经再次预热后采用先MD(纵)向拉伸,后TD(横)向拉伸的平膜法分步双向拉伸工艺加工成型。其中,MD向拉伸倍率可达4.5~6倍,TD向拉伸倍率可达7.5~8倍。国内现有BOPP薄膜生产线的产能严重过剩,可随时转产,因此为BOPE薄膜的产能放大提供了有力保障。

3、BOPE薄膜的性能优势

 BOPE的性能优势如下(与现有PE吹膜和PE流延膜对比):

①拉伸强度

常用PE吹塑薄膜和CPE流延膜的拉伸强度低(30-50MPa),且存在明显的屈服行为,屈服强度较低(10-15MPa),形变明显,影响薄膜的二次使用和包装效果。

与之相比,BOPE薄膜因其大分子链和聚集态结构的高度取向伸直,使其具有优异的挺度和拉伸强度,拉伸模量可达500MPa以上(可满足自动包装线需求),拉伸强度可达100MPa以上,且薄膜拉伸形变不存在屈服,塑性形变极小;

同时,BOPE薄膜的拉伸断裂伸长率与现有BOPA、BOPET及BOPP等复合包装常用双拉基膜的伸长率高度匹配,BOPE薄膜作为内层经复合制袋后可与其它层的双拉膜在力学强度上起到很好的协同作用,因而BOPE薄膜作为一种新型高性能包材,不仅可大幅提高复合包装袋的强度,并具有变形小,可多次使用的优点,可实现对现有塑料包装材料的减薄、减重,提高环保性,降低成本等。

②冲击强度

与吹膜的低冲击强度和高形变相比,BOPE薄膜的冲击强度得到了大幅提高,并且经冲击后,BOPE薄膜依然具有较好的平整度。

 ③光学性能

下图分别为厚度25um、40um及60um的BOPE薄膜的高透明性和低雾度的演示,可见厚度为60um的BOPE薄膜依然具有较好的透明性。

 ④厚度均匀性

相较于IPE吹膜的熔融态加工,BOPE薄膜的加工采用先挤出流延制备铸片,之后进行铸片拉伸成膜的工艺,因此薄膜拉伸处于半固态状态,其薄膜成型过程更加稳定,薄膜拉伸具有明显的应变硬化现象,薄膜厚度均匀性更好,并且有望生产10um以下的超薄膜产品。

工业化BOPE薄膜产品性能:

目前,可生产薄膜产品幅宽4.6m~10m,可生产厚度10um~60um的光膜及单/双面热封膜产品,产品具有力学强度高、起封温度低的优点。薄膜性能如表1:

文章来源:合成树脂

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