B0PA薄膜在醫藥軟包裝中的應用
尼龍的化學名稱為聚己內酰胺,主要有兩個方面的應用:纖維和樹脂。目前,工業化生產的尼龍樹脂有尼龍6、尼龍11、尼龍12、共聚尼龍、聚芳基尼龍等,用于包裝方面主要是尼龍6樹脂,按其成膜方法分類有雙向拉伸薄膜、單向拉伸薄膜、未拉伸薄膜、共擠多層薄膜或干復合薄膜。
雙向拉伸尼龍(“Biaxially Oriented Polyamide”,簡稱BOPA)薄膜作為高阻隔性薄膜基材,目前正在成為繼BOPP、BOPET薄膜之后的拉伸薄膜家族中的第三大品種。
1 特性及應用
BOPA薄膜的耐穿刺強度、沖擊強度、摩擦強度、彎曲強度高,并且有較好的阻隔性。為克服聚己內酰胺材料易吸水、穩定性較差的缺點,通常采用與熱封性良好的基材薄膜復合使用,以提高性能價格比,改善吸水性能。
表1BOPA薄膜包裝應用
應用范圍 |
實例 |
復合結構舉例 |
蒸煮食品包裝 |
漢堡、米飯、液體湯料、豆漿、燒雞等 |
BOPA/EVA、BOPA/CPP |
冷凍食品包裝 |
海鮮、火腿、香腸、肉丸、蔬菜等 |
BOPA/PE |
普通食品包裝 |
精米、魚干、牛肉干、辣椒油、榨菜等 |
BOPA/PE |
化工產品、醫藥用品包裝 |
化妝品、洗滌劑、香波、吸氣劑、注射管、尿袋等 |
PET/AL/BOPA/PEBOPA/AL/PE |
機械、電子產品等包裝 |
電器元件、集成電路板等 |
金屬化膜、涂布 K-BOPA、金銀線、耐熱分離膜等 |
注:PE指聚乙烯膜,AL指鋁箔,K指涂覆,CPP指聚丙烯流延膜,PET指聚酯膜,EVA指醋酸乙烯膜。
BOPA薄膜主要用于食品包裝。對冷凍食品包裝,主要利用BOPA薄膜強度高、耐穿刺性好、耐寒性優的特性。對湯面液體調料包裝,主要利用其強度高、耐穿刺性好、特別耐油性筍,主要是使用PA6材料,而要求溫度較高時則零用尼龍66材料。對耐蒸煮食品包裝,主要利用其耐油、耐熱、氣體阻隔性好,具有耐穿刺性等特點。此外,BOPA薄膜還廣泛應用于醫療、化妝品和機械、電子等一般工業包裝領域。
2 市場分析
BOPA薄膜的研制開發始于20世紀70年代,目前世界BOPA薄膜的生產能力約13萬t/a,生產企業主要在日本,包括:三菱、宇部、旭化成、尤尼吉可、帝人等公司。此外,還有美國、英國、德國、韓國、中國等少數幾個國家生產。
目前,全球BOPA薄膜年消費量在11萬t到13萬t之間。日本和歐洲消費量均4萬t左右,亞洲其他國家和地區消費量不足3萬t。亞洲市場需求非常強勁,在其帶動下,今后幾年內全球對BOPA薄膜的年需求量增長率預計會在10%左右。
世界BOPA薄膜80%以上用于食品包裝,主要用于蒸煮食品、冷凍真空食品、鮮肉、奶酪、香味食品及蓋材等。而且BOPA用于食品復合包裝是一種發展趨勢。市場調查公司PCIFilms的研究報告指出,由于市場需求強勁且利潤豐厚,近期BOPA薄膜投資過度,到2007年產能將增至257/t/a,到2008-2009年全球BOPA薄膜供求基本平衡。
我國復合薄膜生產始于20世紀80年代后期,相繼引進了幾十條復合薄膜生產線,部分企業采用進口BOPA薄膜生產尼龍復合包裝材料。直到1993年,廣東佛山東方包裝材料有限公司從日本引進了兩套3000t/a BOPA薄膜線,才結束了我國BOPA薄膜全部依靠進口的局面,但BOPA薄膜用樹脂主要依靠進口。至2003年底,我國僅有佛山東方包裝材料公司一家生產BOPA薄膜。
由于市場需求強勁,而且尼龍薄膜利潤相對較高,因此近兩年許多廠家將目光關注在投資BOPA薄膜項目上,2004年以來相繼有十余家企業計劃投資上馬BOPA薄膜項目。到2005年6月為止,已知的已建城的BOPA薄膜生產線共有7條,生產能力共計3.1萬t/a,全部為引進技術。主要生產企業有佛山塑料集團股份有限公司東方分公司、廈門長華塑業有限公司、湛江開發區明和塑膠有限公司、金田集團塑業有限公司等。預計到2006年初還有1萬t/a以上的能力投產。此外黑龍江、浙江、江蘇等地的一些企業也計劃進入該市場。
到目前為止,國內對BOPA薄膜已形成1.6萬—2萬t/a的市場需求,市場前景十分看好,未來幾年需求增長較快。但隨著一批BOPA生產線的建成,幾年后市場競爭將會日趨激烈。
3 生產技術及設備
BOPA薄膜的加工方法有平膜法和管膜法兩大類。平膜法又包括同步拉伸法、異步拉伸法。管膜法又稱吹塑法。目前,同步拉伸法、異步拉伸法較具有競爭力。二者各有優缺點,而且異步拉伸法是普遍使用的方法,投資較低。同步拉伸法較先進,但投資較高。生產過程基本包括:熔融、冷卻、拉伸、熱定型、卷曲、包裝等。
尼龍(BOPA)薄膜制造設備與技術一直為發達國家所壟斷,生產線供應商主要有德國布魯克納的(Bruckner)公司、法國DMT公司、日本三菱重工等。至今我國雙向拉伸設備及生產線仍以引進為主,近年有西安航空發動機公司;桂林電器研究所、汕頭遠東設備公司等少數企業涉足該領域,制造了比較適用于中小企業生產的設備,但與世界先進水平相比還有一定差距。
4 尼龍樹脂專用料
BOPA薄膜生產對尼龍樹脂基料要求較高,主要包括:(1)樹脂基料的相對粘度為3.3-3.7,粘度過高帶來加工難度,過低將導致拉伸破裂;(2)尼龍切片相對分子質量分布均勻,切片相對偏差盡可能小,確保分子作用力均勻;(3)環狀低聚物、凝膠粒子含量盡可能少,以消除下游加工中的分散相,防止雙向拉伸破膜及拉伸后的色眼和斑點;(4)尼龍冷卻固化的過程中極易生成球晶,如晶粒偏大,拉膜時易撕裂。
目前我國尼龍6和尼龍66樹脂生產廠有20余家,生產能力萬噸級以上的企業只有中國神馬集團和廣東新會美達公司等少數幾家企業,千噸級以上的企業有十幾家。由于產不足需,近年進口量在10萬-20萬t/a之間。目前,我國尼龍樹脂主要用于汽車工業、機械工業、電器工業等制造元器部件,而用于薄膜領域仍占極少數。這其中一個重要的原因是,缺乏用于生產薄膜尤其是雙向拉伸薄膜的專用樹脂。有報道稱,岳陽石油化工總廠成功開發了雙向拉伸用高粘度尼龍專用料合成技術,并生產出性能優良的包裝膜用尼龍專用料。
5 發展建議
BOPA薄膜是一種有前景的新型高檔包裝材料,廣泛應用于食品、醫療、化妝品和機械電子包裝領域,特別適合于冷凍包裝、真空包裝和蒸煮包裝,對食品的保鮮、保香遠遠大于常規包裝材料。市場前景十分看好,未來幾年需求增長較快。但隨著一批BOPA生產線的建成,幾年后市場競爭將會日趨激烈。因此,有意投資建設BOPA薄膜項目的企業應做好市場調查研究,避免一哄而上、盲目生產。
根據市場分析,并考慮塑料薄膜行業特點,單個企業的生產規模以1萬t/a為宜,共兩條生產線,單線能力5000t/a左右。
BOPA薄膜生產難度較大,原料及加工技術目前掌握在日本、德國等國外少數廠家手中。并且這些公司大多已經在國內外申請了生產專利,因此在我國建設該項目,一般需要引進技術和設備。
樹脂生產與加工應用的發展是相輔相承的,目前我國尼龍樹脂(尤其專用料)、薄膜加工這兩方面均亟待發展。借鑒國外企業的生產經驗,建設從聚合原料到膜的一體化企業,將有助于保證膜的加工質量穩定性及膜的功能開發,并可獲得良好的經濟效益。
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