一堆零散的商品,经过缠绕膜几层包裹,就变成了一个坚固的整体。这看似简单的包装技术,却引发了工业物流领域的巨大变革。
在现代物流和工业包装领域,缠绕膜(又称拉伸膜)已成为不可或缺的重要材料。这种表面具有粘性、延伸性和回弹性的塑料薄膜,通过拉伸缠绕的方法,能够在常温下对商品进行包装,无需加热即可紧密包裹货物。
缠绕膜的应用极大地提高了工业包装的效率,降低了成本,并减少了运输过程中的损失。但这一切是何时开始的呢?
01 国际起源,欧美开创包装新纪元
缠绕膜的技术开发利用始于20世纪70年代的欧美发达国家。这种包装技术最初是由收缩包装发展而来的创新解决方案。
在缠绕膜出现之前,收缩包装在1936年就已经开始采用。当时在德法国境线上,为法军将士运输的肉食就采用了收缩包装技术。
随着技术进步,1948年使用特殊“萨纶薄膜”的收缩包装技术在美国研制成功,发展成为W•R•古雷斯公司开发的“低温包装法”。
收缩包装最初是为了防止冷冻鸡肉脱水和冻伤变质而采用的一种保护性包装,后来被广泛用于保存肉食、奶酪、新鲜肉类和蛋黄酱等食品包装。
直到1963年,为了保持浅盘包装的新鲜肉食品质与色泽,美国开始研制拉伸包装。最早是FWC公司开发的聚氯乙烯系的伸缩薄膜,满足了当时对更高效、更经济包装方式的需求。
02 技术演进,从PVC到PE的材料革命
国内缠绕膜最早以PVC为基材,DOA为增塑剂兼起自粘作用生产PVC缠绕膜。然而,由于环保问题、成本高(相对PE比重大,单位包装面积少)、拉伸性差等原因,当1994~1995年国内开始生产PE拉伸膜时,PVC缠绕膜逐步被淘汰。
PE拉伸膜先是以EVA为自粘材料,但其成本高,又有味道,后发展用PIB、VLDPE为自粘材料,基材现在以LLDPE为主,包括C4、C6、C8及茂金属PE(MPE)。
材料创新极大地改善了缠绕膜的性能。随着材料共聚单体C原子个数的增加,支链长度增加,结晶度降低,生成的共聚物“缠绕或扭结”效应增加,从而提高了伸长率、穿刺强度及撕裂强度。
03 中国发展,从引入到普及的历程
中国是从20世纪80年代末开始发展拉伸缠绕薄膜和拉伸缠绕包装设备的。随着20世纪90年代初中国经济的快速发展,缠绕膜得到推广应用,需求增长迅速。
从80年代末开始,随着工业经济的迅速发展,缠绕膜包装行业开始进入中国。为了节省劳动和物料,降低包装成本,减少运输损失,提高物流效率,缠绕膜与包装设备几乎同时进入国内市场,并获得了较快的发展。
2000年起,国内开始大量生产LLDPE缠绕膜,标志着中国缠绕膜产业进入了规模化生产阶段。如今,国内生产缠绕膜的厂家有150多家,总能力在180kt以上。
04 应用扩展,从单一到多元的领域拓展
缠绕膜的应用范围很广,主要包括工业包装(如家电、机械、化学品、建材等)、农业包装(如玉米秸杆、苜蓿等青贮饲料)、家用和超市用包装(食品、水果、蔬菜等保鲜)等。
缠绕膜主要是与托盘配合使用,对零散商品进行整集包装,代替小型集装箱。由于它可降低批量货物运输包装成本30%以上,因而被广泛应用于五金、矿产、化工、医药、食品、机械等多种产品的整集包装上。
在仓库贮存领域,国外也较多地利用拉伸缠绕膜托盘包装进行立体贮运,以节省空间和占地。随着应用领域的扩大,拉伸膜的用量必将大大增长,其市场潜力是不可估量的。
05 生产工艺,流延与吹塑的技术竞争
缠绕膜采用挤出工艺加工,其主要原料有聚氯乙烯(PVC)、低密度聚乙烯(PE-LD)、乙烯-酯酸乙烯共聚物(EVA)、线形低密度聚乙烯(PE-LLD)、聚丁二烯(PB)等具有黏弹性的高聚物。
目前国内主要采用PE-LLD、PE-LD等,以复合膜为主。主要生产工艺有两种,即流延工艺和吹塑工艺。
流延法生产由于流道长而窄,流动速度快,熔体温度范围一般控制在250℃~280℃,流延冷却辊的温度控制在20℃~30℃,收卷张力要低。
流延线生产具有厚薄均匀、透明度高等优点,可适用于高倍率预拉伸的要求。由于单层流延做不到单面粘,应用领域受到局限。
目前国内缠绕膜以三层共挤流延工艺生产为主,薄膜厚度20-50μm。而北美缠绕膜的标准为五层以上,已有九层设备投入工业生产,并且正在开发十一层和十四层的生产设备和技术。
06 技术特性,粘性与物理性能的控制
缠绕膜的技术特性主要包括粘性和物理机械性能两方面。良好的粘性使货物外面的包装膜层与层粘在一起使货物牢固。
粘性的获取方法主要有两种:一种是在高聚物里添加PIB或其母料;另一种是掺混VLDPE。PIB为半透明粘稠液体,直接添加需有专用设备或对设备进行改造,一般均采用PIB母料。
PIB的迁出有个过程,一般要三天,另外还受温度影响,气温高时粘性强;气温低时不太粘,经拉伸后粘性大大降低。也因此成品膜最好贮存在一定的温度范围内(建议贮存温度在15℃~25℃)。
对于物理机械性能,高的透明度有利于货物的识别;高的纵向伸长率有利于预拉伸,且节省材料消耗;良好的穿刺性能及横向撕裂强度允许薄膜在高拉伸倍率下遇到货物尖锐的角或边不断裂。
07 未来展望,多层化与绿色化趋势
随着技术进步,缠绕膜正朝着多层化方向发展。国内缠绕膜目前以三层共挤流延工艺生产为主,而北美缠绕膜的标准为五层以上,已有九层设备投入工业生产。
多层复合要比单层或少层好,在同样强度下可以降低薄膜厚度,既节约资源又降低成本。国内生产技术还有很大的提升空间。
环保也是缠绕膜发展的重要方向。采用进口线性聚乙烯LLDPE树脂及增粘剂特种助剂比例配方生产,能生产手用、阻力型机用、预拉伸型机用、防紫外线、抗静电和防锈等多功能缠绕膜。
PE缠绕膜是环保可回收材料,无味、无毒、可直接包装食品。这一特性使得它在食品包装领域的应用前景广阔。