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塑料的新面貌——它是纸!

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发表于 2023-2-20 07:48:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
基于填充聚乙烯或聚丙烯薄膜的合成纸已经存在了几十年,但一直没有引起太大的轰动——直到最近。
基于填充聚乙烯或聚丙烯薄膜的合成纸已经存在了几十年,但一直没有引起太大的轰动——直到最近。“整个塑料行业的年增长率约为 4%,但合成纸的增长率是其两倍,达到 8%,”Advanced Polymers 总裁 Mickey Mishne 说,他是俄亥俄州麦地那的可印刷塑料顾问。由几家大型制作商长期保留的纸质吹制和流延电影现在正在吸引少数新玩家,以及大公司的产能扩张。

不过,要在这个利基市场取得成功并不容易。配制是一门魔法,尽管现成的色母粒现在更容易上手。此外,许多印刷商和加工商仍然对塑料比纤维素纸更高的成本和密度持谨慎态度。因此,尽管应用越来越多,塑料纸仍然很难卖。

合成纸的目标是高价利基市场,如饮料标签、餐厅菜单、驾照、食谱书、说明手册、地图和书皮。它的折叠、外观和触感就像优质纸张,只是它不会撕裂、刺破或吸水。它几乎可以使用任何传统的胶印或凹版印刷工艺进行印刷,但只能使用溶剂型油墨,除非它具有可以接受水性油墨的涂层或表面。

第一种名为 Ucar 的合成纸于 1960 年代末由 Union Carbide Corp. 推出。当今市场由少数拥有专有技术的大型全球企业主导,每家企业都生产独特的产品。然而,新泽西州加菲尔德 Hop Industries 的销售经理 Jack Smith 估计,全球整个合成纸市场可能不会超过 5 亿磅/年在休斯顿。史密斯的估计不包括替代纸张但实际上并不模仿其特性的塑料产品。(示例包括杜邦的 Tyvek 无纺布和 Van Leer 的 Valeron 交叉层压薄膜。)
刺激增长
近期合成纸的扩张以及新参与者和新产品的进入背后有几个因素。在欧洲,出于环保原因,合成纸正受益于取代 PVC 薄膜的驱动力。在美国,合成纸用于更耐用的应用,其高成本是合理的,例如菜单、地图、海报、游戏板和手册。在拉丁美洲,合成纸实际上比纤维素纸具有成本竞争力,因为后者的进口关税很高。

另一个因素是塑料标签,它越来越多地替代饮料和果汁瓶上的纸。多层纸袋和小袋也正在转变为塑料纸袋。在欧洲,一些用于宠物食品的多层纸袋已改用英国彼得伯勒的 Harrier Packaging 的合成纸,这是一家生产三层 HDPE 合成纸的初创公司。

介于传统塑料薄膜和高端合成纸之间的类纸薄膜也正在开发新的市场。真正的合成纸往往与纸张的所有特性相匹配——如亮白度、不透明度、水性油墨附着力、耐刮擦性、刚度、死褶特性、穿刺强度、低摩擦系数和更平衡的 MD/TD 强度。较新的纸状薄膜可能具有这些特性中的一些但并非全部——例如,它们可能可印刷但不如纸硬。

一个例子是 20 世纪 90 年代初期,航空快递信封从纸张转变为高度填充的单层薄膜,这些薄膜经过涂层以赋予纸张白度和不透明度,尽管它们仍然很容易与纸张区分开来。最近,位于俄亥俄州列克星敦的 Next Generation Films Inc. 以一种三层共挤吹塑薄膜进入了这个市场,这种薄膜的一侧是不透明的白色(得益于特殊的填料),另一侧是银色。据说该产品具有固有的成本优势,因为多层结构可以运行更宽的气泡和更薄、更坚固的薄膜。Next Generation 在 Hosokawa Alpine American 的设备上挤压它。



是什么阻碍了它
印刷商、加工商和最终用户对塑料纸的不熟悉以及不愿改变,仍然阻碍着这个市场的增长。另一个问题是合成纸每 1000 平方英寸的重量比纤维素纸重。“由于薄膜的重量,这是一个很难打入的市场,”位于马萨诸塞州黑弗里尔的 WBC Extrusion Products 副总裁 Bill Steen Sr. 说,该公司两年半前推出了一款产品,但在市场上仍处于半活跃状态。市场。吹膜和流延膜加工商正在探索多层结构以实现减薄,从而降低重量和成本。

除拉丁美洲外,其他地方合成纸的增长都受到价格的限制。十年前,它在美国的成本是纸张的四倍,现在 Advanced Polymer 的 Mishne 说这个比率已降至 3:1,对于某些产品而言,这一比例已降至 2:1。

除了更高的材料价格外,塑料纸的印刷成本也可能更高。“在印刷层面可能会出现更多的浪费和更高的墨水成本,”克利夫兰一家向印刷商销售薄膜加工商的 Grafix Plastics 总裁乔丹卡茨说。他的客户说在合成材料上打印速度较慢,而且薄膜比纸张更容易拉伸,这使得打印套准更加棘手。这些因素要求印刷商了解如何使用塑料网。不过,Katz 说:“每次我对合成纸感到沮丧时,我们都会收到另一份订单。每年我们都会做越来越多的。”



不透明度在坑里
配方知识和薄膜结构是克服成本、重量和印刷适性障碍的关键。虽然该领域有很多专利,但已知使用了几种不同的树脂和填料。有些纸状薄膜是单层的,有些则是三层共挤的。有些还依赖于表面涂层。

白度、不透明度和适印性都是通过使用典型水平为 20-30% 重量的无机填料实现的。填料本身有助于提高不透明度和油墨附着力,以及冲击强度和死褶性能,但它会降低穿刺强度并增加重量。

填料颗粒也会导致空化现象,或在薄膜中形成微观表面凹坑和空隙,从而截留油墨并增加白度和不透明度。当大量填充的薄膜被拉伸时,通过流延薄膜的轻微机器方向取向或通过在吹塑薄膜中吹出气泡,会发生空化。与传统的双轴取向相比,合成纸的拉伸比很小,但足以将树脂从矿物颗粒中拉开,形成散射光的微孔和容纳墨水的凹坑。空隙还可以帮助抵消填料的重量。

三大合成纸生产商都使用不同的填料。Teslin 产品部 位于俄亥俄州巴伯顿的 PPG Industries 公司使用 Hi-Sil,这是一种由 PPG 的另一个部门生产的吸附性沉淀二氧化硅。Yupo Corp. 是 Oji-Yuka Synthetic Paper Co.(Oji Paper 和 Mitsubishi Chemical 的合资企业)的子公司,使用云母。英国的 Arjobex 是 BP Amoco 和 Arjo Wiggins & Appleton Papers(威斯康星州阿普尔顿)的合资企业,使用碳酸钙。全部使用 TiO2 来增加不透明度。

伊利诺伊州富兰克林公园的 Transilwrap Co. 是规模较小的长期合成纸生产商之一,该公司在其 ProPrint 产品中使用了填充滑石粉的 PP,该产品用于立体声扬声器音盆。提供用于打印的白色版本。Transilwrap 使用 A. Schulman Inc. 的滑石粉/PP 化合物。

填料供应商 JM Huber Corp 指出,粒径会影响不透明度。在许多情况下,更细的颗粒会提高不透明度并减少对昂贵的二氧化钛的需求。Huber 还指出,对填料表面进行功能化可提高油墨附着力、冲击强度和平整度。

树脂的选择对合成纸的属性也起着重要作用。例如,PP 提供更好的抗撕裂性,而 HDPE 为制袋提供更好的挺度。通常需要 HDPE 来形成尖锐的死角。分熔 HDPE 是一种方法,但 HDPE 很脆,除非用高杆气泡吹制。英国的 Hanmere Polythene 使用分数 MI HDPE 制造 Hankraft 合成纸已有七年多的历史。

今天塑料纸的新手可以选择购买一些现成的配方知识。A. Schulman 提供一系列称为 Papermatch 的色母粒。它们八年前在欧洲推出,但仅仅三年前在美国推出 作为合成纸配方复杂程度的一个标志,Schulman 在其 Papermatch 浓缩物中结合了 6 到 10 种不同的矿物质、添加剂和树脂,这些浓缩物可以定制制作从仿白色证券纸到棕色牛皮纸的类纸薄膜。Papermatch 最初使用 MMW-HDPE 和 HMW-HDPE 载体,但现在也使用与低杆气泡工艺兼容的聚合物。Schulman 的一些最新配方可能含有高达 20% 的乙烯甲基丙烯酸共聚物。其他最近的等级针对多层流延薄膜。

共挤增加了更多的配方选择。Next Generation 总裁戴夫·弗雷卡 (Dave Frecka) 表示,多层薄膜可以让您混合成本较低的树脂,同时还能实现减薄。“我可以使用多达九种不同的树脂,包括廉价的丁烯线性低密度聚乙烯,”他说。

涂层是制作类纸薄膜的另一个变量。粘土涂层类似于应用于纸张的涂层,通常厚度为 5 微米,可以提高撕裂强度、耐刮擦性和水性油墨的适印性。纽约州 Ossining 的 Clear Cast Technologies 是使用此类涂层的早期参与者之一,该公司自 1987 年以来一直生产 Plastiprint 合成纸。Clear Cast 购买吹膜并涂上涂层。它为不同类型的合成纸使用四种基材:用于刚性类型的 HDPE 薄膜、用于柔性“纸”的专有 PE 混合物、用于室外的抗紫外线 HDPE 薄膜和用于室内的低成本 PE 薄膜。



三巨头展开
历史上,合成纸的大型生产商是纸张和树脂公司的合资企业。他们的技术分别在欧洲、日本、美国联合碳化物公司的技术经过不同的人手,现在属于Arjobex。它在美国、英国和法国的三个工厂生产 Polyart 合成纸。去年,Arjobex 将其位于北卡罗来纳州夏洛特的美国工厂的产能翻了一番,并开始向南美出口,那里合成纸和纤维素纸的价格相当。

Polyart 是在双螺杆挤出机上与 TiO2 和碳酸钙复合的 HDPE,通过平模和同时双轴取向直接挤出薄膜。使用 Black Clawson 的两个刮刀涂装站对轧材进行粘土涂装。Polyart 薄膜的厚度为 3.2 至 12 密耳。最近的发展旨在开发更厚和更白的薄膜。Arjobex 也即将推出其 15 年来首款新注册商标的合成纸产品。它应该在第一季度出现在欧洲,并在年中出现在美国。

Yupo Corp. 于 60 年代后期在日本推出了填充 PP 合成纸。Yupo 为 Kimberly Clark 制作了 Kimdura 名称。两年前,Yupo 在弗吉尼亚州切萨皮克开设了一家美国工厂,并开始以自己的名义为不同的市场生产相同的产品。

PPG 的 Teslin 产品部门。1987年开始生产合成纸,几年后增加了第二条生产线,今年正在安装第三条生产线。Teslin 使用 PE 和透明矿物油的混合物,高度填充沉淀二氧化硅。将这种混合物压延,然后在压延后提取油,留下蜂窝状的多孔结构。孔隙率使 Teslin 无需任何额外处理即可使用水基或溶剂型墨水进行打印,因为墨水会渗入孔隙中。

据说 Teslin 是唯一可用于激光复印机的聚烯烃基合成纸。像 Yupo 和 Arjobex 这样的定向薄膜在暴露于用于融合激光碳粉的 375-475 F 热量时会收缩。Teslin 现在正在将一种用于喷墨打印的新型涂层材料商业化。

孔隙率会降低薄膜密度,因此一张 Teslin 的基重比其他合成材料低,刚度也低。孔隙率还使 Teslin 在用于驾驶执照和其他身份证的防篡改薄膜中占有一席之地。当 Teslin 与另一层薄膜层压时,第二层薄膜会进入 Teslin 孔隙,因此任何分层尝试都会将基材拉开。
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发表于 2023-2-20 07:49:05 | 显示全部楼层
学习了,不错,讲的太有道理了
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发表于 2023-2-20 07:50:22 | 显示全部楼层
好好 学习了 确实不错
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发表于 2023-2-20 08:01:45 | 显示全部楼层
看帖回帖是美德!
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发表于 2023-2-20 08:03:44 | 显示全部楼层
找到好贴不容易,我顶你了,谢了
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发表于 2023-2-20 08:05:32 | 显示全部楼层
写的真的很不错
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发表于 2023-2-20 08:07:53 | 显示全部楼层
我是来刷分的,嘿嘿

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