BOPP 具有質輕、無毒、防潮、機械強度高、尺寸穩定性好、印刷性能良好、抗撕裂性佳、透明性好等優點，是一種重要的軟包裝材料。廣泛應用於食品包裝，如糖果、香菸、茶葉、果汁、牛奶等，電容膜是 PP 薄膜製品中消耗量最大的項目之一，因此 PP 在工業界延伸薄膜的原料比例中，佔有較大的比例（圖一）。目前 BOPP 最大生產消費國家為中國、日本、南韓、台灣等，國內生產BOPP大廠目前為南亞（年產 135千噸，中國 75千噸）、炎洲（兩岸 BOPP 產線共 7條，其中台灣 4條 BOPP 產線合計月產 98.4 千噸；中國 3條月產 6千噸）、寶燕等。國際上主要為 Jindal Poly Films、Tahgleef、Treofan 等。在 2011 年時延伸聚丙烯薄膜有超過一半的全球使用量，據 AMI Consulting 統計，BOPP薄膜在 2006 年持續成長，估計將以每年 6.6%成長率 8.3萬噸的產值（圖二）。
圖二、BOPP全球消費成長量
BOPP功能性薄膜技術及應用
2. BOPP薄膜技術原理
由於聚丙烯是一種半結晶性聚合物，在 BOPP 薄膜的加工過程中，力、熱、電場等的作用下，使薄膜經歷了複雜的取向和結晶的變化。 BOPP 薄膜光學性能、力學性能受到聚集態結構中的取向和結晶決定性影響，因此可以透過技術的調整，控制 BOPP 薄膜生產過程中的取向和結晶是改善產品品質、提高產品等級的關鍵。
生產 BOPP 薄膜時，高分子取向主要發生於縱向和橫向拉伸的過程中。經過縱向拉伸後，高分子鏈單軸呈現縱向取向，其縱向機械性能大幅提升；進一步橫向拉伸，高分子呈現雙軸取向特性。透過雙方向分子鏈的取向，可以使高分子對拉伸方向規則排列，產生均向晶核，可以提高晶片間連結鏈段，提升材料密度與強度（表一）。一般 BOPP 拉伸操作溫度在玻璃化轉變溫度(Tg)和熔融溫度(Tm)之間，表二為一般產線常設定之延伸溫度。產線上會先將聚丙烯樹脂融熔壓出，再延著機械方向(Machine Direction; MD)進行延伸，然後針對垂直機械方向( Transmachine Direction; TD )。圖三為BOPP非同步雙向拉伸基本流程，圖四為 BOPP薄膜非同步雙向拉生產線示意圖。
BOPP拉伸行為對結構之影響
工研院材化所利用實驗室級押出膜( Cast Film )針對批次式雙軸延伸機進行不同延伸程度下，聚丙烯薄膜微結構的影響和變化分析。首先經由流變分析作為押出參數的參考，獲得所需厚度前驅原膜後，於聚丙烯玻璃轉換溫度(Tg)至熔融溫度(Tm)之間設定定溫度下進行雙軸延伸。必須注意 PP最大結晶速率約在 0.85 Tm，拉伸中結晶度可能會劇烈增加，因此須避免選擇在最大結晶速率區間溫度進行拉伸。拉伸溫度最好設在結晶開始熔融、分子鏈能夠運動的溫度下進行拉伸，因此拉伸溫度大致設定在最大結晶速率溫度到熔點之間。
圖七、不同延伸條件下之BOPP SAXS散射值
薄膜中的PP結晶度和晶體尺寸對BOPP薄膜的機械強度及光學性能有重要影響。結晶度高則強度高、韌性低；而晶體尺寸小而均勻者，對於提高薄膜力學強度、耐磨性、耐熱性以及透明度和光澤度都有所幫助。圖六和圖七為經過不同比例拉伸之後，經由X光繞射儀進行小角度X光散射(Small-angle X-ray Scattering; SAXS)及廣角散射(Wide-angle X-ray Scattering; WAXS)分析，所獲得的不同延伸倍率之BOPP薄膜二維光譜圖……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文。
作者：蔡旻霏、龔丹誠/工研院材化所
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