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聚苯乙烯(PS塑膠原料)吹塑薄膜
聚苯乙烯(PS塑膠原料)通常并不被看作是用于吹塑薄膜的樹脂。機(jī)器供貨商不銷售用于吹塑聚苯乙烯塑膠原料薄膜的設(shè)備，樹脂供貨商也不提供吹塑薄膜品級的聚苯乙烯樹脂，甚至流延薄膜的品級也很少。但事實(shí)上，聚苯乙烯不僅能被吹塑成高質(zhì)量的薄膜，而且已經(jīng)具有數(shù)十年的生產(chǎn)歷史。從1960年代以來，通用聚苯乙烯一直在通過改性，并在完全標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備上進(jìn)行商業(yè)性吹塑，得到平整的薄膜。只不過你很少聽到關(guān)于塑膠原料它的情況，原因是做這些工作的人們總是保持沉默。這樣做的理由可能是這種低成本的樹脂已經(jīng)找到的進(jìn)入高附加值應(yīng)用的方法，對于極少數(shù)從事這類應(yīng)用的人們，可以獲得相當(dāng)可觀的利益。聚苯乙烯因?yàn)榫哂袆偼?、透明和可印刷性能，所以在單層和多層吹塑薄膜領(lǐng)域找到了它合適的位置。它也有很好的死褶性，并且它的氣體傳送或"透氣性"對新鮮食品的包裝是一個(gè)具有越來越大吸引力的特性。
吹塑聚苯乙烯薄膜超越流延薄膜的優(yōu)勢
在于它使用遠(yuǎn)為廉價(jià)的機(jī)器，加上更容易取向，并且可制造薄得多的產(chǎn)品。例如，在俄亥俄州Hebron的Dow公司的織物制品部，吹塑生產(chǎn)了厚度為1到10mil(25.4μm)的Trycite 聚苯乙烯薄膜；在安大略州的New Castle的Avpex國際公司吹塑了1至4mil的聚苯乙烯薄膜，而流延聚苯乙烯薄膜的厚度超過4mil。吹塑聚苯乙烯薄膜還有這樣一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是它可以制成亞光的或有光澤的表面，而流延薄膜只能制得有光澤的薄膜。像流延薄膜一樣，吹塑聚苯乙烯薄膜可以達(dá)到很高的透明度，但是，當(dāng)它與足夠的苯乙烯-丁二烯共聚合物共混，霧度就會(huì)增加，薄膜就會(huì)變得不那幺透明。聚苯乙烯用作吹塑樹脂也有缺點(diǎn)。其一是難于加工，特別在用作單層材料時(shí)。當(dāng)聚苯乙烯層在作為聚烯烴的中間層時(shí)，加工障礙較小。關(guān)于如何做這一工作的技術(shù)文獻(xiàn)很少 - 僅有一二篇TAPPI或SPIANTEC論文和幾篇在歐洲出版的文章，全部是1980年代的。目前使用于加工的設(shè)備也全都是專利的并由加工廠商在公司內(nèi)部裝配的。機(jī)器供貨商建造了一些商業(yè)生產(chǎn)線，或者生產(chǎn)線的一部分，但總是有專門的客戶規(guī)格并附有保密協(xié)議。例外的是設(shè)計(jì)用來復(fù)合聚烯烴和改性聚苯乙烯層的多層吹塑薄膜生產(chǎn)線。后者事實(shí)上是完全常規(guī)的設(shè)備，這是由于聚烯烴層通常能支撐聚苯乙烯層。吹塑聚苯乙烯薄膜可以獲得很高的取向性 - 甚至高于流延單向拉伸聚苯乙烯(OPS)薄膜。在某些應(yīng)用中這可能是個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)槭湛s率高，它們對熱成型機(jī)械也可能成為不利條件。 ROPk<ww=G
典型的吹塑聚苯乙烯薄膜的沖擊強(qiáng)度
從差到"不太差"，Atofina石油化學(xué)公司(以前的Fina油和化學(xué)公司)的彈性體業(yè)務(wù)經(jīng)理Ken Cherry這樣指出。但是，實(shí)際上所有聚苯乙烯吹塑薄膜都在某種程度上或用高抗沖聚苯乙烯(HIPS)或用一種類似橡膠的苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)進(jìn)行過改性處理，如Chevron/Phillips公司的K-樹脂，或Atofina公司的Finaclear。加上5%至30%的SBC，聚苯乙烯吹塑薄膜的韌度可以上升到"不太差"這一韌性類別，而添加高抗沖聚苯乙烯效果較差。取決于混配入的SBC的類型和數(shù)量，吹塑聚苯乙烯薄膜的硬度可以從剛性到彈性的范圍內(nèi)變化。用以改性吹塑薄膜的SBCs一般是高苯乙烯型的品種，比例大約是75%的苯乙烯和25%的丁二烯。它們不是專為薄膜而設(shè)計(jì)的。
未蜂擁而至沖向吹塑聚苯乙烯薄膜領(lǐng)域
興趣正在上升雖然沒有出現(xiàn)新來者蜂擁而至沖向吹塑聚苯乙烯薄膜領(lǐng)域的情景，但對它的興趣肯定在逐漸增大。幾家機(jī)器供貨商說，在過去的一二年里，他們都第一次被請求用聚苯乙烯進(jìn)行吹塑薄膜試驗(yàn)。某些流延薄膜加工廠商正在考慮關(guān)于進(jìn)入吹塑聚苯乙烯薄膜領(lǐng)域的問題，特別是那些通過合并得到了這一領(lǐng)域的專家的公司。例如，在俄亥俄州哥倫布市的塑料供貨商制造流延單向拉伸聚苯乙烯薄膜，并經(jīng)銷道公司的吹塑聚苯乙烯薄膜已有多年?，F(xiàn)在，塑料供貨商正在考慮自行生產(chǎn)吹塑聚苯乙烯薄膜。技術(shù)將來自Sidaplax公司，這是一家比利時(shí)的聚苯乙烯薄膜加工廠商，是塑料供貨商在80年代中期購買的。Sidaplax公司主要從事流延薄膜制造，但也生產(chǎn)吹塑聚苯乙烯薄膜，用于肉類包裝的標(biāo)簽。塑料供貨商正考慮在哥倫布市的一家新工廠中使用該項(xiàng)技術(shù)。與此同時(shí)，Avpex的母公司，在賓夕法尼亞州Hazleton的Kama公司正在考慮轉(zhuǎn)讓它在北美獲得的吹塑聚苯乙烯薄膜技術(shù)給它在英國的新工廠。Kama公司在歐洲只生產(chǎn)流延薄膜，盡管它在海外經(jīng)銷Avpex公司的吹塑聚苯乙烯薄膜。改性聚苯乙烯在單層和多層吹塑薄膜方面找到了合適的市場。在過去7～8年間出現(xiàn)的最大的市場是供新鮮食品包裝用的透氣薄膜。這些薄膜以用作氣調(diào)包裝(MAP)材料而聞名。聚苯乙烯因?yàn)樗忱忱捻懧暯o顧客帶來新鮮感覺的聯(lián)想而風(fēng)行一時(shí)。MAP的應(yīng)用在過去5年左右時(shí)間里幾乎年年翻番，總部設(shè)在內(nèi)華達(dá)州Sparks的世界最大MAP薄膜生產(chǎn)商Barrier Films公司的總裁Bill Wright如此說。食品包裝材料所要求的透氣性水平取決于所使用的SBC改性劑的總量，這是因?yàn)樗耐笟饴瘦^純的聚苯乙烯高。在包裝內(nèi)成熟的水果可以使用20%～30%的SBC，以允許氧自由進(jìn)入，二氧化碳自由排出。呼吸較少的產(chǎn)品用5%～10%的SBC，那只是為了得到一些改善。
Barrier Films公司每年消耗超過1萬磅的SBC改性聚苯乙烯
用于生產(chǎn)一種商品名為Aluphane的7層MAP薄膜中的2層。聚苯乙烯/SBC構(gòu)成薄膜重量的大約30%。在1992年開始商業(yè)化時(shí)，這種薄膜"在模仿取向聚丙烯時(shí)非常堅(jiān)韌，非常有效，"Wright說。Barrier Films公司使用DK-11品級的K-樹脂和其它SBCs。顏色只加在中間的聚烯烴層中，兩側(cè)是EVA阻透層，以使隔離顏色，以防止顏料從薄膜轉(zhuǎn)移到含油的食品中。
很可能有十多家加工廠商正在吹塑MAP薄膜，包括SBC改性的聚苯乙烯薄膜。它們包括在辛辛那提的Amko塑料公司和在紐約州羅切斯特市的原先的Cyprus Bags公司，后者現(xiàn)在是屬于Cryovac/Sealed Air公司的一個(gè)單位。雖然大多數(shù)包含聚苯乙烯的MAP是共擠生產(chǎn)的，但是伊利諾斯州Oswego的已有4年歷史的EPL軟包裝材料公司(原先的Crystal Specialties公司)吹塑單層聚苯乙烯/SBC薄膜，用于新鮮產(chǎn)品的包裝。它不像多層MAP薄膜那樣，具有邊角廢料可以重新使用的長處。吹塑聚苯乙烯薄膜在食品包裝方面找到了其它的用途。例如，瑞士Rorschach 的Permapack公司3年前開發(fā)了2和3層聚苯乙烯薄膜，供包裝鮮肉用。Permapack公司制造硬質(zhì)薄膜用以熱成型加工，用于肉類的托盤。產(chǎn)品之一由EVA(3μm)、高SBC改性的聚苯乙烯(10μm)組成。一種較厚(16μm)的Permapack薄膜，它用以成型為整只雞和帶骨肉的托盤，在SBC/聚苯乙烯芯層的兩側(cè)各有3μm的EVA層。替代賽珞玢吹塑聚苯乙烯薄膜的其它的市場與流延薄膜是相同的 - 信封窗口、水果硬糖包裝紙、標(biāo)簽和其它賽珞玢代用品，此時(shí)，聚苯乙烯的死褶效應(yīng)，沙拉沙拉響和其它類似于紙的特性都是附加的優(yōu)點(diǎn)。例如，很薄的聚苯乙烯薄膜(4 mil)可以層壓到紙上制成賀卡，能在通常的紙加工設(shè)備上加工。在這些應(yīng)用中，硬糖包裝呈現(xiàn)最強(qiáng)的增長勢頭。其它特殊賽珞玢代用品市場是用于食品籃和花卉的透明彩色包裝，和用于層壓到可熱成型片材上的有光澤的可印刷薄膜，供采購點(diǎn)展示。在歐洲的最新的應(yīng)用包括集郵薄的透明頁、保護(hù)文件的套袋，以及肉和魚的包裝片材。Dow多半是第一家用吹塑聚苯乙烯薄膜替代賽珞玢的加工廠商。在1960年代，Dow在稍作變化的有"上"膜泡的單層薄膜設(shè)備上生產(chǎn)了吹塑聚苯乙烯薄膜。該公司在俄亥俄州Hebron在保密狀況下靜悄悄地守著它的Trycite薄膜加工方法。現(xiàn)在，Dow已經(jīng)有幾條生產(chǎn)單層和多層聚苯乙烯薄膜的生產(chǎn)線。較老的一條是很小的。后來的幾條較大。最大的生產(chǎn)線能生產(chǎn)折徑寬度達(dá)160 in(2.54 cm)的產(chǎn)品，吹脹比為6:1。該公司專為它的薄膜生產(chǎn)幾種牌號的通用聚苯乙烯樹脂。這些薄膜的大多數(shù)采用高抗沖聚苯乙烯改性的樹脂。在1980年，Dow在法國Drusenheim興建了第二個(gè)吹塑聚苯乙烯工廠，而Sidaplax在比利時(shí)的Gent-Bruge開始吹塑聚苯乙烯薄膜。意大利Bari的Europlast 公司在1995年開始吹塑單層聚苯乙烯，用于生產(chǎn)信封窗口和標(biāo)簽。它的4條生產(chǎn)線都是在公司內(nèi)部自己制造的。一種低水平的發(fā)泡加工被用于吹塑聚苯乙烯薄膜，這由Owens-Illinois公司在它的肯塔基州的Bardsville工廠進(jìn)行。發(fā)泡薄膜以水平膜泡方式生產(chǎn)，用于軟飲料標(biāo)簽。發(fā)泡有利于飲料瓶子的保冷。
挑戰(zhàn)加工工藝大多數(shù)設(shè)備供貨商在吹塑聚苯乙烯薄膜
方面經(jīng)驗(yàn)有限。馬薩諸塞州Hingham的Addex公司曾經(jīng)銷售過一整條吹塑聚苯乙烯薄膜生產(chǎn)線，但它是為顧客的特殊規(guī)格要求而制造的。德國的Windmoeller & Hoelscher公司在一年半前(1999年)首次進(jìn)行客戶試驗(yàn)。它很驚奇地發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯可以在未改進(jìn)過的吹塑薄膜設(shè)備上生產(chǎn)。Battenfeld Gloucester公司在去年也接到過關(guān)于吹塑聚苯乙烯薄膜的問訊，但尚未為客戶建造過設(shè)備或進(jìn)行過試驗(yàn)。一家機(jī)器公司的總裁指出，"關(guān)于聚苯乙烯吹塑的每一件事都是比較困難的"，該公司曾秘密協(xié)議供應(yīng)過聚苯乙烯吹塑薄膜模頭和風(fēng)環(huán)，但從未建造過整條聚苯乙烯生產(chǎn)線。曾經(jīng)試驗(yàn)過吹塑聚苯乙烯薄膜的樹脂公司和供貨商們警告說，比較起聚烯烴薄膜來，它必須在慢得多和仔細(xì)得多的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。"每一臺(tái)薄膜擠出成型機(jī)都希望盡其所能地快速運(yùn)轉(zhuǎn)，"Atofina公司的Cherry說。"但對于吹塑聚苯乙烯薄膜而言，熱穩(wěn)定性是重要的。你不能讓它過熱，否則會(huì)使膜泡顫動(dòng)和薄膜厚度不均"。聚苯乙烯吹塑的加工溫度窗口是很狹窄的，消息來源說。還有，聚苯乙烯膜泡比聚烯烴膜泡的冷卻快得多，所以其膜泡只有10～12 ft(0.3m)高，但有相對高的泡頸。在機(jī)器縱向(MD)和橫向(TD)兩個(gè)方向的吹脹比都是6:1，總拉伸比為36:1。聚苯乙烯薄膜像聚乙烯薄膜一樣用濾網(wǎng)疊和過濾板擠出成型，但用于聚苯乙烯的過濾網(wǎng)由于凝膠粒子的威脅較大而較為細(xì)密。凝膠粒子在聚乙烯薄膜中可能只是使產(chǎn)品不好看，而在聚苯乙烯吹塑中它們會(huì)毀掉一個(gè)膜泡。聚苯乙烯薄膜也容易被刮傷，且邊緣有龜裂傾向，所以裝卸和卷取的所有環(huán)節(jié)都要極為小心，加工廠商這樣說。輥筒必須能自由轉(zhuǎn)動(dòng)并用橡膠包覆，就像生產(chǎn)粘性薄膜時(shí)的輥筒那樣。在大多數(shù)情況下，加工廠商在折疊時(shí)裁去飛邊。了解您使用的改性劑由于聚苯乙烯改性劑對聚苯乙烯薄膜的性能是如此重要，所以任何關(guān)注這一領(lǐng)域的人都必須知道加入改性劑可以獲得什幺好處。雖然高抗沖聚苯乙烯在提升聚苯乙烯薄膜的性能方面只有有限的幫助，但是，某些較新的牌號可以提供較多的好處。例如，Dow的Styron A-Tech高抗沖聚苯乙烯，在兩年前開始生產(chǎn)，是借助組合兩種不同的丁二烯橡膠而達(dá)到雙態(tài)性的，更進(jìn)一步改進(jìn)了光澤和沖擊性能。Kraton聚合物公司推出了一種等效的SBC品級(D 1401P)，是公司第一個(gè)供包裝材料用的Kraton產(chǎn)品。Calsak公司從日本的Denka公司引進(jìn)了K-樹脂的替代品。一種專門指向擠出成型目標(biāo)的品級是Clearen 730L。Atofina公司計(jì)劃將其在比利時(shí)安特衛(wèi)普的Finaclear SBC的生產(chǎn)翻番，2001年達(dá)到9000萬磅/年。BASF公司通過增加在德國的生產(chǎn)能力和設(shè)在墨西哥和比利時(shí)的新工廠來擴(kuò)展Styrolux SBC的全球生產(chǎn)，增加到1億5千萬磅/年。新產(chǎn)品將包括一個(gè)新牌號:Styrolux BX 6230。Dow發(fā)展的"Index"乙烯-苯乙烯互聚物(ESI)是一種新的替代品，替代SBC或者高抗沖聚苯乙烯，用于改進(jìn)聚苯乙烯的沖擊性能。報(bào)導(dǎo)說，它賦予聚苯乙烯的沖擊性能要高于聚丙烯的沖擊性能。2000年初，該公司的織物制品部商業(yè)化了第一個(gè)吹塑薄膜，是在通用聚苯乙烯(GPPS)中用了高達(dá)50%的ESI。這種厚度為1.5 mil的吹塑薄膜被加熱層壓到1 in厚的Styrofoam(聚苯乙烯泡沫)絕熱板上。薄膜有足夠的強(qiáng)度，可讓建筑工人在泡沫板上行走。當(dāng)釘子或U形釘從板上拔出時(shí)，此薄膜可防止板的損傷。"你永遠(yuǎn)不會(huì)相信它是聚苯乙烯"，該薄膜的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)理Bill LaFollette說。它比聚苯乙烯更堅(jiān)韌，不需要粘合劑，而且邊角板料回收很方便。
中國可以開發(fā)聚苯乙烯吹塑薄膜聚苯乙烯
是五大通用塑料之一，廣泛用于電子電器、日用包裝制品等注射成型領(lǐng)域，發(fā)泡緩沖包裝、發(fā)泡絕熱材料等可發(fā)性聚苯乙烯樹脂成型領(lǐng)域，以及用于餐盒等的擠出發(fā)泡片材領(lǐng)域。在中國聚苯乙烯注塑制品占聚苯乙烯總消費(fèi)量的約60%，各類發(fā)泡制品占約20，其它制品占約20%，而薄膜比例很小，通常都不單項(xiàng)統(tǒng)計(jì)。近年，由于對聚氯乙烯產(chǎn)生環(huán)境問題的憂慮，在部分透明片材應(yīng)用領(lǐng)域開始使用聚苯乙烯片材，如文具夾、熱成型包裝制品等。中國浙江寧波樂興包裝材料有限公司也在上世紀(jì)90年代從日本三菱公司引進(jìn)了首條年產(chǎn)能達(dá)到8000 萬噸的雙向拉伸聚苯乙烯薄膜生產(chǎn)線，目標(biāo)指向上述應(yīng)用領(lǐng)域，并且隨著二次加工熱成型設(shè)備的成功開發(fā)，用于托盤包裝的產(chǎn)品也已經(jīng)投入市場。以后又陸續(xù)引進(jìn)多條雙向拉伸聚苯乙烯薄膜生產(chǎn)線，另外，在上海、華南地區(qū)也有多條用于熱成型等的單向拉伸的聚苯乙烯片材生產(chǎn)線，聚苯乙烯薄膜的市場在擴(kuò)大，但是，這些生產(chǎn)線的工藝基本上是屬于平膜流延法。另外，國內(nèi)有較多發(fā)泡管膜吹塑法生產(chǎn)線，用于餐盒的發(fā)泡聚苯乙烯片材生產(chǎn)，這些生產(chǎn)線由于中國禁用發(fā)泡聚苯乙烯餐具面臨閑置或轉(zhuǎn)產(chǎn)。"ps吹塑薄膜"一文中介紹的用吹塑法生產(chǎn)聚苯乙烯薄膜的工藝具有工藝簡單、投資小的優(yōu)點(diǎn)，目前從原材料、改性、成型、設(shè)備和應(yīng)用等方面已經(jīng)趨于成熟，在歐美等國也已獲得諸多應(yīng)用，但是國內(nèi)尚未見到吹塑聚苯乙烯薄膜生產(chǎn)線，通過此文介紹，相信可以給與相關(guān)企業(yè)一個(gè)啟發(fā)，開發(fā)這一有發(fā)展前景的產(chǎn)品。
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