双向拉伸塑料薄膜
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第二节 世界BOPP薄膜行业现状及发展方向

一、世界BOPP薄膜行业现状与产量需求

双向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜具有质轻、透明、无毒、防潮、透气性低、机械强度高等优点,广泛用于食品、医药、日用轻工、香烟等产品的包装,并大量用作复合膜的基材。

自1957年聚丙烯(PP)树脂工业化生产后,世界各公司竞相开发BOPP薄膜,1958年意大利Montecatini公司首创BOPP薄膜生产技术,1959年和1962年欧美及日本相继开始生产,目前全世界BOPP薄膜年生产能力已达500万吨,年产量超过285万吨,而且产量每年还在以15%左右的速率递增。BOPP薄膜工业的迅速发展,对包装、电子电器、石油化工等行业的发展起到了积极的促进作用。

1.世界BOPP薄膜动态

世界BOPP薄膜价格走势如图1-2所示。

图1-2 世界BOPP薄膜价格走势

2.美国BOPP薄膜需求量

美国塑料薄膜需求量年增幅将达1.8%。最新发布的一项市场调查称,从现在起到2016年,美国对塑料薄膜的需求量每年将增长1.8%,到2016年将达到159亿磅(约700万吨)。

二、世界BOPP薄膜的生产工艺与生产方法

目前世界上BOPP薄膜的生产方法主要有管膜法和平膜法两大类,管膜法属双向一步拉伸法,具有设备简单、投资少、占地小、无边料损失、操作简单等优点,但由于存在生产效率低、产品厚度公差大等缺点,20世纪80年代后几乎没有发展,目前仅用于生产双向拉伸PP热收缩膜等特殊品种。

平膜法又分双向一步拉伸和双向两步拉伸两种方法。双向一步拉伸法制得的产品纵、横向性能均衡,拉伸过程中几乎不破膜,但因设备复杂、制造困难、价格昂贵、边料损失多、难于高速化、产品厚度受限制等问题,在目前还未大规模被采用。

双向两步拉伸法设备成熟、线速度高、生产效率高,适于大批量生产,是目前平膜法的主流,被绝大多数企业所采用,其工艺流程为:原料→挤出→流延→纵向拉伸→横向拉伸→切边→电晕处理→收卷→陈化→分切→成品。管膜法与平膜法拉伸方式比较见表1-1。

表1-1 管膜法与平膜法拉伸方式比较

三、我国BOPP薄膜行业生产现状与产量需求

随着我国国民经济的高速发展,社会需求的增长刺激了BOPP薄膜的迅速发展,国内许多企业相继从国外引进BOPP薄膜生产线,以满足市场需求。

从20世纪70年代开始,我国着手研制BOPP薄膜,1972年浙江嘉兴绝缘材料厂试制成功平膜法BOPP电工膜;1980年四川东方绝缘材料厂引进日本信越薄膜公司的管膜法BOPP生产线,生产电容器薄膜,年生产能力600t;1982年北京化工六厂和广州石化总厂薄膜厂从德国布鲁克纳公司引进平膜法BOPP薄膜生产线;此后国内许多企业开始陆续从德国、日本等国家引进BOPP薄膜生产线。1998年年底,全国共有BOPP薄膜生产线80条,发展速度相当快,年产量约23万吨,年生产能力超过45万吨,其中广东省就引进BOPP薄膜生产线近30条,年生产能力超过15万吨,其余生产线主要分布在北京、天津、河北、江苏、浙江、云南、广西等19个省、市、自治区。2005年5月生产线达到180多条,截止到2013年12月生产线达到320条。

目前,我国BOPP薄膜生产线均为引进生产线,主要采用德国、日本、法国和美国技术,引进设备的国别和厂商主要有:德国的布鲁克纳和巴登费尔德公司;日本的三菱重工和东芝机械公司;法国DMT公司;美国的马歇尔-威廉和GE公司等。其中德国布鲁克纳公司的设备占50%左右,日本三菱重工公司的设备也占相当大的比例。除四川东方绝缘材料厂、山东威海塑料四厂、广东新会电容薄膜厂及生产PP热收缩薄膜的几家企业采用管膜法生产外,其余企业均采用双向二步拉伸法生产BOPP薄膜,新近引进的装置单线生产能力在6000t/年以上居多。国内最大的BOPP薄膜生产企业是广东佛山东方包装材料厂,生产能力为5万吨/年,其次是广东中山永宁塑料制品有限公司,生产能力为2万吨/年。生产能力在1万~2万吨/年的企业有广东石油化工总厂薄膜厂、上海金浦塑料包装材料公司、江苏江阴申达包装集团公司、河北保硕集团、浙江大东南塑胶集团公司、云南红塔集团、无锡环宇包装材料有限公司等单位,产品主要品种有普通光膜、烟膜、珠光膜、胶粘带和PVDC涂布用膜、电工膜及镀铝基膜。目前BOPP薄膜行业的生产形势很好,设备开工率在90%以上。表1-2为我国双向拉伸聚丙烯薄膜生产线引进情况。

表1-2 我国双向拉伸聚丙烯薄膜生产线引进情况

四、国内多层复合共挤及拉伸技术生产现状

国内的多层共挤技术以三层技术为主,也有部分厂家推出了5层,甚至7~9层的共挤薄膜生产线(图1-3)。上海昆中开发的三层共挤吹膜机组集欧洲吹膜机技术及工艺于一身。三层共挤膜机组采用独特螺杆设计可适应不同原料组合,采用PLC全数字控制系统,全自动换卷装置配备油压式落料结构。采用引取旋转装置配合EPC边缘追踪装置。高台平轨摩擦式双收卷机配合向量马达及气动控制。天津恒瑞推出5层共挤流延膜生产线。该生产线由多台挤出机、全自动网带式过滤器、熔体泵系统、共挤合层器、EDI公司自动机头、二辊流延机、EGS公司全自动双层红外测厚仪、双面电晕处理机、牵引机、全自动收卷机及收边机组成。其主要特点是:熔体泵系统与挤出机采用闭环控制,确保物料的稳定供给。全自动带式过滤器的换网过程不对制品产生任何影响。高精度的共挤合层器确保分层精确并有多种分层形式。EDI机头配以EGS红外测厚仪控制实现生产自动化。全自动收卷机为恒张力卷取,自动跟随,自动翻转,自动切断。汕头金明与德国Reifenhäuser等公司合作,引进先进的技术和部件,使产品档次得到极大提升。汕头金明开发的5层共挤下吹水冷薄膜吹塑机组,采用多层共挤平面叠加流线型模头(SCD模头)、下吹水(骤)冷、薄膜旋转牵引等高新专利技术,适用于加工PP、PA、EVOH、mLLDPE、LLDPE、LDPE等多种原料,既可生产结构对称的阻隔膜,又可生产非对称结构的阻隔膜。

图1-3 7~9层多层共挤吹塑薄膜生产线

金明还开发出7~9层多层共挤吹塑薄膜生产线。该生产线采用新型双混炼螺杆、强制进料机筒、中心供料系统、自动薄膜横向检测系统、自动薄膜横向厚度调节控制系统(自动风环)和精确控制薄膜层间厚度比例的连续称重定量上料系统、水平式薄膜旋转牵引系统、环保型空气式探头测厚仪、双光电自动中心纠偏装置、全自动双剖双收间隙收卷及薄膜张力控制和计算机集中控制系统等专利技术。可以生产阻隔性好、机械强度高、透明性好的对称与非对称结构的阻隔膜,阻隔层可达3层以上,为食品、农副产品、医疗、农药、化工、日用品、军工用品提供高阻隔、高性能的功能塑料包装材料。

五、国内BOPP薄膜专用料生产现状

1.国产BOPP薄膜专用料生产及应用情况

我国BOPP薄膜生产线均为引进装置,起初无论是普通光膜还是电工膜、热封膜等产品所用原料全部从国外进口。

随着我国聚丙烯工业的发展,多年来国内各石化企业陆续开发了一些均聚级BOPP薄膜专用树脂,主要生产单位有齐鲁石化、上海金山石化、扬子石化、洛阳石化、燕山石化、茂名石化等公司。其中有一定影响的品种有:扬子石化的F680B、上海金山石化的F280、燕山石化的F2400、齐鲁石化的T36F、洛阳石化的F300、茂名石化的F400等。燕山石化起初试产的BOPP专用料为引进牌号F300,产量很低,仅供该厂薄膜车间使用,后来经进一步研制开发和改进,牌号改为F2400,至目前止产品质量一直较稳定,在上海、浙江及华北地区有一定的应用量;扬子石化的F680B用于制造BOPP薄膜具有连续拉伸不断膜的特点,成膜率高,并已通过中石化总公司组织的鉴定,目前在江浙一带有应用,但量不大;上海金山石化的F280在生产BOPP薄膜时,最高拉伸速度曾达到292m/min,作为高速BOPP薄膜专用料于1997年通过了中石化总公司组织的鉴定,并被德国布鲁克纳公司推荐为该公司设备的第7种认可使用料,目前每年产量数万吨,用户主要集中在上海、浙江一带;齐鲁石化的T36F在拉伸过程中线速度可达180m/min,成膜率为97%。广州石化总厂薄膜厂曾使用T36F生产普通光膜,创造了252h不断膜的纪录,这是进口料也难以达到的效果,且制得的薄膜具有雾度低、静电小等优点。该产品早已通过了中石化总公司组织的鉴定,目前年产量达8万吨,在国内有一定的市场。国内BOPP薄膜专用料全为均聚级,基本上用于生产一般用途的光膜,BOPP薄膜生产中国产料的应用比例为20%,其余80%均为进口料。

2.国产BOPP专用料与进口BOPP

BOPP薄膜设备投资大,工艺水平高,生产条件苛刻,加之薄膜的多层次结构及系列化,对原料有极其严格的要求。从原料的加工性能方面比较,进口料熔体流动速率普遍比国产料高,熔点也较低,加工中塑化均匀,熔体流动平稳,而国产料熔体流动速率较低;从生产过程和产品质量比较,国产料的膜卷颜色较深,膜的表面有粘手感,不光滑,不能高速拉伸,而进口料膜卷颜色浅,膜的表面光滑,能高速拉伸。国产料杂质较多,灰分含量偏高,易引起熔体流动压力的波动,影响生产。

此外,国产料质量波动也很大,批次之间质量也常有差异,使用户难以掌握。国产料的包装形式与进口料也有差异,国产料普遍采用编织袋包装,每包25kg,在运输过程中,极易被污染或吸潮,严重影响成膜率。而进口料的包装一般都很讲究,有在小包装外面再套一个大编织袋的,有在小包装外再用缠绕膜托盘包装的,这样既保证了原料的洁净度,又方便了运输。国产助剂目前也存在品种少、质量差的现象,不能满足BOPP薄膜生产的需要。

六、国内BOPP薄膜需求预测

随着国民经济的不断发展,人民生活水平日益提高,国内对BOPP薄膜的需求量也将不断增加。2005年我国对BOPP薄膜的年需求量为65万~68万吨,其中印刷复合用光膜为29万~30万吨、胶粘带和PVDC涂布用基膜5万~5.5万吨、珠光膜4.5万~5.5万吨、烟膜12.5万吨、电工膜1万吨、镀铝膜1万吨、其他专用膜1.5万吨,其中,国内只有48万吨的产量,其余20万吨膜全部要靠进口。预计到2016年,我国BOPP薄膜的需求量为100万~120万吨,其中印刷复合用光膜需求量45万~50万吨、胶粘带和PVDC涂布用基膜15万~20万吨、珠光膜12万~25万吨、烟膜20万~30万吨、电工膜3万~4万吨、镀铝膜4.5万吨、其他专用膜3万~5万吨。目前国内对BOPP薄膜的需求量进一步提高到80万~85万吨,其中印刷复合用光膜38万~40万吨、胶粘带和PVDC涂布用基膜10万吨、珠光膜8万~12万吨、烟膜12万~15万吨、电工膜2.5万~3.0万吨、镀铝膜3万~3.5万吨、其他专用膜2万~3.2万吨。双向拉伸技术普遍被应用于日常包装,如食品、消费品等。另外,发展得比较快的应用领域为用于隔水汽、隔氧和隔味的阻隔膜(用作下一步镀膜的PA或EVOH)。同时,标签及薄膜的应用亦将日趋普遍。电容器薄膜是未来BOPP薄膜用量新的增长点,2014年BOPP电容器薄膜市场需求量将达到8.2万吨。过去15年,国内电容器用聚丙烯薄膜需求量从0.6万吨/年发展到2010年5.6万吨,2011~2013年中国电容器用聚丙烯薄膜需求量保持7.9%复合增长率,到2015年中国电容器用聚丙烯薄膜的需求量将会达到10万吨,而截至目前,国内前五大企业总产能只有6万吨左右,处于供不应求状态。预计全球包装薄膜需求仍会持续增长,增速为每年5%~7%。代替品(如纸张代替品)或新市场(如生物可降解薄膜)在全球薄膜包装市场都具有光明的前途。固然薄膜供过于求对于薄膜厂家来说还是一个挑战,但是正在进行中的投资计划几乎遍布在全球每一大洲。

总之,随着我国食品、医药、烟草、电子电器和印刷业的发展,国内对BOPP薄膜的需求量将不断增加,同时对其产品质量也将提出更高的要求。目前国内BOPP薄膜专用料仍有80%依赖进口,有许多专用膜也仍需进口,石化企业应加快BOPP薄膜专用料的研究开发,努力提高产品质量,扩大生产规模,生产出适合于各种应用领域的BOPP薄膜专用料,同时要做好产品的技术咨询和售后服务等方面的工作,以便不断改进产品质量,缩小与世界先进水平的差距,使我国BOPP薄膜产品质量赶上或超过世界先进水平。