作者:赵景辉
一、前言
聚酯薄膜是用聚酯(PET)经双向拉伸工艺技术制成的一种薄膜。聚酯薄膜是聚酯在非纤维领域应用的一类重要产品,目前它们主要指聚酯家族中的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物制成的薄膜形式,其英文简称是BOPET,全称为Bioriented Stretching Polyester Film。该产品主要以聚酯(PET)切片为原料,经双轴向拉伸后产出的一种性能优良的高档塑料薄膜,具有透明度高、无毒无味、抗拉伸强度大、挺度佳、抗烧裂、不易破损、电气和光学性能优良、阻氧性和阻湿性好、耐寒(-70℃)、耐热(200℃),且具耐化学腐蚀性及收缩性稳定等优良特性。该产品主要用于电气、绝缘、包装、磁体容器、胶片、像带、软盘、电影、录像及娱乐用软件等,其应用范围非常广泛,如烫金膜、镀铝膜、印刷膜、包装膜、包装材料、复合材料、激光防伪商标、绘图纸、电气绝缘塑料及电容器等。
在我国,聚酯薄膜大多用于食品包装及电子部件、光学部件、电容器等方面,也应用于录音磁带、计算机记录带等磁性材料方面。随着我国人民生活消费水平的逐步提高和食品、医疗等行业法规的建立健全,聚酯薄膜在我国有着较大的市场发展潜力,以每年10%以上的速度持续增长。当前我国聚酯(BOPET)薄膜消费水平平均为90g/人,日本平均为2500g/人,全球平均为220g/人。我国人均消费水平要达到全球人均水平,BOPET薄膜的市场需求应达到28万吨/年以上。
二、聚酯薄膜发展起源
1948年英国帝国化学公司(I.C.I)和美国的杜邦公司(DUPONT)制出聚酯薄膜以来,并于1953年实现了双向拉伸聚酯薄膜的工业化生产。双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)具有优良的物理和化学特性,在电子、电器、磁记录、包装、装潢、制版印刷和感光材料等方面具有广泛的用途,在国内市场应用越来越多,特别是我国塑料包装制品业发展迅猛,远高于国内生产总值的增长速度,预计未来几年塑料包装制品生产总值年增长率将保持在10%以上。随着包装向高档化发展,BOPET膜的产量和消费量显著增加,其中包装薄膜是BOPET膜需求增长最快的应用领域。截至2003年,我国薄膜用聚酯产量为20万吨,基本满足了国内BOPET生产企业对原料的需求。使用膜用聚酯切片的用户主要分布在广东、江苏、上海、河南等地区。大部分直接生产薄膜加工烫金、复合、镀铝等包装材料出厂,2003年中国聚酯薄膜市场需求结构见图1。我国可以生产膜级切片的厂家主要有仪征化纤、辽化、燕化、天化等企业,年产量在25万吨左右,薄膜用聚酯已成为非纤用聚酯发展的一个重要方向。
三、聚酯薄膜的分类
聚酯薄膜是以优质的纤维级聚酯切片(粘度为0.64)为主要原料,采用先进的工艺配方,经过干燥、熔融、挤出、铸片和拉伸制成的高档薄膜。聚酯薄膜双向拉伸又可以分为一次拉伸和两次拉伸,比较多的采用后者,也就是使用挤出-纵横逐次拉伸法。拉伸的温度通常都是在聚酯的玻璃化温度以上和熔点温度以下,拉伸后的膜经过热定型,使得分子排列称为固定的,称为定型膜;不经过热定型,分子排列不固定的,则为收缩膜,这种膜加热时可以快速收缩。
1.根据生产聚酯薄膜所采用的原料和拉伸工艺不同分类
1.1双向拉伸聚酯薄膜(简称BOPET)
双向拉伸聚酯薄膜(简称BOPET)是利用有光料(也称大有光料,即是在原材料聚酯切片中添加钛白粉,经过干燥、熔融、挤出、铸片和纵横拉伸的高档薄膜,用途广泛。
1.2单向拉伸聚酯薄膜(简称CPET)
单向拉伸聚酯薄膜(简称CPET)是利用半消光料(原材料聚酯切片中没有添加钛白粉),经过干燥、熔融、挤出、铸片和纵向拉伸的薄膜,在聚酯薄膜中的档次和价格最低,主要用于药品片剂包装。由于使用量较少,厂家较少大规模生产,大约占聚酯薄膜领域的5%左右,我国企业也较少进口,标准厚度有150μm。
2.根据取向度的异同和性能分类
聚酯薄膜可以分为平衡膜和强化膜。
2.1平衡膜
平衡膜是纵横两向取向基本相同,拉伸强度、相对热收缩率相等;通常人们把两个方向的拉伸强达到2.7-3Mpa时,就称为超级平衡膜。
2.2强化膜
强化膜是纵横两个方面中其中一个方向的取向度大于另一个方向的取向度,而且该方向的拉伸强度大于2.6MPa的称为强化膜;拉伸强度大于4Mpa的,则称为超级强化膜。
3. 根据用途分类
由于聚酯薄膜的特性决定了其不同的用途,不同用途的聚酯薄膜对原料和添加剂的要求以及加工工艺都有不同的要求,其厚度和技术指标也不一样;另外,只有BOPET才具有多种用途,因此根据用途分类的薄膜都是BOPET。可分为以下几种:
3.1电工绝缘
由于其具有良好的电器、机械、热和化学惰性,绝缘性能好、抗击穿电压高,专用于电子、电气绝缘材料,常用标准厚度有:25μm、36μm、40μm、48μm、50μm、70μm、75μm、80μm、100μm和125μm(微米)。其中包括电线电缆绝缘膜(厚度为25-75μm)和触摸开关绝缘膜(50-75μm)。
3.2电容膜
具有拉伸强度高、介电常数高,损耗因数低,厚度均匀性好、良好的电性能、电阻力大等特点,已广泛用于电容器介质和绝缘隔层。常用标准厚度有3.5μm、3.8μm、4μm、4.3μm、4.8μm、5μm、6μm、8μm、9μm、9.8μm、10μm、12μm。
3.3护卡膜
具有透明度好、挺度高、热稳定好、表面平整优异的收卷性能、均匀的纵横向拉伸性能,并具有防水、防油和防化学品等优异性能。专用于图片、证件、文件及办公用品的保护包装,使其在作为保护膜烫印后平整美观,能保持原件的清晰和不变形。常用标准厚度有10.75μm、12μm、15μm、25μm、28μm、30μm、36μm、45μm、55μm、65μm、70μm,其中15μm以上的主要作为激光防伪基膜或高档护卡膜使用。
3.4通用膜
具有优异的强度和尺寸稳定性、耐寒性及化学稳定性,广泛用于复合包装、感光胶片、金属蒸镀、录音录像等各种基材。具体有以下几种:
①半强化膜。最主要的特点是纵向拉伸强度大,在较大的拉力下不易断裂,主要用于盒装物品的包装封条等。常用标准厚度有20μm、28μm、30μm、36μm、50μm。
②烫金膜。最大特点是拉伸强度和透明度好,热性能稳定、与某些树脂的结合力较低。主要适合高温加工过程中尺寸变化小或作为转移载体的用途上。常规标准厚度为9μm、12μm、15μm、19μm、25μm、36μm。
③印刷复合包装膜。主要特点是透明性好、抗穿透性佳、耐化学性能优越、耐温、防潮。适用于冷冻食品及食品、药品、工业品和化妆品的包装。常用标准厚度为12μm、15μm、23μm、36μm。
④镀铝膜。主要特性是强度高、耐温和耐化学性能好、有良好的加工以及抗老化性能,适当的电晕处理,使得铝层和薄膜的附着更加牢固。用于镀铝后,可广泛用于茶叶、奶粉、糖果、饼干等包装,也可作为装饰膜如串花工艺品、圣诞树;同时还适用于印刷复合或卡纸复合。常规标准厚度有12μm、16μm、25μm、36μm。
⑤磁记录薄膜。具有尺寸稳定性好,厚度均匀,抗拉强度高等特点。适用于磁记录材料的基膜和特殊包装膜。包括录音录像带基(常用标准厚度有9-12μm)和黑色膜(常用标准厚度有35-36μm)。
4.根据质量分类
不同厂家根据聚酯薄膜的质量可又不同的分类名称,我国厂家一般分为优等品、一级品和合格品,而国外厂家一般都分为A级品、B级品和C级品。一般厂家所销售的产品中A级品占97-98%,B级品只占2-3%,C级品即是不合格品,不上流通领域销售。主要原因是原料价格高,一般厂家将其回炉重新作为原料使用,或者将其作为短纤卖给纺织厂作纺织原料。国外厂家有时也将每季度或每半年的库存薄膜当B级品出售,此做法是东南亚国家一些厂家的一贯做法,目的是减少库存。
四、我国聚酯薄膜的发展现状
随着国民经济的增长,我国双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)也在高速发展,其年产能力由1998年的9万吨/年发展到2007年的58.8万吨/年,聚酯薄膜应用领域也在不断扩大,但存在的问题也是不少的。
1.国内市场供大于求
2000年以来,国内市场对BOPET需求的年增长率为16.7%,但从2004年以来, BOPET发展迅速,到2006年底,其年产能力已扩大到56万吨/年;而此时的需求只有25.3万吨/年,其中还包括了国内不能完全自给的3-4万吨/年在内。预计今后几年新产能的增加与旧生产线产能的淘汰相持平,在需求的年增长率为15%时,到了2011年,可望达到供需平衡。
2.企业规模偏小
到2005年年底,国内共有BOPET生产企业27家(生产线53条),其中只有一家年产能力达到10万吨/年,而在2万吨/年以下的企业则有16家,国外和境外BOPET的总年产能力为300万吨/年,其中年产能力15万吨/年以上的企业有东丽、杜邦/帝人、三菱和新光等;规模偏小使企业缺乏竞争力。下表1为最近几年来国内BOPET薄膜主要生产企业及产能统计情况!
表1 最近几年来国内BOPET薄膜主要生产企业及产能统计情况
单位:万吨/年
公司名称 | 生产能力 |
浙江欧亚薄膜材料有限公司 | 20.0 |
广东佛山杜邦鸿基薄膜有限公司 | 5.7 |
浙江绍兴翔宇绿色包装 | 3.2 |
浙江大东南塑胶集团公司 | 3.0 |
山东潍坊富维塑胶有限公司 | 2.9 |
浙江无名皮塑集团责任有限公司 | 2.6 |
上海紫东化工塑料有限公司 | 2.3 |
江苏仪化东丽公司 | 2.3 |
江苏中达新材料集团有限公司 | 2.1 |
汕头海洋聚酯薄膜公司 | 1.5 |
宁波舜塑科技实业公司 | 1.3 |
上海邦凯塑料科技公司 | 1.3 |
苍南中大印务公司 | 1.3 |
浙江绍兴中发实业集团 | 1.3 |
浙江无名皮塑集团责任有限公司 | 1.1 |
南京兰浦新材料有限公司 | 1.0 |
天津万华股份有限公司 | 0.7 |
上海化工厂有限公司 | 0.6 |
天津绝缘材料厂 | 0.6 |
保定乐凯薄膜公司 | 0.5 |
四川东方绝缘材料公司 | 0.5 |
乐凯集团第二胶片厂 | 0.5 |
杭州大华塑业有限公司 | 0.5 |
中山市盈溢包装有限公司 | 0.4 |
天津远大感光材料公司 | 0.4 |
江苏莱顿集团 | 0.3 |
江苏常州绝缘材料厂 | 0.2 |
丹东塑料一厂 | 0.1 |
其他 | 0.5 |
合计 | 58.8 |
3.缺少原料
国内BOPET企业大多采用江苏仪征化纤长丝级超有光聚酯切片为原料,而影响BOPET功能的添加剂则采用广东裕华生产的二氧化硅防粘连母粒;这种原料和添加剂,使所产BOPET的应用领域只能集中于材料中。今后应大力发展质量优良的膜级PET切片,除常规指标外,其熔融比电阻、热稳定性、结晶性能和洁净度等指标要符合制膜的需要。
4.产品结构不能满足需要
BOPET具有抗拉强度大,电绝缘性能和光学性能好,耐寒(-70℃),耐热(200℃),耐化学腐蚀性,阻氧性、阻湿性和收缩性稳定等优良特性,所以应用广泛。在目前耗用的25.3万吨/年中,有50%用于包装,10%用于电化铝烫金膜、10%用于胶带膜、5%用于电容器膜、其它用途(公路、铁路和通信等行业的反光膜,以及磁带膜等)10%;其它15%则为国内不能提供或不能完全提供的品种,需要进口,其中有光致抗蚀干膜(DFR ,Dry Film Photo Resist)、柔性印刷电路板(FPC, Flexible Printed Circuit)用膜、离型膜(用于液晶显示器偏光板保护用)和热转用带( TTR ,Thermal Transfer Record)用膜等,今后有关企业和科研部门应对这些品种大力研发,力求逐步自给。
五、近年来世界上部分聚酯薄膜项目扩建情况
1.印度UFLEX公司
据悉,印度包装薄膜生产商UFLEX计划在墨西哥建立一座1亿美元的聚酯薄膜装置,该装置的BOPET产能为7万吨/年,将于2008年启动。该工程的二期还将兴建一座后置综合装置,生产聚酯切片。这是印度UFLEX在海外建立的第二座生产分厂,其第一座海外
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