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双向拉伸聚乳酸膜PCA特性及应用

2021-08-18 来源:晋江市机械信息网

双向拉伸聚乳酸膜(PCA)特性及应用

塑料工业的发展为商品带来了廉价、物美的包装,但大量使用不可再生石油资源生产的塑料制品给人类也带来了严重的资源短缺和环境污染等问题。聚乳酸膜(BOPLA)的出现为解决上述问题提供了有效的手段。

聚乳酸(PCA)是以淀粉发酵得到的乳酸为基本原料制备而成的一种环境友好材料,它不仅具有良好的物理性能,还具有良好的生物相容性和降解性能,在堆肥条件下2~3月内即可完全分解,并且原料来源于可再生植物。

尽管PLA优势明显,但由于耐热温度太低(软化点55℃),限制了其使用和发展。为提高PLA的耐温性,人们尝试了多种方法(如掺混淀粉或其他塑料等)进行改性,但效果均不理想。经过双向拉伸并热定型的PLA膜耐热温度可提高到100℃,强度、韧性明显改,故双向拉伸是改善PLA材料应用特性的最佳方法之一。

优异的性能特点及应用趋向

上海化工厂有限公司生产的BOPLA膜除耐温性能不如PET外,其他性能都接近甚至优于PET(如光学特性、可热封性等),已完全达到一般包装用膜的性能要求。深入了解BOPLA膜的特性,将有助于拓展其领域应用。BOPLA膜与BOPET膜常规性能指标对照见表1。

表1 BOPLA膜与BOPET膜常规性能指标对照表 %

项目 BOPLA BOPET 测试方法

抗拉强度/MPa MD 135 160 DIN53455

TD 150 160

断裂伸长率 MD 105 100 DIN53455

TD 95 90

透光率 92 88 ASTMD1003

雾度 0.5 2 ASTMD1003

光泽度 ≥110 ≥110 ASTMD2457

热收缩率 MD 5 2.5 100℃1min(PLA)

TD 5 0.5 15℃15min(PET)

表面张力/mN·m-1 38 38 ASTMD1894

注:MD指纵向,TD指横向

1.折叠形状稳固性

BOPLA膜比其他通用塑料有更好的折痕形态的固定性,其测定的折痕维持角超过90°,因此在150~300um厚度范围的BOPLA膜适用于制作包装折叠盒。

2.扭结保持性

BOPLA膜在扭转形态保持性方面也有出色的表现,其360°扭结释放保持角数值为277°,仅次于玻璃纸,但比PET、PP等都好得多。故20~50um较薄的BOPLA膜完全可以取代PET等其他不能降解的塑料扭结包装用膜。

3.光学特性

BOPLA膜透光率高,雾度极低;表面光泽度也非常好。因此用BOPLA膜金属电镀或加工透明涂层产品会比通用塑料更加光彩、明亮。

4.印刷性

BOPLA是强极性材料,对印刷油墨电镀涂层的附着力比经电晕处理过的PET膜好;且由于其透明度高、雾度极小,里印画面的色彩、层次感极佳。

5.热封性能

通过对双向拉伸取向及定型工艺的调整,可以控制BOPLA膜的可热封温度在70~160℃。上海化工厂有限公司进行多次试验,用BOPLA膜热封制成的小袋可以装液体;薄膜热封切袋制成鲜花护套;直接与纸盒或信封热压封贴窗口膜无需涂胶。

6.阻隔性

s BOPLA膜不仅在阻气方面的性能优于常规塑料PP以及PE,而且在耐油、气味阻隔方面表现较好,可满足常规包装的要求。

7.热收缩性

采用特别的PLA原料树脂制造的热收缩膜与其他收缩膜性能指标对照(见表2),发现PLA热缩膜综合性能较好,且雾度极小,适合作热收缩膜。

表2 PLA原料树脂制造的热收缩膜与其他收缩膜性能指标对照 %

雾度 断裂伸长率 热收缩率(100℃,5min)

MD/TD MD/TD

高透明PLA 0.6 3/4 37/70

高抗冲PLA 7.2 110/58 8/68

OPS(拉伸PS) 6.0 109/60 6/72

PETG(改性PET) 5.0 418/58 2.5/62.5

PVC 194/43 6.5/56.5

8.耐温性

PLA膜的耐温特性可以说是它最弱的一项,通过双向拉伸和热定型处理,上海化工厂有限公司试制出热收缩率≤1%(100℃,1min)的膜,可完全满足常规加工的要求。该公司用水性涂料对BOPLA膜进行涂布加工,试制结果证明,在工艺受控条件下BOPLA适用于包括用水性涂料在内的多种涂料的涂布加工。

发展前景看好

PLA在通过双向拉伸定型后消除了自身的致命弱点,还完整地展现出除可生物降解之外的其他特有的性能优点,这无疑为产品的应用打开了一扇通往塑料包装市场的大门。

◆薄型膜(100um以下)

利用BOPLA的扭结保持性、易印刷性、高透明和高亮光以及可热封等优良特性,在镀铝、彩印、热复合膜;糖果、肉脯扭结包装膜以及各种食品、办公文具、卫生洗涤用品等一次性包装套、袋方面获得广泛的应用空间。

◆厚型膜(150~500um)

优异的折叠稳固性和透明性是BOPLA膜的优势,200um左右的BOPLA膜片是高档透明折叠盒用材的首选。而经过适当拉伸的厚片提高了片材的韧性和耐温,应用于食品热压、塑成型的电信电话卡、包装容器及一次性餐盒等其前景光明。

总之,双向拉伸是改善PLA应用特性的有效方法,随着PLA原料价格及加工费用与传统塑料的逐步接近,使用BOPLA的健康、环保包装也势必为大众所接受和喜爱。

来源: 广东包装

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