尼龍膜加工製程與市場應用

刊登日期:2015/1/5
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尼龍薄膜( Nylon Film )由於具有很高的抗拉強度、韌性、耐穿刺性、耐磨損性及氣味阻隔性,並且對酸、鹼、油脂都有良好的抵抗性,所以應用層面十分廣泛,無論是單層的尼龍流延膜(Casting Film)、與其他塑料複合的多層機能膜(如表一)或是經由雙軸延伸薄膜( Biaxial-oriented Film ),都具有多種用途。例如高阻氣性的 Mitsubishi Nylon-MXD6 薄膜、低水分敏感性的 DuPontTM Selar® PA3426 薄膜,高韌性及耐熱性的 DuPontTM Dartek® O-401 Nylon 6,6 延伸膜等。

然而,自從 1968 年日本 Unitika公司成功開發雙軸延伸尼龍膜( BOPA )後,因其具有優異的氧氣阻隔性及機械強度,又保有尼龍膜的其他優點,旋即成為尼龍膜市場的最大宗產品(以日本為例,數年來 BOPA 占整體尼龍膜市場供給量超過九成,如表二及圖一),價格也較鑄膜或共押出膜高(表三)。BOPA 膜常被用於材料包裝,2013年全球尼龍膜市場供給量約為 53.4 萬噸,總值約為 18.13 億美元,其中用於包裝的市場便占了 43.5 萬噸,共 14.78 億美元(表四至表七)。

BOPA在整個雙軸延伸薄膜市場中占有全球產量第三強(圖二),僅次於 BOPP及 BOPET,具有巨大的市場產值。目前全球雙軸延伸尼龍薄膜的年產值超過 12億元。其中日本占有 3%~5% 的增長率,超過1億美元的需求量,歐洲成長率為 5%,約為 1.5億美元,且需求量也在穩定成長。而東南亞地區 BOPA薄膜市場需求量雖不高,但年增長率卻高達將近 20%,中國市場尼龍薄膜需求則以約 30% 的速度增長。由此可見,尼龍薄膜市場在亞洲地區正在大幅成長中,在亞洲地區尼龍薄膜需求量大幅增長的帶動下,未來全球之年成長率預估也將會在 10% 以上。


圖二、各種雙軸延伸薄膜之全球市場需求比例

而尼龍薄膜主要應用於四大領域,包括食品包裝、化學用品包裝、藥品包裝與電子材料包裝。一般而言,與其他高分子薄膜相比,BOPA 薄膜比 PE 或 BOPP 薄膜具有更高的耐磨及阻氣性,又因為沒有毒性,相較於 PVDC 薄膜,BOPA擁有環保方面的優勢,更適宜做為食品保鮮的材料,特別是冷凍食品、蒸煮食品與液體產品等強調高氣味阻隔性,且重視包裝材質強度的食品包裝,如圖三與圖四。


圖四、北美尼龍薄膜主要應用分布

雙軸延伸尼龍薄膜的製作與加工
雙軸延伸薄膜是指將高分子聚合物熔體通過具狹縫之模頭進行押出成片材或厚膜,接著在一定的溫度和速率下進行同步或異步的雙軸延伸,包含膜移動的機械方向( Machine Direction; MD )與垂直方向( Transverse Direction; TD ),並經過適當的冷卻、熱處理或表面加工(如塗佈、電暈處理)等特殊程序製成的薄膜。

相較於常見的流延膜, 在雙軸延伸薄膜的生產過程中,由於聚合物在 MD與 TD兩方向經過了一定的拉伸,使得分子鏈段的排列方式改變,因而造成延伸薄膜和未延伸薄膜的機械性質與結晶方向性有很大的差異。經過雙軸延伸的塑膠薄膜在模量( Modulus ) 與抗拉強度( Tensile Strength )上會明顯的增加,通常拉伸的薄膜會比未延伸的薄膜強度高 3~5倍。此外,延伸後的薄膜透明性、光澤度都會提高,而耐衝擊強度、耐彎曲性、耐寒及耐熱性會有明顯的增加,一般氣體與水氣的穿透率也會下降。薄膜製程上亦可經由雙軸延伸進一步降低膜的厚度而提高材料利用率與降低成本。

尼龍薄膜的濕度敏感性
相較於其他高分子薄膜,尼龍膜本身的
……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。

作者:黃弘仁、龔丹誠/工研院材化所
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