20 世纪末期出现以聚烯烃为主要材料的合成纸, 因其具备了纸张和塑料的两种性能,以具有比重轻、刚性佳等优点, 可在许多特殊领域取代天然纸张。
人类文明在快速发展的同时, 对环境资源竭尽地使用, 造成环境的改变和破坏, 已经影响到人类的生活。合成纸的出现和推广,虽不能改变这一状况, 但它毕竟是一种可以缓解环境破坏的材料。
合成纸在国外已有三十多年的发展史, 在美国、日本等发达国家得到了较早较快的发展。天然纤维纸的原料来源及生产过程均对环境造成了较大的改变和破坏, 随着全球环保意识的加强,新的合成纸不断出现, 其应用范围也不断地扩大, 全球合成纸的销售量每年均以10%的速度在增长, 合成纸取代纤维纸的步伐正在加快。
据中国造纸协会预测, 到2010 年, 我国每年消费的纸和纸板量将达7000 万吨。我国纸的需求量有2/3 用于包装材料, 1/3 用于印刷,即使有5%的印刷和包装用纸被合成纸取代,其需求量也非常可观。
我国合成纸起步较晚, 市场开拓不足, 技术仍有待进一步完善。目前全年全国用量为3~4 万吨, 主要为进口,基本上为聚丙烯合成纸, 用作服装袋、手提袋、编织袋、胶版印刷、丝网印刷、广告喷绘、书本、印刷商标等, 其中广告喷绘用量占40%, 印刷商标占15%, 编织袋、胶版印刷、丝网印刷用量各占10%, 手提袋、服装袋用量占10%, 书本用量占5%。按厚度规格用量划分,40~50 微米用量占30%,90~150 微米用量占40%, 其它厚度用量占30%。
本公司一直致力于合成纸的开发和推广应用。下面就谈一下合成纸的一些主要技术特点:
一、合成纸的特点
1、环保: 聚丙烯合成纸原料来源及生产过程均不会造成环境的破坏, 产品可回收再利用, 即使被焚烧处理也不会产生有毒气体,造成二次公害, 符合现代环保的要求。
2、比普通纸更优越性能: 合成纸具有强度大、抗撕裂、防穿孔、耐磨耐折叠、耐潮湿、耐虫蛀等特点。
3、比普通纸有更广泛用途: 合成纸优良的抗水性, 使其特别适用于露天户外的宣传广告。由于合成纸的不生灰尘不掉毛,使其在无尘室能得以应用。可与食品直接接触。
4、优越的加工性能可采用裁切、模切、压花、烫金、钻孔、热折叠、胶接等回工方法。
二、合成纸的生产方法
合成纸发展至今, 主要生产方法有压延法、流延法、吹膜法、双向拉伸法。主要生产厂家有: 日本王子尤泊( YVPO)、中国台湾台塑南亚( NANYA) 、法国普利亚等。国内仅有几家企业能生产, 质量相对较次, 也不太稳定,下面是几种生产方法的介绍:
1、压延法
其设备主要由意大利制造, 生产以PP为基材的合成纸。即通过配料、混料、在线密炼、挤出造料、开炼至压延。分切为合成纸产品,关键设备是由意大利生产的挤出机, 一次完成, 连续进行, 效率高、质量好。压延法工艺的缺点是工艺复杂, 一般用于生产0.1mm 以上的合成纸产品, 产品比重较大, 设备价格昂贵,但产品表面光滑, 适用于印刷高级样品及书籍封面等产品。
2、流延法
流延法合成纸的混料、密炼、混炼等工艺与压延相似, 只是由流延机代替压延机, 流延法的特点是模头挤出速度与流延辊的旋转存在较大的速度差, 速度差不一样, 生产出的合成纸厚度也不一样, 在模头挤出的弯月面和冷辊之间形成了单向拉伸, 流延法可以生产各种不同厚度的合成纸。但合成纸内的分子链分布存在单向性, 因此合成纸产品的纵向、横向、物理性能有较大的区别, 这是流延合成纸的一大缺点。流延法的比重是1g/cm³ 左右, 主要用于印刷。与压延法一样, 流延法合成纸的基料也是PP。其产品变形性稍大, 但刚性、韧性较好。
3、吹膜法
吹膜法生产合成纸用的其材是HDPE,不同于压延、流延法的PP 基材。国外, 吹膜法生产合成纸大部分采用三层共挤设备, 并应用内冷装置, 泡膜直径、泡膜厚度在线检测及闭环控制系统, 保证合成纸的厚薄均匀度一样。吹膜法工艺过程实现了纵向及部分横向拉伸, 工艺设备比较简单, 德国ALPINE 公司首先推出了单层吹膜法生产合成纸, 使用HDPE 及母料做为原料。
4、双向拉伸法
台湾台塑近年来推出了“双向拉伸珠光纸”, 其基材也是PP, 双向拉伸法的原料混配与压延、流延法是基本一致的, 但是使用的设备是双向拉伸机, 在双向拉伸过程中, 塑料的分子链纵横分布比较一致, 因此合成纸纵横向的物理机械性能也基本相同。在双向拉伸过程中, 基材塑料与填充料CaCO3 之间会形成一些小间隙, 从而降低了合成纸的比重及成本。由于这些小间隙对光的折射作用开成了珠光效果,所生产的合成纸有较好的外观,在包装、印刷、广告等领域得到了广泛的应用。虽双向拉伸法合成纸的设备昂贵, 工艺、配方技术也较复杂,广泛推广应用尚受到一定限制。但其制品应用范围是最广泛的,它将是合成纸的发展主流。目前国内的厂商广东华业、江苏中达、广东顺德德冠所生产的合成纸都是采用此方法,在国际包装行业上仍属于较前沿的包装加工工艺。
5、合成纸的其它生产工艺
美国杜邦公司研制成功“无纺纸”生产工艺。杜邦公司是最大的无纺生产公司之一, 杜邦公司将其无纺布的生产工艺推广到合成纸生产过程中,即使合成纸的基材主要是聚丙烯经过熔融、抽丝、成网、挤压、最后生产成“无纺合成纸”。无纺合成纸由于是用塑料纤维纺织而成,因而具有较高的毛细管效应, 更具有纸的特性, 比重轻, 渗透性强, 各项物理机械性能良好, 着色强度好、变形性低,除了一般合成纸的应用范围外, 还可广泛的用于家俱包装、装修等行业。但是: 无纺合成纸“的价格相当昂贵, 生产工艺、设备很复杂, 成本高,限制了其广泛的推广应用。
三、双向拉伸合成纸的设备特点
双向拉伸合成纸目前幅宽都在4 米以上, 最大幅度达到8 米以上。生产线速度高、某些品种线速度可高达300 米以上,整线自动化程度高, 生产过程中的温度、速度、压力、张力、厚度控制等控制系统全部集中数字化控制。
双向拉伸合成纸的设备投资大, 但该方法生产的制品应用广泛, 可以根据不同的用途开发出多种产品以适应印刷或包装领域。
生产双向拉伸合成纸的设备基本多是在BOPP 设备基础上加改造, 以适应合成纸的生产。为了充分体现合成纸的塑料特点和纸的印刷特点, 生产出性能更好的合成纸, 对设备的性能要求会更高。
1、送配料系统, 要转换灵活、计量精确、搅拌均匀、不能存在死角、排尘排气要充分。
2、挤出系统需加特别排气装置, 提高排气能力, 塑化需充分, 挤出压力要高及稳定,物料升温过热要低,机筒管道的温度控制必须精确灵敏。
3、模头必须是多层合成, 需满足层合紧密均匀、流畅。
4、纵横向拉伸机需速度控制精确, 拉伸驱动能力需满高要求。
5、表面处理装置要能达较高水平。
6、收卷系统的张力、速度控制精度要求更高。
四、材料特点
双向拉伸合成纸一般多为三层结构, 可以选择不同的材料性能以满足不同的需求和应用领域。
表层材料需满足人们对传统纸的感观要求, 还需满足各种印刷要求, 要求吸墨性能高。
表层材料还可根据不同客户的不同使用要求, 作出调整, 满足合成纸在不同应用领域的特殊要求,更充分体现合成纸不同纤维纸的优点。如开发出可热合合成纸, 模内标签纸等。
芯层材料可通过添加功能母料, 使其密度更低, 降低成本, 或大幅度提高强度, 适应特殊应用领域, 也可添加抗老化剂,延长使用寿命, 降低客户的使用成本。
以塑代纸是合成纸发展的目标, 提高质量是关键, 降低成本是基础。
五、合成纸的应用
由于PP 合成纸同时具有塑料和纸的特征, 因此在许多方面有着广泛的应用, 主要有以下三方面:
1、高质量的印刷。如海报、画报、图片、地图、年历、书籍等。特别在耐水印刷报刊、厂外广告等显得更加理整。
2、包装用途。如手提袋、包装盒、药品包装、化装品包装、食品包装、工业产品包装等。
3、特种用途。如膜内标签、压敏标签、热敏标签、纸币用纸、彩色像纸、CAD用描图纸、工业计算机及仪表用记录纸、快递信封、钟表、盘、纸扇、雨伞、旅游用纸帽及其他旅游宣传用品等。
合成纸毕竟还是没有脱离塑料的范畴,与纤维纸相比有着更突出优点, 例如新型可热封合成纸包装。
今后的包装简单、环保是方向。目前市场上的能用包装, 都是采用BOPP 薄膜里印后复合或者是纸张上流延一层CPP后复合而成。这是由于材料自身的原因。
1、塑料材料的表面能低, 表面印刷性能不好;
2、粘合性能不能满足要求( 2N/15cm)针对上述原因, 开发生产一次性可热封包装材料,
无论从各种意义上都是有益的。要求该材料一次成型, 表面印刷性能良好, 热封性能良好。由于省去了复合、流延的生产工艺, 没有中间生产环节,大大缩短了生产周期, 减少生产人员。可节约仓储, 仓库面积。从根本上杜绝了残留溶剂的问题, 通过配方的改进, 材料比重轻, 挺度好,均匀度好。这种热封材料适用范围于对于热封强度要求小于8-10N/15mm( GB/T 12026) 制品包装。例如:
方便食品、方便面、小日化产品、种子的包装等等。一次性可热封材料与传统材料基本性能比较:
序号项目传统工艺新工艺
1 印刷方式里印印刷表印印刷
2 热封性能优一般
3 生产工艺多次成型一次成型
4 环保卫生有残留溶剂优
5 价格高低
我们的观点是产品的各项性能指标要求满足使用要求就是最好, 为用户降低材料成本是我们的宗旨。因为超过使用要求和过高的性能, 都会提高费用, 是一种浪费。
通过以上比较可以看出产品具有很好的开拓市场, 占领市场并以此获利的能力。并将对现有的生产方式, 包装观点产生很大的影响。
