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中國多層共擠流延聚乙烯(CPE)包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢的研究

2018-11-14 10:02韋麗明
塑料包裝 2018年5期
關(guān)鍵詞:薄膜

韋麗明

(上海若祎新材料科技有限公司)

一、前言

流延薄膜設(shè)備及生產(chǎn)工藝自80年代引進中國,最初翻譯為流涎薄膜(casting film)。流涎是一種塑料成型技術(shù),將高分子聚合物的溶液或高分子聚合物的熔體通過刮刀或模頭直接在鋼帶和鋼輥上鋪展成型的成為一定厚度未取向薄膜,分為溶劑流涎和熔融流涎。熔融流涎法可以用來生產(chǎn)聚烯烴流涎薄膜,PA流涎膜等[1],亦可生產(chǎn)PET流涎薄膜,PVC流涎薄膜。流涎產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,亦將“流涎”薄膜習(xí)慣稱為“流延”薄膜。以熔融共擠出流延法生產(chǎn)的聚乙烯(casting polyethylene,簡稱為CPE)薄膜,根據(jù)用途可分為CPE軟包裝復(fù)合用包裝薄膜,CPE纏繞膜、CPE透氣膜、CPE電子保護膜等。

多層共擠流延聚乙烯(CPE)包裝薄膜是指以聚乙烯為主要原料,根據(jù)功能性需求,配以一定比例的改性母料、茂金屬及其它材料,經(jīng)由一個或多個擠出機熔融共擠出流延、無或單向微拉伸方法制造而成的平擠薄膜[2],由于材質(zhì)問題未處理的CPE薄膜表面張力較弱,通常需經(jīng)過在線表面處理(通常是電暈處理)以增強薄膜表面張力,可以用于彩印、復(fù)合、鍍鋁等深加工,廣泛應(yīng)用于食品、日用化妝品、工業(yè)品等包裝用途。CPE包裝薄膜研發(fā)最早可追溯到2003年左右,經(jīng)過業(yè)界精英們十余年的探索,行業(yè)在設(shè)備、工藝、原料創(chuàng)新中得到較快發(fā)展。2017年是CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)提速發(fā)展的拐點年,中國石化鎮(zhèn)海煉化成功研發(fā)出CPE包裝薄膜專用線性料并于5月推向市場,助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前中國已是全球CPE包裝薄膜制造大國,總產(chǎn)能約30.34萬噸,居世界第一。

二、中國CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

1.發(fā)展歷程

我國流涎薄膜產(chǎn)業(yè)起步較晚,80年代開始引進國外的單層聚丙烯流涎膜(CPP)生產(chǎn)設(shè)備,加工速度慢,薄膜品質(zhì)穩(wěn)定性差。進入90年代,中國從德國Reifenhauser、Barmag、Battenfeld、奧地利Lenging、日本三菱重工、日本制鋼所、日本摩登機械、意大利柯林斯Colines及道爾奇Dolci等國外知名公司引進了多層共擠流涎膜生產(chǎn)線[3],寬幅在2~2.5m,2000年以來,引進更為先進生產(chǎn)線,寬幅4~4.5m,年生產(chǎn)能力一般都在5000~6000噸的三層共擠流延膜[4],流涎聚丙烯的技術(shù)水平躍上新臺階。2000年之后,國產(chǎn)化流涎設(shè)備制造技術(shù)得到突破性進展,設(shè)備廠家從最初的模仿部件制造,發(fā)展整套裝置全部國產(chǎn)化。中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)等石化企業(yè)研發(fā)、量產(chǎn)國產(chǎn)二元共聚原料(F800E和F800EDF等),薄膜企業(yè)對生產(chǎn)工藝的掌握趨于成熟,包裝產(chǎn)業(yè)鏈下游對流涎聚丙烯薄膜需求逐步上升,多重因素助推流涎聚丙烯薄膜產(chǎn)業(yè)大跨步發(fā)展。

通常,業(yè)內(nèi)人士習(xí)慣以2003年作為CPE包裝薄膜研發(fā)、量產(chǎn)的分水嶺。此前下游彩印復(fù)合企業(yè)所用的PE薄膜以擠出上吹管泡PE膜(PE Blown Film,簡稱PE吹膜)為主。隨著消費理念變化和下游應(yīng)用的發(fā)展,高速、環(huán)保、高透明高光澤型成為主流發(fā)展趨勢,PE吹膜無法滿足技術(shù)發(fā)展要求。CPP設(shè)備廠商開始研發(fā)設(shè)計CPE生產(chǎn)裝置[5],CPP膜企開始嘗試用CPP生產(chǎn)線生產(chǎn)CPE薄膜,但由于CPE原料配方較復(fù)雜,通常以LLDPE為主,LDPE及茂金屬LLDPE占一定比例,以及有防粘開口、爽滑助劑的影響因素在內(nèi),熔體流變行為變得更復(fù)雜。經(jīng)驗表明,CPE原料配方在CPP生產(chǎn)線上生產(chǎn),更容易出現(xiàn)降解、碳化,模唇線等品質(zhì)問題,并且生產(chǎn)效率變低。

經(jīng)過十余年的摸索,CPE專用設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)、薄膜生產(chǎn)工藝控制日趨成熟,并且由于CPE包裝薄膜具有透明度好,厚薄度偏差小,適合高速包裝機及無溶劑復(fù)合機等特性,薄膜性能優(yōu)勢、品質(zhì)穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高等較之PE吹膜的優(yōu)勢顯現(xiàn)出來,下游彩印復(fù)合企業(yè)逐漸接受CPE包裝薄膜取代PE吹膜。2015年末開始,產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸加速。2017年是CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)提速發(fā)展的拐點年,中國石化鎮(zhèn)海煉化成功研發(fā)出CPE包裝薄膜專用線性料并于5月推向市場[6],大大助推產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展[7]。

2.包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

截至2018年9月30日止,中國CPE包裝薄膜總產(chǎn)能約30.34萬噸;以全年330天計,全國產(chǎn)量約為設(shè)備設(shè)計總產(chǎn)能的35~40%,約10.62萬噸/年。

1)CPE包裝薄膜產(chǎn)能年份發(fā)展軌跡

CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以歸納為:十年磨一劍,產(chǎn)業(yè)將騰飛。

圖1 CPE包裝薄膜年份發(fā)展軌跡

2)CPE包裝薄膜產(chǎn)能分布

從分布區(qū)域來看,CPE包裝薄膜產(chǎn)能(以下簡稱產(chǎn)能)江浙滬、華中、徽閔、潮汕、京津冀五大區(qū)占比近80%。

圖2 CPE包裝薄膜產(chǎn)能分布圖

全國增速較快的是沿海區(qū)域,尤其是潮汕地區(qū)產(chǎn)能增速較快。潮汕地區(qū)的CPE包裝薄膜用途以食品包裝為主,部分企業(yè)在功能化細分市場研發(fā)力度大;福建地區(qū)的CPE包裝薄膜用途以紙巾、食品包裝為主,目前閔南、閔北發(fā)展較均衡。安徽地區(qū)的CPE包裝薄膜市場兩級分化,上市企業(yè)以生產(chǎn)高端薄膜產(chǎn)品為主,部分企業(yè)走與低價位PE吹膜競爭的中低端路線;上海地區(qū)因為成本較高,CPE包裝薄膜產(chǎn)能增長后繼乏力,今后產(chǎn)能增長區(qū)域主要是浙江、江蘇地區(qū),薄膜用途以食品、日化用品為主;華北區(qū)主要是河北省東光縣周邊產(chǎn)能增速較快,薄膜用途以食品、工業(yè)包裝為主。

市場兩級化,部分企業(yè)以高端產(chǎn)品為主,部分企業(yè)主要走與低價位PE吹膜競爭的中低端路線;華中地區(qū)以河南、湖北發(fā)展最快,但部分企業(yè)開機率不高,走與低價位PE吹膜競爭的中低端路線。

川渝地區(qū)因為小包裝食品消費量大,外省薄膜進入川渝的運輸成本高,造就了本地薄膜企業(yè)發(fā)展良好環(huán)境,CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早,實際產(chǎn)量占產(chǎn)能比例大。

東北地區(qū)CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展較南方晚,但是下游市場對PE薄膜需求量大,目前主要從京津冀地區(qū)、山東等地區(qū)購入CPE包裝薄膜??深A(yù)見東北地區(qū)的產(chǎn)能仍有較大的增長空間。

西北部地區(qū)(陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆、西藏)是產(chǎn)能凹地,但薄膜的需求亦逐年起量,目前主要從西南地區(qū)(成都、重慶),甚至華南、華東區(qū)購入。

3)CPE包裝薄膜生產(chǎn)線分布

生產(chǎn)線分布與產(chǎn)能分布情況大致相當,2015年之后安裝的生產(chǎn)線,寬幅大多在3.0m及以上,擠出量較大,產(chǎn)能高。2018—2019年,待安裝及正在洽談的生產(chǎn)線主要集中在潮汕、東北、江浙滬等地區(qū)。

圖3CPE包裝薄膜生產(chǎn)線分布圖

三、CPE包裝薄膜與常見的聚烯烴包裝薄膜特性比較

高分子聚合物的宏觀性能是由其微觀結(jié)構(gòu)決定的,結(jié)構(gòu)決定了聚合物的性能,也決定了制成品的性能及應(yīng)用。聚丙烯和聚乙烯是半結(jié)晶高聚物,許多宏觀力學(xué)性能都與結(jié)晶性能直接相關(guān)。薄膜生產(chǎn)工藝及原料配比,影響了結(jié)晶度和晶體尺寸,從而使薄膜有著不同的性能。

1.不同制膜工藝聚烯烴包裝薄膜特性比較

雙向拉伸工藝:經(jīng)過擠出機熔融塑化的高聚物熔體樹脂從衣架型模頭擠出成厚片,經(jīng)激冷輥或水浴快速冷卻可獲得細小球晶,從而獲得較高透明度。

再預(yù)熱到玻璃化溫度以上、熔點以下的適當溫度范圍內(nèi)(高彈態(tài)下),在外力作用下,先后沿縱向和橫向進行一定倍數(shù)的拉伸,從而使分子鏈或結(jié)晶面在平行于薄膜平面的方向上進行取向而有序排列,然后在拉緊狀態(tài)下進行熱定型,使取向的大分子結(jié)構(gòu)固定,冷卻定型及后續(xù)處理便可制得薄膜。雙向拉伸使聚合物中的高分子鏈沿作用力方向發(fā)生排列取向,薄膜的共同特點是拉伸強度高,彈性模量高,挺度高,透明性高,耐高溫性好,阻隔性得到增強。

上吹管泡法工藝:高聚物經(jīng)過擠出機熔融塑化后從模具中擠出,通入壓縮空氣將管泡吹脹,同時通過牽引輥夾緊進行高于口模流出速度的高速拉伸以獲得縱向取向。膜泡在風(fēng)冷卻環(huán)的冷風(fēng)及周圍空氣中冷卻下定型,最后進行卷取[8]。

擠出流延工藝:經(jīng)過擠出機熔融塑化的熔體樹脂從T型或衣架型模頭擠出,呈片狀流延至冷卻輥筒的輥面上,快速冷卻可獲得細小球晶,從而獲得較高透明度。膜片冷卻定型后,視功能性要求選擇括號內(nèi)不同的工藝流程:(加溫I)→無或微拉伸縱向牽引→測厚→(加溫II)→電暈處理→(冷卻定型)→(在線分切)→收卷。

下表比較同等厚度的雙向拉伸工藝、流延工藝、上吹管泡法工藝生產(chǎn)的透明薄膜特性:

表格1同樣厚度透明薄膜特性比較表

由于配方體系不一樣,生產(chǎn)工藝條件不一樣,各種薄膜性能測試值會有較大差異,表1的對比規(guī)律也會產(chǎn)生變化。

特別注意的是,在下游彩印、復(fù)合、固化后,復(fù)合薄膜通常會出現(xiàn)翹曲、卷邊。這主要是因為不同材質(zhì)的薄膜在受拉伸、受熱過程中收縮率不同而導(dǎo)致現(xiàn)象。復(fù)合薄膜卷邊會影響到包裝生產(chǎn)效率等。GB/T 21302《包裝用復(fù)合膜、袋》對卷邊、收縮率沒有明確規(guī)定,但在實際應(yīng)用中,下游加工企業(yè)要求卷邊越小越好。通常通過檢測熱收縮率(熱變形率)是表征薄膜在受熱情況下尺寸穩(wěn)定性,也即薄膜受熱變形的程度,亦可反映薄膜的耐溫性能。目前GB/T 4456《包裝用聚乙烯吹塑薄膜》、GB/T 27740《流延聚丙烯(CPP)薄膜》對熱收縮率的大小及測試方法沒有明確規(guī)定,GB/T10003《普通用途雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜》參考YC/T 266《煙用包裝膜》做出明確規(guī)定。下游加工企業(yè)測試熱收縮率溫度通常選擇80℃、120℃、135℃三檔。

2.CPE包裝薄膜與PE吹塑包裝薄膜特性對比

上吹管泡法生產(chǎn)PE薄膜,亦稱PE吹塑薄膜,譯自PE Blown Film。有時被稱為IPE薄膜,事實上,IPE是Injection PE簡稱,特指注射、注塑成型工藝,與上吹管泡法PE薄膜工藝不同。PE吹膜吹脹比與牽引比是生產(chǎn)控制要點,吹脹比是吹脹之后膜泡的直徑與未吹脹的管徑之間的比值,為薄膜的橫向膨脹倍數(shù),實際上是對薄膜進行橫向拉伸。吹脹比增大,從而使薄膜的橫向強度提高;牽引比是指薄膜的牽引速度與管環(huán)擠出速度之間的比值,牽引比是縱向的拉伸倍數(shù),使薄膜在引取方向上具有定向作用。牽引比增大,則縱向強度也會隨之提高,且薄膜的厚度變薄。拉伸會對塑料分子產(chǎn)生一定程度的排列取向作用,從而影響性能。流延法生產(chǎn)CPE包裝薄膜,制膜過程縱向無或微拉伸,橫向無拉伸,因此強度較拉伸膜低,橫向拉伸強度較縱向低。

相同條件(厚度、原料配比、層厚比等)下,CPE包裝薄膜與PE吹膜工藝及主要特性比較如下表:

工藝/性能 CPE包裝薄膜 PE吹塑包裝薄膜厚度控制 T型或衣架型模頭調(diào)節(jié),厚度均勻性好 旋轉(zhuǎn)式或共擠出復(fù)合模頭,管泡受牽引間隙、氣流、冷卻均勻性等影響大膜泡或厚片冷卻 貼激冷輥冷卻,冷卻速度快,球晶尺寸小 風(fēng)冷卻環(huán)空氣冷卻。冷卻速度慢,球晶尺寸大拉伸 調(diào)節(jié)模頭、輥之間位置和速差,縱向微或無拉伸;橫向無拉伸。調(diào)節(jié)牽引輥與口模流出速差獲得縱向拉伸,調(diào)節(jié)吹脹比獲得橫向拉伸生產(chǎn)效率及產(chǎn)能 高 低厚度均勻性 厚度均勻性好,偏差小 厚度均勻性差,偏差大起熱封溫度 低 高熱封強度 高 低抗沖擊性 高 低抗撕裂強度 高 低耐穿刺性 高 低耐低溫冷凍性 略好 略差霧度 低 高透明度 高 低光澤度(45°) 高 低拉伸強度 略低,橫向比縱向低 略高,縱橫向較均衡挺度 略低 略高防粘開口性 略差 略好表面耐磨花性 略差,兩者幾乎相當 略好,兩者幾乎相當

作為彩印復(fù)合袋內(nèi)層薄膜,CPE包裝薄膜和PE吹膜都有低起熱封溫度、高熱封強度、防粘開口性好、爽滑性好的要求。

熱封性能一般指起熱封溫度和熱封強度。起熱封溫度通常指PE薄膜熱封強度達到一定值時所需的加熱溫度,其作用是使熱封層加熱到一個比較理想的黏流態(tài)使熱封層相互粘合而達到熱封的目的[9]。熱封過程的微觀表現(xiàn)為當兩種相容的高聚物相互緊密的接觸時,由于分子的布朗運動和鏈段的擺動而產(chǎn)生了相互的擴散。這種擴散是在高聚物與高聚物的界面層進行的。當提供足夠的熱量,分子布朗運動加強[10]。相同條件下,結(jié)晶度越高,熔點越高,起熱封溫度則會越高。拉伸會對塑料分子產(chǎn)生一定程度的排列取向作用,結(jié)晶度提高。因此相同條件下PE吹膜的起熱封溫度高、熱封強度低于CPE包裝薄膜。

PE吹膜有一定程度橫、縱向拉伸,強度和挺度略高于CPE包裝薄膜。薄膜受壓后回彈力要強于CPE包裝薄膜。在實際生產(chǎn)過程中,CPE包裝薄膜受壓后回彈力差,膜與膜之間更容易粘連,需要加入防粘開口母料的比例要高于PE吹膜。

PE吹膜管泡是通過通入空氣冷卻,冷卻速度慢,球晶尺寸大。同時,防粘開口劑與PE樹脂是不相容的,在吹脹和牽引拉伸過程中樹脂與防粘開口母料分開,周圍產(chǎn)生空穴,形成折射率不同的界面,多重因素導(dǎo)致光折射和反射、散射率高,光透過率低,霧度大,透明度差。

四、CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況

1.設(shè)備

CPE包裝薄膜成套設(shè)備關(guān)鍵部件包括:擠出機、螺桿、分配套、模頭(die,模具)、流延輥等。目前CPE包裝薄膜設(shè)備以三層結(jié)構(gòu)(熱封層、中間層、電暈層)、三到四個擠出機為主。由CPE整機廠商進行整體設(shè)計、部分組件制造、組裝;螺桿制造廠商根據(jù)整機廠商設(shè)計方案制造螺桿;模具制造廠商根據(jù)整機廠商的設(shè)計要求,設(shè)計并制造模具。CPE包裝薄膜設(shè)備設(shè)計的發(fā)展趨勢是速度越來越快,幅面越來越寬,每小時擠出量越來越大。目前擠出機長徑比(L/D)主要是32—34,部分設(shè)備廠家設(shè)計的L/D是25、28;幅寬有:2.5m—3.5m等。

擠出機整機設(shè)計、制造、安裝,特別是螺桿塑化、分配器分層,模具流道設(shè)計的匹配性非常關(guān)鍵,否則容易導(dǎo)致薄膜出現(xiàn)的各種品質(zhì)問題,包括晶點、塑化不良導(dǎo)致薄膜外觀光澤度低,霧度高,延展性能差,過度塑化導(dǎo)致的薄膜厚薄不均勻,易老化,物理強度低等。由于設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)的制造精度穩(wěn)定性等不一致緣故,實際生產(chǎn)中出現(xiàn)不同薄膜企業(yè),同一配方、同一薄膜生產(chǎn)工藝參數(shù),在配置一致的設(shè)備上生產(chǎn)時,薄膜性能不一致。CPE包裝薄膜設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)鏈上各企業(yè)仍在不斷摸索和改進當中,具有行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力的設(shè)備廠商有實力與能力完成設(shè)計階段的熔體流變特性的模擬與分析。

1)擠出機——擠出機采用的是單螺桿擠出機。部分薄膜企業(yè)開始探討借鑒BOPP包裝薄膜生產(chǎn)線雙螺桿擠出機可行性。雙螺桿與單螺桿擠出機有各自的特點,但雙螺桿擠出機種類繁多,擠出機排氣性更好,結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工更復(fù)雜。如果用雙螺桿替代單螺桿,需要在充分了解CPE包裝薄膜配方復(fù)雜性以及熔體流變特性的基礎(chǔ)上,對螺桿甚至整機重新設(shè)計,才能夠用于生產(chǎn)CPE包裝薄膜。

2)螺桿——螺桿設(shè)計對原料塑化是非常關(guān)鍵的。據(jù)文獻,高產(chǎn)量擠出時,螺桿的塑化性能及測量的溫度分布曲線與螺桿的幾何形狀有很大關(guān)系[11]。目前多家企業(yè)生產(chǎn)中出現(xiàn)塑化不良、晶點多、外觀瑕疵點多,以及擠出量達不到要求等情況,經(jīng)過重新設(shè)計螺桿參數(shù)來匹配生產(chǎn)工藝條件從而解決問題。實力強勁的設(shè)備廠家及薄膜生產(chǎn)企業(yè)在螺桿設(shè)計與改進方面形成自有技術(shù)。

3)模頭——模頭(die)是關(guān)鍵部件,模頭設(shè)計是擠出工程的一個重要環(huán)節(jié)[12],熱塑性塑料平膜的擠出成型廣泛使用狹縫型模頭,最常用的狹縫型模頭有T型模頭、魚尾型模頭和衣架模頭[13]。熔體在模頭中的流動是復(fù)雜的三維流動,模頭設(shè)計時要使得內(nèi)流道形狀和尺寸能保證熔體在模腔內(nèi)沿橫向上均勻分布并以均勻的速度擠向模唇,熔體在機頭內(nèi)的停留時間也相應(yīng)等同或相近,設(shè)計的模頭尺寸應(yīng)達到符合聚合物熔料流變性能的內(nèi)流道尺寸。衣架型模頭(coat-hanger die)與T型模頭(T-type die)各有優(yōu)劣勢,CPE包裝薄膜原料種類多,配方復(fù)雜,模頭寬,關(guān)鍵是要根據(jù)原料組分及其熔體流變特性,以及擠出量等要求設(shè)計模頭。

目前CPE包裝薄膜生產(chǎn)線國產(chǎn)品牌模頭以衣架式模頭為主。衣架式模頭因為從擠出機擠出的熔體流到模頭兩邊的距離比流到中心位置的距離要長,所以設(shè)定模頭兩邊的溫度稍高,使在兩邊位置的熔體黏度相比較低[14],流動性比中心部位大,保證在整個寬度方向流量的均勻性,從而使成膜后薄膜的橫向厚度均勻。

4)風(fēng)刀與真空——熔體從模頭被擠出后,形成表面冷卻硬化內(nèi)部仍然是較高溫半熔融狀態(tài)的膜片。空氣流通過氣刀均勻地吹在膜片與流延輥接觸成切線方向的地方,使膜片與輥面緊密貼合。同時真空箱將膜片與流延輥之間空氣抽吸走。經(jīng)吹風(fēng)與吸真空協(xié)同作用,使膜片與流延輥表面緊密貼合得以快速冷卻,形成細小球晶,貼輥效果直接影響到薄膜的外觀質(zhì)量和物理力學(xué)性能。

風(fēng)刀風(fēng)量、角度、位置及真空箱抽風(fēng)風(fēng)速的設(shè)定非常關(guān)鍵。風(fēng)刀風(fēng)量過大或過小都會造成膜片厚薄度偏差大。風(fēng)量太大使膜片抖動大,引起冷卻定型不均;風(fēng)量過小,壓力不足,貼輥效果變差,膜片就會產(chǎn)生橫向波動;風(fēng)刀角度不合適,使膜片與流延輥之間容易產(chǎn)生氣泡。氣泡鼓起區(qū)域貼輥不緊,冷卻不好,球晶尺寸大,霧度高,且該區(qū)域高分子鏈段變形、經(jīng)流延輥冷卻定型后形成永久性松弛變型,對成品薄膜后續(xù)的印刷等處理有負面影響;風(fēng)刀位置不同使膜片與流延輥的接觸線不同,風(fēng)刀位置越接近模唇,接觸線也就越接近模唇,膜片急冷效果好,抖動的幅度就小,定型后薄膜的厚薄度均勻性就越好。

真空箱抽氣風(fēng)速設(shè)定值要與實際生產(chǎn)情況相匹配。過小則膜片不緊貼流延輥,冷卻效果差,影響到成品薄膜的性能;過大則膜片部分區(qū)域先貼輥冷卻變硬,在流延輥的帶動下拉扯膜片未貼輥仍然比較軟的區(qū)域,形成破洞現(xiàn)象。

5)流延輥——流延輥輥面溫度場的穩(wěn)定性和均勻性是保證薄膜質(zhì)量的關(guān)鍵。流延輥的冷卻效果和表面溫度場的均勻性與流延輥的構(gòu)造、輥簡直徑、塑料薄膜與輥筒的包角、熱交換效率、冷卻介質(zhì)的傳熱系數(shù)、流延膜的厚度和溫度等因素有關(guān)[15]。目前大多數(shù)流延輥中間設(shè)計為螺旋式流道,中間通冷卻水。流延膜的冷卻速率主要取決于流延膜的厚度和流延輥外壁面的溫度。決定流延輥外壁面溫度的主要因素有:流道的結(jié)構(gòu)尺寸、冷卻水的流量和溫度。熔體從模頭被擠出流延到輥上冷卻、定型,冷卻速率越高,球晶尺寸小,則薄膜透明度高,霧度低。生產(chǎn)厚度較大的薄膜產(chǎn)品時,輥面溫度的波動容易使得薄膜有較大的晶態(tài)差異。

值得注意的是,水中鈣、鎂離子等含量高,易形成水垢,水垢貼附流延輥流道內(nèi)壁后影響了輥面溫度均勻性。輥面溫度不均勻,使膜片冷卻不均,產(chǎn)生較大晶態(tài)差異,導(dǎo)致成品薄膜的光學(xué)性能、力學(xué)性能不均勻,且遷移型爽滑助劑遷移量不均勻,從而導(dǎo)致薄膜摩擦系數(shù)值不均勻。因此冷卻水應(yīng)使用去除水中的鈣、鎂離子,降低水質(zhì)硬度的軟水。

6)電暈處理設(shè)備——聚乙烯屬于非極性材料,表面潤濕張力小,油墨和黏結(jié)劑、鍍鋁層或涂布層附著力差,因此通常需要進行表面處理。最常見的在線表面處理是電暈處理。電暈處理后薄膜表面潤濕張力達到38mN/m以上,提高薄膜與油墨和黏結(jié)劑、鍍鋁層或涂布層附著力。電暈處理的原理是[16],在電極上施加高頻電壓,使電極相鄰的薄膜處理面的空氣電離放電,氣體電離的高能粒子在強電場的作用下快速沖擊運行中的薄膜,薄膜表面產(chǎn)生一系列物理和化學(xué)變化:表面形成許多凹凸不平層面,使表面粗化;自由基和高速電子作用于薄膜表面,使表層分子鏈C—C單鍵斷鍵,引起自由基加速反應(yīng);空氣中氧的自由基對C—C鍵進行氧化,生成羰基(C=O)、羥基 (—OH)、羧基(—COOH)等極性基團;電暈層表面分子形成交聯(lián)。放電過程中伴隨臭氧的生成,臭氧是一種強氧化劑,使表層分子進一步氧化,產(chǎn)生過氧化合物等。電暈處理產(chǎn)生極性基團,導(dǎo)致分子間作用力增強,相當于熱熔焓增加,熔點升高,薄膜起熱封溫度上升;電暈后產(chǎn)生交聯(lián)使得分子鏈柔順性變差,相當于熱熔熵減小,熱封層界面分子的相互擴散能力降低,使薄膜熱封強度降低。

電暈處理設(shè)備通常包括電暈電源、放電電極架、電暈處理輥、壓輥、排臭氧抽風(fēng)機等。影響電暈處理效果的因素很多,其中電極間的間隙非常關(guān)鍵,一是要有適當間隙,才能達到最佳處理強度,二是要均勻一致,否則造成薄膜臨界表面張力大小不一。另外,輸入電暈處理機的交流電源穩(wěn)定性也非常重要,電源不穩(wěn)定會使輸出的高頻電壓波動,從而造成電暈處理效果不均一。施加于處理裝置上的電壓、處理功率應(yīng)適中,過度處理容易造成薄膜表層老化、降解,薄膜發(fā)脆,光學(xué)性能與力學(xué)性能劣化,膜卷端面易發(fā)紅;此外,過度處理可能會造成非電暈面(通常是熱封面)產(chǎn)生點狀或條狀電暈情況(通常稱之為背面電暈,簡稱背電),背電導(dǎo)致起熱封性溫度變高、熱封強度下降;膜層間因極性基團之間的氫鍵吸附容易造成粘連等品質(zhì)問題。

在實際生產(chǎn)中總結(jié)發(fā)現(xiàn),電極由單頭改為多頭電極,在同樣的處理條件下,也可提高處理程度;同樣的電暈處理功率條件下,氣體電離的高能粒子對薄膜表面沖擊力度適中但細密,表面凹凸坑均勻細密,薄膜電暈處理效率更好,不容易出現(xiàn)背面電暈、擊穿,膜與膜間不容易出現(xiàn)粘連。

電暈處理輥作為接地電極,表面絕緣介質(zhì)一般采用硅橡膠。硅橡膠使用時間長之后,出現(xiàn)老化現(xiàn)象,硅橡膠的老化使得絕緣介質(zhì)的介電系數(shù)發(fā)生變化,電暈處理機的處理頻率隨之發(fā)生變化。另外,高溫加速硅橡膠老化,導(dǎo)致電暈處理輥使用壽命的降低。CPE膜企應(yīng)建立有關(guān)硅橡膠狀態(tài)監(jiān)測和維保體系。

2.原料

1928年,美國物理化學(xué)家Bingham首次提出“Rheology”概念,正式命名流變學(xué),剪切流動和拉伸流動是聚合物加工過程中主要的流動方式。聚合物在加工成型過程中會發(fā)生復(fù)雜的變化,流變行為對聚合物材料的加工工藝過程調(diào)節(jié)與控制和制品的最終力學(xué)性能產(chǎn)生重要的影響。LLDPE、LDPE、m-LLDPE、HDPE因為分子量大小與分布、側(cè)鏈與支化結(jié)構(gòu),分子鏈松弛時間等不同,熔體流變行為表現(xiàn)不同,在內(nèi)、外部因素的影響下,熔體擠出流動不穩(wěn)定性,以及擠出物表面畸變影響因素更復(fù)雜。因此配方越復(fù)雜,變化因素越多,換言之,配方越簡單越能控制穩(wěn)定生產(chǎn)。

CPE包裝薄膜現(xiàn)有的配方體系所用原料以線性低密度聚乙烯(LLDPE)為主,根據(jù)功能性及加工性要求添加一定比例的低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、茂金屬線性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、防粘開口母料、爽滑母料、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、彈性體(POE)、等。原料種類多,配方復(fù)雜,在實際生產(chǎn)過程,生產(chǎn)穩(wěn)定性控制困難度增加,最常見的外觀瑕疵是模唇線、碳化物、晶點等。

1)PE專用膜料(LLDPE、LDPE、m-LLDPE、HDPE)——CPE包裝薄膜設(shè)備長徑比L/D長,原料受熱歷程長,如果原料熔體流動速率低,熔體粘度大,加工較困難,增加擠出機背壓,加工壓力過高對成品薄膜影響主要在于熔融塑化階段集聚剪切摩擦熱無法及時釋放,樹脂產(chǎn)生降解、碳化,導(dǎo)致膜面出現(xiàn)模唇線、表面線條、厚度均勻度差、膜卷端面易發(fā)紅等品質(zhì)問題機率大大增加。加工壓力過高對設(shè)備影響主要在于設(shè)備負荷大,功率消耗也隨之增加,并有可能造成設(shè)備連接處漏料等問題。因此CPE包裝薄膜的原料應(yīng)選擇熔融指數(shù)在3.5~5g/10min(190℃,2.16kg)左右的專用料為宜。

2017年以前,CPE膜企均在市面上購買熔指為1.0g/10min(190℃)左右的線性低密度聚乙烯為主要原料進行生產(chǎn)。常見主要問題包括膜卷端面氧化變色快、小分子物析出多、外觀瑕疵點多,以及膜挺度差,易發(fā)粘不好開口等問題。中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司2017年5月推出兩款CPE包裝薄膜專用線性料ZF4527C 和ZF4533H[6],膜企普遍反映原料抗氧化性能好,膜卷端面顏色不變化 ,外觀瑕疵點少,薄膜縱橫向拉伸強度均衡,厚度平整度良好。中國石化茂名石化分公司在2018年研發(fā)試產(chǎn)CPE線性膜料[17]。

2)防粘開口性及母料——薄膜在使用與加工過程中,當兩層薄膜接觸在一起時,由于溫度、壓力、電暈處理及其處理強度、受壓作用時間和膜與膜的摩擦性能等因素的影響,兩層薄膜可能因短鏈分子遷移或由于膜層間無空氣層,產(chǎn)生很大的粘附力,出現(xiàn)薄膜相互粘連的現(xiàn)象。為了使薄膜具有良好的開口性,防止薄膜的粘連,在表層樹脂中加入防粘開口母料(Antiblocking masterbatch)及爽滑母料(Slip masterbatch)?!八笔侵敢粚颖∧づc另一層薄膜或接觸物水平滑動時的能力,通常用表面摩擦系數(shù)來表征,GB/T 10006規(guī)定了塑料薄膜摩擦系數(shù)測定方法;“粘連”是指兩層薄膜垂直分離時相互的粘連力,GB/T 16276規(guī)定了塑料薄膜粘連力的測試方法,開口性是防粘與爽滑協(xié)同作用后的表現(xiàn)。防粘開口母料及爽滑母料通常添加在PE吹膜或CPE包裝薄膜的熱封表層(Heat sealable skin layer)或需要防粘、爽滑性的電暈表層(Corona skin layer)。防粘開口母料,又可稱為抗粘連母料。具有微米級尺寸,加入后在薄膜表面形成許多凸起,使薄膜表面具有一定的粗糙度,膜與膜之間有空氣層,從而減少了膜與膜之間的接觸面積;同時有利于遷移型爽滑母料遷移到薄膜表面,實現(xiàn)了防粘開口、降低薄膜表面摩擦系數(shù)目的。如前所述,在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),CPE包裝薄膜受壓后回彈力差,膜與膜之間更容易粘連,需要加入防粘開口母料的比例要高。

從類別上區(qū)分,防粘開口母料的助劑通常分為無機類和有機類;從形狀上分為無定型、圓球狀、半圓球狀;尺寸上,平均粒徑范圍是5~12微米。選擇防粘開口劑的重要技術(shù)參數(shù)包括:形狀、粒徑及其分布、折光系數(shù)等。無定型、大粒徑及寬粒徑分布的MB1012E防粘開口母料的防粘效果好,但是對薄膜光學(xué)性能影響稍大;圓球型防粘開口母料M1007EB的折光系數(shù)與PE的折光系數(shù)接近,尺寸及形狀均勻,對薄膜的光學(xué)性能影響小,霧度低、透明度高,但防粘開口效果略差于無定型防粘開口母料。防粘開口助劑在PE薄膜里的分散均勻性對開口性及光學(xué)性能、外觀品質(zhì)有較大影響。防粘開口助劑分散性不好形成大的團聚點,導(dǎo)致薄膜霧度大,光澤度差,目測可見白點,甚至影響下游的印刷、復(fù)合效果[18]。

在薄膜制造或下游客戶復(fù)合后制袋過程,導(dǎo)輥上經(jīng)常會累積一層薄粉。若祎檢測發(fā)現(xiàn),主要成分是遷移型的助劑(例如爽滑劑、抗靜電劑等),以及防粘開口母料。防粘開口母料在薄膜表層,形成凸起,從而實現(xiàn)薄膜層間的抗粘效果。但當薄膜表面與金屬軸(導(dǎo)軌)的磨擦,與有機樹脂結(jié)合力差、以及團聚形成大凸起的防粘開口母料易被磨脫,形成微觀的一個小孔穴。因此,有必要研究并選擇與有機樹脂結(jié)合力較強的防粘開口母料[19]。

3)爽滑性及母料——目前大多數(shù)膜企使用的爽滑母料是脂肪酸酰胺類,這類爽滑母料是遷移型物質(zhì),來自于油脂精煉,熔點低(≤85℃),不溶于水,溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。與聚乙烯有一定的不相容性,通常被添加至薄膜的熱封表層,或需要爽滑性的電暈層。通過分子擴散和分子布朗運動慢慢遷移到薄膜表面,從而起到降低摩擦系數(shù)、爽滑的作用。在環(huán)境溫度、溫度下降,特別是當環(huán)境溫度低于 10℃以下,分子擴散與布朗運動變緩,爽滑助劑遷移到薄膜表面的速率會變慢,爽滑作用起效慢;當環(huán)境溫度≥30℃、濕度≥50%RH的高溫、高溫條件下,酰胺類爽滑助劑遷移速度加快,遷移量也會增加,爽滑作用起效快。爽滑助劑遷移到薄膜表面富集成團,當薄膜表面受到外界摩擦情況下,爽滑助劑會被磨耗;大量富集到薄膜表面則易形成起霜現(xiàn)象,即薄膜表面可見一層薄薄可見的霜(粉),對光觀測薄膜有霧蒙蒙現(xiàn)象,經(jīng)儀器測試薄膜霧度值變大、透明度下降、清晰度下降、光澤度下降,擦拭去除后有痕跡。薄膜熱封層嚴重起霜,不僅影響外觀,還會降低薄膜熱封強度,嚴重情況下甚至?xí)?dǎo)致薄膜喪失熱封效果[16]。

高溫高濕環(huán)境下遷移型脂肪酸酰胺類爽滑母料反而使膜與膜之間發(fā)生粘連。脂肪酸酰胺類爽滑母料分子結(jié)構(gòu)中含有較長的不飽和C鏈和極性的胺基,遷移到薄膜表面富集,薄膜表面分子鏈上極性基團與另一面薄膜表面的分子鏈以及其上的極性基團之間的氫鍵吸附,加上分子鏈間靠近距離足夠小的時候產(chǎn)生的范德華引力吸附,容易造成薄膜粘連。在實際生產(chǎn)中,CPE薄膜在下游企業(yè)復(fù)合制袋后容易出現(xiàn)“水霧”現(xiàn)象發(fā)粘,開口不良。此外,無論何種工藝合成的酰胺類爽滑助劑,在反應(yīng)結(jié)束后,所得的混合物中除了產(chǎn)物外,還有未反應(yīng)完全的各種副反應(yīng)產(chǎn)物,其中如酰胺脫水生成的腈,還有催化劑等雜質(zhì)。這些小副產(chǎn)物和雜質(zhì),對薄膜的外觀、光學(xué)性能及開口性有負面影響。因此,部分高端市場的薄膜已開始采用M6125SE、M6140SE高分子量耐高溫非遷移爽滑母料。

3.CPE包裝薄膜標準

2016年12月,由中國加工工業(yè)協(xié)會流延專委會協(xié)調(diào)發(fā)起,受起草小組單位委托,上海若祎新材料科技有限公司負責(zé)起草行業(yè)標準制訂申報材料。2017年10月,《多層共擠流延聚乙烯薄膜》行業(yè)標準制訂計劃獲得國家工信部正式批準[20]。根據(jù)工業(yè)和信息化部2017年第三批行業(yè)標準制修訂計劃(工信廳科[2017]106號),計劃號為2017-1403T-QB《多層共擠流延聚乙烯薄膜》行業(yè)標準起草工作組成立暨標準初稿討論會于2018年1月30日召開[21]。全國塑料制品標準化分技術(shù)委員會(SAC/TC48/SC1),以及起草小組單位:上海大匯塑業(yè)有限公司、安徽合肥美邦新材料科技有限公司、河北精瑞包裝材料有限公司、浙江遠大塑膠有限公司、上海若祎新材料科技有限公司、江蘇申凱包裝高新技術(shù)股份有限公司、中國石化鎮(zhèn)海煉化分公司、中國石化北京化工研究院代表參加會議。

值得注意的是,根據(jù)國家工信部發(fā)布28726項推薦性標準復(fù)審結(jié)論公告,QB/T1125-2000《未拉伸聚乙烯、聚丙烯薄膜》標準自公告發(fā)布之日起廢止[22]。在《多層共擠流延聚乙烯薄膜》行業(yè)標準發(fā)布之前,統(tǒng)一的標準有一個空窗期。膜企可以到當?shù)氐馁|(zhì)量監(jiān)督局備案企業(yè)標準,作為本企業(yè)與下游企業(yè)評判薄膜品質(zhì)的協(xié)定標準。

五、CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)存問題

中國的CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十余年的發(fā)展,目前CPE包裝薄膜產(chǎn)能已居世界第一位,下游需求量年平均復(fù)合增長率10~15%,產(chǎn)業(yè)步入快速發(fā)展通道。但也暴露出CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)中低端產(chǎn)品同質(zhì)化的市場競爭日趨激烈,結(jié)構(gòu)性及階段性產(chǎn)能過剩矛盾開始顯現(xiàn),目前全行業(yè)平均產(chǎn)量僅占設(shè)備設(shè)計總產(chǎn)能35~40%,產(chǎn)業(yè)在今后三到五年內(nèi)將會經(jīng)歷一個快速發(fā)展、價格混戰(zhàn)的“春秋戰(zhàn)國”、產(chǎn)業(yè)內(nèi)部自我調(diào)整階段,最終向規(guī)范化、理性化發(fā)展。出現(xiàn)這種情況的原因是多方面的。一方面是世界政治格局正發(fā)生著前所未有的深刻轉(zhuǎn)變。2017年以來,美國復(fù)蘇勢頭依舊強勁,美元指數(shù)走強,將帶來全球貨幣的普遍貶值。美國用一系列的行動向世界表明:強調(diào)“美國第一”,讓美國成為全球治理的最大變數(shù)[23]。2018年以來,美國政府已多次采取貿(mào)易保護措施。根據(jù)美國貿(mào)易談判代表處(USTR)的聲明,美國已于7月6日起對從中國進口的340億美元的商品征收25%的關(guān)稅[24]。于9月24日起對約2000億美元的中國產(chǎn)品加征關(guān)稅,稅率為10%,并將在2019年1月1日起上升至25%[25]。油價持續(xù)上漲,2014年1月2日布倫特(Brent)原油價格在109.07美元/桶,2014年12月31日跌至57.90美元/桶,近期,國際油價不斷創(chuàng)出新高,布倫特原油強勢突破了86美元,高油價將給世界各國帶來輸入性的通脹。

國際形勢變化,能源資源市場惡性競爭進一步加劇、貿(mào)易保護主義愈加突出、人民幣升值、勞動力成本上升、人口紅利逐漸消失等諸多因素疊加影響,中國塑料包裝薄膜產(chǎn)業(yè)面臨著前所未有的巨大挑戰(zhàn)。另一方面,CPE包裝膜企研發(fā)投入不足,高端功能性薄膜研究與供給能力嚴重不足,膜企理論知識掌握不夠深入,粗放型管理導(dǎo)致運營成本上升,贏利能力不佳等諸多問題,嚴重制約了CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

1)產(chǎn)品定位出現(xiàn)錯位

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理,大多企業(yè)在與PE吹膜拼價格、比盈利,忽視了CPE膜的優(yōu)勢與功能性,造成產(chǎn)品定位在中低端產(chǎn)品的同質(zhì)化競爭。

2)經(jīng)驗指導(dǎo)限制了技術(shù)創(chuàng)新

CPE薄膜產(chǎn)品還處在由經(jīng)驗向標準化發(fā)展的階段,所以很多企業(yè)對設(shè)備選型、原料選擇、配方選優(yōu)、工藝優(yōu)化等等仍然靠經(jīng)驗指導(dǎo),缺乏理論知識指導(dǎo)與大數(shù)據(jù)管理意見,限制了技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)人才的培養(yǎng)。

3)粗放型管理增加了運營成本

良好的企業(yè)、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品是建立在質(zhì)量管理體系QMS、環(huán)境管理體系EMS、實驗室認可體系CNAS等標準化管理體系之下,通過規(guī)范管理,用數(shù)據(jù)說話,降低成本、減少損耗。目前CPE行業(yè)的大多數(shù)企業(yè)在現(xiàn)場管理非常重視,但對關(guān)鍵的QMS、CNAS、EMS等的規(guī)范化、標準化、體系化還停留在表面,例如:設(shè)備設(shè)施保養(yǎng)不定期的隨意性,管理的力度、技術(shù)投入遠不夠,影響了產(chǎn)品質(zhì)量與現(xiàn)場人員的自主開發(fā)的工作激情,也讓企業(yè)付出更多的額外維修費用。

4)服務(wù)體系不完善

CPE包裝薄膜生產(chǎn)企業(yè)的營銷渠道較狹窄,對市場的調(diào)研、對客戶需要的掌握,大多停留在對產(chǎn)品的推銷階段,較少有企業(yè)從戰(zhàn)略合作、從產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的角度去考慮、分析,沒有“未雨綢繆”,沒有做好走出國門的準備,不愿意花太多的精力按國外客戶要求建立一套嚴格質(zhì)量管理的體系和售后服務(wù)體系。

5)缺乏區(qū)域戰(zhàn)略

CPE薄膜行業(yè)在東部、沿海地區(qū)發(fā)展較快,而且對產(chǎn)品的功能化、安全環(huán)保性要求較高,西北部地區(qū)發(fā)展緩慢,主要目的是產(chǎn)品滿足使用要求。因此,如何開展強強合作、強弱合作,發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)盟模式,避開同質(zhì)化低價競爭,需要有前瞻性思想、有強烈創(chuàng)新意識的企業(yè)家去探索和引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。

6)缺乏創(chuàng)新,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性矛盾凸顯

行業(yè)需要加強產(chǎn)品創(chuàng)新。目前功能性薄膜研究與供給能力嚴重不足,高端膜、特種膜依然很大部分依賴進口,企業(yè)更應(yīng)注重提高產(chǎn)品質(zhì)量、淘汰落后產(chǎn)能,進行技術(shù)創(chuàng)新和節(jié)能降耗,推動結(jié)構(gòu)調(diào)整。嚴峻的市場將加速淘汰落后產(chǎn)能企業(yè),有創(chuàng)新力、有持續(xù)盈利能力的企業(yè)將能持續(xù)發(fā)展。但是,因技改投入大,新品與市場開發(fā)風(fēng)險高,許多企業(yè)不愿意邁出創(chuàng)新的步伐。

行業(yè)內(nèi)同質(zhì)化產(chǎn)品價格競爭日趨激烈的情況下,CPE膜企在產(chǎn)業(yè)鏈上下游的話語權(quán)較弱,某種程度上對創(chuàng)新是一種無形的傷害。

7)階段性產(chǎn)能過剩問題顯現(xiàn)

包裝薄膜產(chǎn)業(yè)特點是技術(shù)密集型和資本密集型。CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)剛步入快速增長通道。一個預(yù)期的巨大市場空間,以及資金門檻低,點燃投資者對CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)的投資熱情,國內(nèi)CPE包裝薄膜產(chǎn)能自2015年末迅速擴張。

另一方面,站在企業(yè)的立場上考慮,企業(yè)要做大做強,規(guī)模決定了話語權(quán)的大小,因此,擴能增線成為不二之選。

還有一個不容忽視的因素是部分地方政府為了當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和區(qū)域競爭目的,大力招商引資、鼓勵企業(yè)擴能增線,將導(dǎo)致區(qū)域性產(chǎn)能過剩,但這一現(xiàn)象卻沒有引起地方政府和行業(yè)主管部門的足夠警覺和重視。

在未來三年至五年,CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)將面臨一輪洗牌。管理不善、技術(shù)差、贏利能力差、低產(chǎn)能、產(chǎn)品定位低端低價競爭的中小型企業(yè)迫于市場競爭壓力將自動關(guān)停下來,通過優(yōu)化兼并、破產(chǎn)重組,促進產(chǎn)業(yè)升級。2017—2018年重慶、湖南等地區(qū)已有企業(yè)因經(jīng)營戰(zhàn)略調(diào)整停產(chǎn)或出售生產(chǎn)線。

六、CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在問題的解決方案思考

當前,各產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)要素成本不斷增長,資源、能源約束不斷增強,環(huán)保要求越來越嚴格,人口紅利消失,高成本時代已悄然而至。投資者與管理者應(yīng)清醒認識高投入、高能耗、規(guī)模擴張、粗放型管理的發(fā)展模式已不可持續(xù)。

1.創(chuàng)新為本,加大技術(shù)投入

微利時代企業(yè)更應(yīng)重視技術(shù)進步、創(chuàng)新,未雨綢繆,培育新的核心競爭力、新的經(jīng)濟增長點。不進則退、進慢則困、非進不可,必須在創(chuàng)新中才能永續(xù)經(jīng)營。創(chuàng)新,既需要推進產(chǎn)品類型及用途創(chuàng)新,也需要推進管理創(chuàng)新、體系創(chuàng)新、設(shè)備改造、營銷模式創(chuàng)新。

2.推進精細化管理,挖潛增效

在生產(chǎn)、經(jīng)營管理上全面進行精益管理,統(tǒng)一管理標準、規(guī)范管理制度、優(yōu)化管理流程、嚴格控制成本,迅速形成與競爭對手的成本優(yōu)勢。抓住運營管理過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié),建立完善的標準化管理體系,量化、考核、督促、執(zhí)行。實行剛性的制度,規(guī)范人的行為,強化責(zé)任的落實,以形成優(yōu)良的執(zhí)行文化,勤練內(nèi)功,挖掘降低成本的潛力,提高利用率,提高效率,節(jié)能降耗,增效增產(chǎn)。

3.加強理論知識學(xué)習(xí),借外力外腦加強研發(fā)

目前CPE膜企更多依賴經(jīng)驗,缺乏高分子材料理論知識指導(dǎo),經(jīng)驗摸索依靠不斷地“試錯”,企業(yè)試驗新材料和新工藝沒有很好地運用正交等試驗方法,沒有系統(tǒng)地對生產(chǎn)及試驗數(shù)據(jù)做出統(tǒng)計數(shù)據(jù)和分析規(guī)律,浪費非常大。應(yīng)加強與有較深厚理論研究和豐富的材料、薄膜研制實踐經(jīng)驗的技術(shù)服務(wù)公司、檢測分析機構(gòu)、學(xué)校等研發(fā)合作,加強企業(yè)內(nèi)部理論學(xué)習(xí),加大招收和培養(yǎng)有專業(yè)學(xué)習(xí)背景的技術(shù)人員成為企業(yè)的技術(shù)中堅力量。中國擠出流延技術(shù)研討沙龍在行業(yè)人士鼓勵推動下于2016年成立,成為流延膜界學(xué)習(xí)與提升理論知識和技術(shù)水平的一個重要平臺[26-29,7]。

4.加強風(fēng)險控制,明智投資決策

企業(yè)投資決策不盲目跟風(fēng),吸取其它產(chǎn)業(yè)教訓(xùn),評估市場風(fēng)險,建立有效的風(fēng)控體系。明智的投資決策應(yīng)基于對市場的分析,原料生產(chǎn)成熟度,以及下游市場需求。

5.加強知識產(chǎn)權(quán)保護,推進品牌建設(shè)

CPE包裝薄膜企業(yè)在不斷的摸索和經(jīng)驗總結(jié),其中不乏獨有的創(chuàng)新產(chǎn)品和技術(shù)。但是膜企對知識產(chǎn)權(quán)、商標及品牌保護意識較弱,目前被國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的專利數(shù)量較少。

下表列出CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)國家知識產(chǎn)權(quán)局已授權(quán)(仍有效)及實審中的部分專利,見(表格 2)。

6.走出國門,積極參與國際市場競爭

歐美日等發(fā)達國家與地區(qū),勞動力成本增加以及其它方面的原因,包裝薄膜生產(chǎn)線在減少,但需求量仍在逐年遞增。國際市場不僅要求包裝薄膜產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良、品種不斷推陳出新,而且要求供應(yīng)商建立完善的管理體系以保證產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定,部分跨國企業(yè)建立了本集團嚴格的供應(yīng)商評價體系,要求供應(yīng)商必須遵循并實施。出口產(chǎn)品還被要求提供第三方出據(jù)的食品接觸材料安全檢測報告。

以上要求對中國大多數(shù)CPE包裝薄膜企業(yè)來講,是不小的挑戰(zhàn)。需要企業(yè)完成管理思維與體系蛻變、提升,才能與國際要求接軌。

表格2部分授權(quán)或?qū)崒徶械膶@?/p>

7.工業(yè)4.0時代,智慧制造取代傳統(tǒng)制造

德國政府《高技術(shù)戰(zhàn)略2020》確定工業(yè)4.0(Industry 4.0)是十大未來項目之一[30],拉開了工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新大幕。

2017年,國務(wù)院發(fā)布《深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的指導(dǎo)意見》,明確指出加快建設(shè)和發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng),推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合,發(fā)展先進制造業(yè),支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級,具有重要意義[31]。

智慧制造和傳統(tǒng)意義的制造最大區(qū)別就是大數(shù)據(jù),過去制造業(yè)靠的是人口紅利,靠的是成本比別人低。未來三十年,傳統(tǒng)制造業(yè)會迎來巨大的變革,傳統(tǒng)企業(yè)會因為互聯(lián)網(wǎng)而發(fā)生裂變、重構(gòu),帶來創(chuàng)新。

消費數(shù)據(jù)會決定工廠生產(chǎn)什么,而不是工廠生產(chǎn)什么、消費決定什么。未來意味著從B2C向C2C轉(zhuǎn)移,這會帶來生產(chǎn)變革和成本變革[32]。德國的工業(yè)4.0與國務(wù)院提出的互聯(lián)網(wǎng)+先進制造業(yè)宗旨是一致的,由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉(zhuǎn)變,目標是建立一個高度靈活的個性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式,并且定制周期簡短,生產(chǎn)方便快捷。

CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)需要借鑒互聯(lián)網(wǎng)思維,由傳統(tǒng)管理和運營模式向工業(yè)4.0升級,由傳統(tǒng)制造向智慧制造升級,深入了解用戶需求、高效率運作,為終端用戶提供個性化、功能化、性價比高的包裝薄膜。

8.接軌資本市場

國家發(fā)改委等部門聯(lián)合制定《關(guān)于支持中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的若干政策》[33]。據(jù)該政策,我國將出臺一系列優(yōu)惠措施支持中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,鼓勵中小企業(yè)上市融資。

目前,只有永新股份(002014)、誠德股份(835028)、富貴萬年(870513)等少數(shù)幾家CPE包裝薄膜企業(yè)上市,未上市企業(yè)融資渠道少,融資困難,這是造成企業(yè)無法投入更多資金加大創(chuàng)新力度的瓶頸之一。

從其它包裝薄膜產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗來講,上市公司融資渠道多,可投入較多資金加大研發(fā)、生產(chǎn)差異化、附加值高產(chǎn)品,盈利能力好于未上市企業(yè),競爭優(yōu)勢明顯。

9.地方政府適當引導(dǎo)與鼓勵企業(yè)創(chuàng)新

地方政府掌握了大量資源,也有發(fā)展地方經(jīng)濟的需求,但應(yīng)正視產(chǎn)能階段性和區(qū)域性過剩帶來的惡性競爭問題,不應(yīng)鼓勵企業(yè)盲目擴能增線。應(yīng)充分發(fā)揮地方資源優(yōu)勢,結(jié)合行業(yè)協(xié)會管理,提高投資準入門檻,包括技術(shù)、能源、環(huán)境、資源利用率,引導(dǎo)與鼓勵企業(yè)創(chuàng)新,使行業(yè)能走上健康有序發(fā)展之路。

七、CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢和未來商機

1.高效的標準化、精細化、集約化、自動化管理取代粗放式管理。

2.專業(yè)型的綜合性管理人才成為搶手資源。

3.功能化PE專用膜料、改性材料及助劑將助力研發(fā)出功能化、差異化的功能基材薄膜。

4.薄膜的功能化深度加工,包括阻隔鍍層、涂布等,使CPE包裝薄膜可應(yīng)用于新型、高端應(yīng)用領(lǐng)域。

5.多層(四個及以上的擠出機)共擠可以實現(xiàn)多種原料的共擠出,從而實現(xiàn)薄膜功能差異化,多層共擠設(shè)備將成為主流趨勢。

6.專業(yè)型、訂制型的設(shè)備維護保養(yǎng)方案、本地化精品級備品備件更換將會是一個可預(yù)見的較大市場。

7.環(huán)保型、節(jié)能降耗的設(shè)施和材料更受歡迎。

八、結(jié)束語

近年來,中國CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展非???,但與其它產(chǎn)業(yè)先進技術(shù)水平和管理水平相比還有很大差距。注重創(chuàng)新、注重精細化管理與加快產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級,才能促進CPE包裝薄膜產(chǎn)業(yè)的整體進步。

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