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专题论述

BOPP薄膜的现状和发展趋势

发布时间:2022/11/22 16:22:04 来源:荣格塑料工业

随着包装行业快速发展,全球塑料薄膜市场规模正不断扩大,预计2022年-2026年的复合年增长率将达3%。随着塑料薄膜需求的不断增长,双向拉伸作为塑料薄膜的重要加工工艺之一也得到了极大促进,代表产品主要有BOPP、BOPET及BOPA。

我国是全球第二大包装大国,近年来BOPP薄膜行业发展迅猛,产量不断提高。据国家统计局数据显示,2021年,我国塑料薄膜总产量为1608.71万吨,其中BOPP薄膜产量达407.6万吨,占比25.34%。

BOPP薄膜是一种优良透明软包装材料,由聚丙烯颗粒经共挤形成片材后,再经纵横两个方向(MD与TD)的拉伸制作而成。

性能特点

通过对塑料薄膜的纵向和横向的机械拉伸,发生高聚物分子的定向,提高了高聚物分子的结晶度和结晶的细微化,从而大大提高双向拉伸膜的机械强度和透明度。一般来讲,聚合物结晶度提高,透明度会降低,但是,分子在拉伸过程结晶度提高的同时,结晶颗粒细微化,细微的结晶颗粒不能阻挡光线的穿透性,为此,透明度也能提高。另外BOPP薄膜具有质轻、无毒、无臭、防潮、使用范围广,以及性能稳定、生产高效节能等优势,并且总厚度降低,一般使用厚度为20-40μm,应用最广泛的为20μm。

双向拉伸示意图

BOPP双拉生产线实景图

BOPP薄膜的主要缺点是,分子定向丧失了热封性,为此,双向拉伸薄膜独立使用时不易封口,一般用作复合薄膜的外层薄膜。

生产工艺

BOPP薄膜的生产方法包括管膜法和平膜法两种。由于使用管膜法生产出的膜产品厚度均匀性差,生产效率低,且只能生产厚度20μm以上的膜,已逐渐被各大企业淘汰。而在平膜法中,又存在着同步双向拉伸法及逐步双向拉伸法之分。

无论是逐步双向拉伸或是同步双向拉伸,都是使用挤出机挤出PP粒料,熔体经狭长机头(T型口模)流延出厚膜(也可看作是片材),骤冷后在加热辊筒上加热到拉伸温度,然后先纵向(即沿着机器方向)快辊逐级拉伸,再使用夹具把边幅夹紧后,使夹具按倒八字形状逐渐横向拉伸,经定型温度下定型冷却后,电晕处理,分切成要求宽度后经卷取、包装出厂。目前逐步双向拉伸法以其技术成熟、生产效率高、适于大批量生产等优势,被多数企业采用。

◆纵向拉伸(MDO)

将来自流延机的厚片在纵向拉伸机组中加热到高弹态下进行一定倍数的纵向拉伸。纵向拉伸机由预热辊、拉伸辊、冷却辊、张力辊和橡胶压辊、红外加热管、加热机组以及驱动装置等组成。纵向拉伸通常为单点拉伸,也有多点拉伸,如两点或三点拉伸。纵拉比是通过慢拉辊与快拉辊之间的速度差产生的,一般为3.3-4倍。

◆ 横向拉伸(TDO)

横向拉伸机由拉幅机(类似于烘箱)、链夹和导轨、静压箱、链条张紧器、导轨宽度调节装置、开闭夹器、热风循环系统、润滑系统等组成。其作用是将经过纵向拉伸的薄膜在横拉机内分别通过预热、拉幅、热定型和冷却而完成薄膜的横向拉伸,横拉比给一般为3.5-4倍。

同步双向拉伸是同时在纵向和横向两个方向拉伸薄膜,可以用来生产不能使用逐步拉伸技术的塑料薄膜,如:尼龙6和聚乙烯醇等容易结晶的聚合物是不适宜于逐步双向拉伸的。同步工艺可以生产薄至1μm的超薄型薄膜,透明度、厚度均匀性、机械强度均较好。但此方式的产出率和拉伸力都受限,并且灵活性差。同步拉伸工艺的生产流水线价格很贵,是逐步拉伸工艺的2.5倍左右。

双拉设备的发展趋势是更快速及更宽线幅,因为其工厂效率和产量越高,单位能耗就越低,更能为可持续的薄膜生产保驾护航,而这些参数主要受到线速度和线宽的影响。迄今为止,BOPP薄膜生产速度的基准在600米/分左右。在10月下旬举行的行业盛会K展上,德国布鲁克纳(Brueckner)机械制造有限公司展示了运行速度显著提高的新概念生产线。

在双向拉伸薄膜生产线设备领域,布鲁克纳是一个无法回避的存在,目前全球已有超过800条布鲁克纳生产线投产运营,其中仅中国就有超过300条(中国是全球双拉线最多的国家),可以说所有国际著名薄膜制造商都位列布鲁克纳的客户名单之上。布鲁克纳的高产量BOPP、BOPET和BOPA薄膜拉伸生产线可提供业内最高的产能和生产力:工作宽度达10.4米,速度达600米/分,年产量超过6万吨,使薄膜制造商大幅降低了生产成本并提高竞争和盈利能力。

功能性薄膜是趋势

BOPP薄膜被广泛应用于服装、食品、医药、印刷、烟酒等包装材料领域,享有“包装皇后”的美誉,在塑料软包装业内地位举足轻重。BOPP薄膜应用之广、污染之低以及对森林自然资源的保护,使其成为比纸张和PVC更受消费者欢迎的包材;制造工艺简易可靠、价格合理又使它成为比BOPET薄膜和BOPA薄膜更为普遍使用的包材。BOPP膜可与其它特殊性能的材料复合以进一步提高或改善性能,常用的材料有PE膜、流延聚丙烯(CPP)膜、聚偏氯乙烯(PVDC)、铝膜等。从70年代起至今,BOPP产品种类一直在不断丰富,不断为我们的生活添彩。

表:功能性BOPP膜分类及应用领域分析

BOPP膜的市场包括两部分:普通型BOPP膜和功能性BOPP膜。前者作为一种印刷基材,具有轻盈透明、防潮抗氧、气密性好、韧性耐折、表面光滑等优点,主要用于印刷、复合、制袋以及胶带等领域。而后者是在传统薄膜制备过程中加入其它成分,或通过特殊技术加工而成的具有新功能的BOPP膜。例如,BOPP合成纸是以PP等树脂和无机填充物为主要原料,通过多层共挤及双向拉伸加工而成,同时具有塑料和纸的双重特征。按照用途不同,功能性BOPP薄膜可具体分为消光膜、防雾膜、烟膜以及电容器膜等。

随着使用量的不断增大,塑料软包装薄膜的减量化、可循环、可回收、可降解逐步引起了人们的重视,加上低端化薄膜的利润空间有限,这些因素都推动着塑料包装材料从通用性BOPP薄膜向着高性能、多功能、节能环保的BOPP薄膜方向发展,功能性BOPP膜有望成为市场的主流;其次,未来企业会逐渐将供应链延伸至下游涂布、覆膜、包装及印刷厂商,也可以一定程度延长产业链,增加企业产品附加值;同时,随着加工设备的高速化、宽幅化、智能化等不断进步带来的套色、贴标准确性等要求,促使功能性BOPP薄膜生产商具备提供设备调整、油墨物性、塑-塑或纸-塑复合、背胶等应用技术整体解决方案的综合服务能力。

功能性BOPP膜的用途非常广泛

在薄膜行业流行着这样一句老话:今天的特殊膜就是明天的普通膜。它反映的现实是,随着技术进步、成本降低、应用普及等因素,特殊膜有朝一日也会变成不再特殊的那一个,市场还会不断涌现出潜在的应用和新的特殊解决方案,从业者有必要认清这个商机与趋势,以求开拓和占领新市场,赢得未来。

中国BOPP薄膜市场现状

BOPP薄膜主要应用于食品工业和包装印刷领域,随着食品工业、包装印刷市场的快速增长,BOPP薄膜消费量也随之增长。根据不完全统计,截至2021年7月,中国BOPP膜行业已经拥有约60家企业和181条生产线,年总产量达667万吨,预计2020-2023这四年间可新增39条线,新增产能释放200万吨,到2023年国内BOPP总产能将达到864万吨左右。

各类食品包装

2020年,在中国BOPP薄膜的消费结构中,应用于食品包装的占比最大,占全部消费量的50%;随着近年快递物流的快速发展,胶带应用的需求较大,胶带应用占比为22%;服装包装应用的占比为12%;其他领域的应用占比为16%。

目前,我国BOPP薄膜生产多为普通薄膜,功能性薄膜则由于起步较晚、技术含量较高、建设周期较长等原因,国内企业产能布局较少,出现了供不应求的局面。因此整体来看,我国BOPP薄膜行业出现了结构性供需矛盾:传统薄膜供过于求,功能性薄膜供不应求。

挑战与机遇

从1974年至今,中国BOPP薄膜行业已经走过了近半个世纪的发展历程,从最初的几万吨产能、行业平均净利率达20-30%,到现在将近700万吨产能,这个发展过程可分为四个阶段:导入期、成长期、高速发展期和目前所处的充分竞争期,并且依然展现出可观的发展潜力。当然,中国BOPP薄膜行业不可避免地面临着一系列的挑战:

◆上游原料价格波动较大,严重依赖原油、气、煤等价格,造成行业业绩波动不可控,受制于人。

◆依旧是传统的原料依赖型加工业,单一原料占生产总成本比例高达80%,靠天吃饭,存在一定风险。研发等成本的比例有待提高,带给市场更多的高规格产品,不断提高利润空间,缩小成本,不被PP原料市场价格波动所影响,提高BOPP整体行业在下游产业链的议价能力。

可持续包装

◆双拉对设备高度依赖,单套进口产线的价格高达上亿元,主体生产设备严重依赖布鲁克纳等进口品牌,产能有限,交期(3-5年)和调试时间(一般超1年)过长,较大程度限制了议价空间和投产/扩建速度,容易被“卡脖子”。今年5月10日,由广东仕诚塑料机械有限公司投资创立的广东双拉智造科技有限公司开业投产,顾名思义,该公司专注于生产高技术、高附加值先进薄膜双向拉伸装备,预计明年初能交付产品给客户。广东双拉的成立,能否打破国外企业对该领域的垄断,解决关键技术“卡脖子”问题,值得我们期待。

◆行业整体研发力度不足,产品同质化严重,新产品、新工艺、新技术更多的是依靠设备的提升与优化。

◆智能化水平有限,依旧是劳动密集型产业定位,招工难,人员流动性大。

◆环保和循环经济是BOPP当前面对的最大问题,后端垃圾分类回收、科学再生循环利用、无毒焚烧处理是应对的主要手段和方向,而降解、厌氧等技术尚不能很快实现产品的环保价值。

展望未来,中国BOPP薄膜行业拥有着一些发展机遇:

◆包装产品的功能趋向更加细化,将孕育出更多的应用场景。

◆单一材料在实现包装功能性的同时,且易于分类和回收,实现塑料包装的闭环,因此“全PP”的BOPP成为塑料软包装的新宠,单一材料BOPP薄膜可以替代以前由不同材料制成的多层薄膜。

◆中国智能制造的飞速发展将推动BOPP行业的生产成本进一步降低。

◆工业互联网在中国的日臻成熟将有助于本行业的发展。

◆中国的基础研究和工程技术研究将促进产学研和金融的一体化发展,通过天使资金或创投资金帮助企业和研发机构绑定在一起,能做以前不敢做的事情。

◆现在的头部企业的发展更多依赖的是规模扩大,未来在技术、金融的赋能之下,将会出现龙头企业,其在研发、议价能力、社会影响力、产业链话语权拥有更大优势。

◆BOPP全产业链整合势在必行,大企业越来越多,有竞争优势的企业活下来,靠低价竞争的企业可能就会被淘汰,行业将沿一条健康的轨道运行。




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