塑料工業(yè)的發(fā)展為商品帶來了廉價(jià)、物美的包裝,但大量使用不可再生石油資源生產(chǎn)的塑料制品給人類也帶來了嚴(yán)重的資源短缺和環(huán)境污染等問題。聚乳酸膜(BOPLA)的出現(xiàn)為解決上述問題提供了有效的手段。 聚乳酸(PCA)是以淀粉發(fā)酵得到的乳酸為基本原料制備而成的一種環(huán)境友好材料,它不僅具有良好的物理性能,還具有良好的生物相容性和降解性能,在堆肥條件下2~3月內(nèi)即可完全分解,并且原料來源于可再生植物。 盡管PLA優(yōu)勢明顯,但由于耐熱溫度太低(軟化點(diǎn)55℃),限制了其使用和發(fā)展。為提高PLA的耐溫性,人們嘗試了多種方法(如摻混淀粉或其他塑料等)進(jìn)行改性,但效果均不理想。經(jīng)過雙向拉伸并熱定型的PLA膜耐熱溫度可提高到100℃,強(qiáng)度、韌性明顯改,故雙向拉伸是改善PLA材料應(yīng)用特性的最佳方法之一。 優(yōu)異的性能特點(diǎn)及應(yīng)用趨向 上?;S有限公司生產(chǎn)的BOPLA膜除耐溫性能不如PET外,其他性能都接近甚至優(yōu)于PET(如光學(xué)特性、可熱封性等),已完全達(dá)到一般包裝用膜的性能要求。深入了解BOPLA膜的特性,將有助于拓展其領(lǐng)域應(yīng)用。BOPLA膜與BOPET膜常規(guī)性能指標(biāo)對照見表1。 表1BOPLA膜與BOPET膜常規(guī)性能指標(biāo)對照表% 項(xiàng)目BOPLABOPET測試方法 抗拉強(qiáng)度/MPaMD135160DIN53455 TD150160 斷裂伸長率MD105100DIN53455 TD9590 透光率9288ASTMD1003 霧度0.52ASTMD1003 光澤度≥110≥110ASTMD2457 熱收縮率MD52.5100℃1min(PLA) TD50.515℃15min(PET) 表面張力/mN·m-13838ASTMD1894 注:MD指縱向,TD指橫向 1.折疊形狀穩(wěn)固性 BOPLA膜比其他通用塑料有更好的折痕形態(tài)的固定性(見圖1),其測定的折痕維持角超過90°,因此在150~300um厚度范圍的BOPLA膜適用于制作包裝折疊盒。 2.扭結(jié)保持性 BOPLA膜在扭轉(zhuǎn)形態(tài)保持性方面也有出色的表現(xiàn)(見圖2),其360°扭結(jié)釋放保持角數(shù)值為277°,僅次于玻璃紙,但比PET、PP等都好得多。故20~50um較薄的BOPLA膜完全可以取代PET等其他不能降解的塑料扭結(jié)包裝用膜。 3.光學(xué)特性 BOPLA膜透光率高,霧度極低;表面光澤度也非常好。因此用BOPLA膜金屬電鍍或加工透明涂層產(chǎn)品會(huì)比通用塑料更加光彩、明亮。 4.印刷性 BOPLA是強(qiáng)極性材料,對印刷油墨電鍍涂層的附著力比經(jīng)電暈處理過的PET膜好;且由于其透明度高、霧度極小,里印畫面的色彩、層次感極佳。 5.熱封性能 通過對雙向拉伸取向及定型工藝的調(diào)整,可以控制BOPLA膜的可熱封溫度在70~160℃。上海化工廠有限公司進(jìn)行多次試驗(yàn),用BOPLA膜熱封制成的小袋可以裝液體;薄膜熱封切袋制成鮮花護(hù)套;直接與紙盒或信封熱壓封貼窗口膜無需涂膠。 6.阻隔性 BOPLA膜不僅在阻氣方面的性能優(yōu)于常規(guī)塑料PP以及PE,而且在耐油、氣味阻隔方面表現(xiàn)較好,可滿足常規(guī)包裝的要求。 7.熱收縮性 采用特別的PLA原料樹脂制造的熱收縮膜與其他收縮膜性能指標(biāo)對照(見表2),發(fā)現(xiàn)PLA熱縮膜綜合性能較好,且霧度極小,適合作熱收縮膜。 表2PLA原料樹脂制造的熱收縮膜與其他收縮膜性能指標(biāo)對照% 霧度斷裂伸長率熱收縮率(100℃,5min) MD/TDMD/TD 高透明PLA0.63/437/70 高抗沖PLA7.2110/588/68 OPS(拉伸PS)6.0109/606/72 PETG(改性PET)5.0418/582.5/62.5 PVC194/436.5/56.5 8.耐溫性 PLA膜的耐溫特性可以說是它最弱的一項(xiàng),通過雙向拉伸和熱定型處理,上?;S有限公司試制出熱收縮率≤1%(100℃,1min)的膜,可完全滿足常規(guī)加工的要求。該公司用水性涂料對BOPLA膜進(jìn)行涂布加工,試制結(jié)果證明,在工藝受控條件下BOPLA適用于包括用水性涂料在內(nèi)的多種涂料的涂布加工。 發(fā)展前景看好 PLA在通過雙向拉伸定型后消除了自身的致命弱點(diǎn),還完整地展現(xiàn)出除可生物降解之外的其他特有的性能優(yōu)點(diǎn),這無疑為產(chǎn)品的應(yīng)用打開了一扇通往塑料包裝市場的大門。 ◆薄型膜(100um以下) 利用BOPLA的扭結(jié)保持性、易印刷性、高透明和高亮光以及可熱封等優(yōu)良特性,在鍍鋁、彩印、熱復(fù)合膜;糖果、肉脯扭結(jié)包裝膜以及各種食品、辦公文具、衛(wèi)生洗滌用品等一次性包裝套、袋方面獲得廣泛的應(yīng)用空間。 ◆厚型膜(150~500um) 優(yōu)異的折疊穩(wěn)固性和透明性是BOPLA膜的優(yōu)勢,200um左右的BOPLA膜片是高檔透明折疊盒用材的首選。而經(jīng)過適當(dāng)拉伸的厚片提高了片材的韌性和耐溫,應(yīng)用于食品熱壓、塑成型的電信電話卡、包裝容器及一次性餐盒等其前景光明。 總之,雙向拉伸是改善PLA應(yīng)用特性的有效方法,隨著PLA原料價(jià)格及加工費(fèi)用與傳統(tǒng)塑料的逐步接近,使用BOPLA的健康、環(huán)保包裝也勢必為大眾所接受和喜愛。
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