隨著包裝行業快速發展,全球塑料薄膜市場規模正不斷擴大,預計2022年-2026年的復合年增長率將達3%。隨著塑料薄膜需求的不斷增長,雙向拉伸作為塑料薄膜的重要加工工藝之一也得到了極大促進,代表產品主要有BOPP、BOPET及BOPA。
我國是全球第二大包裝大國,近年來BOPP薄膜行業發展迅猛,產量不斷提高。據國家統計局數據顯示,2021年,我國塑料薄膜總產量為1608.71萬噸,其中BOPP薄膜產量達407.6萬噸,占比25.34%。
BOPP薄膜是一種優良透明軟包裝材料,由聚丙烯顆粒經共擠形成片材后,再經縱橫兩個方向(MD與TD)的拉伸制作而成。
性能特點
通過對塑料薄膜的縱向和橫向的機械拉伸,發生高聚物分子的定向,提高了高聚物分子的結晶度和結晶的細微化,從而大大提高雙向拉伸膜的機械強度和透明度。一般來講,聚合物結晶度提高,透明度會降低,但是,分子在拉伸過程結晶度提高的同時,結晶顆粒細微化,細微的結晶顆粒不能阻擋光線的穿透性,為此,透明度也能提高。另外BOPP薄膜具有質輕、無毒、無臭、防潮、使用范圍廣,以及性能穩定、生產高效節能等優勢,并且總厚度降低,一般使用厚度為20-40μm,應用最廣泛的為20μm。
雙向拉伸示意圖
BOPP雙拉生產線實景圖
BOPP薄膜的主要缺點是,分子定向喪失了熱封性,為此,雙向拉伸薄膜獨立使用時不易封口,一般用作復合薄膜的外層薄膜。
生產工藝
BOPP薄膜的生產方法包括管膜法和平膜法兩種。由于使用管膜法生產出的膜產品厚度均勻性差,生產效率低,且只能生產厚度20μm以上的膜,已逐漸被各大企業淘汰。而在平膜法中,又存在著同步雙向拉伸法及逐步雙向拉伸法之分。
無論是逐步雙向拉伸或是同步雙向拉伸,都是使用擠出機擠出PP粒料,熔體經狹長機頭(T型口模)流延出厚膜(也可看作是片材),驟冷后在加熱輥筒上加熱到拉伸溫度,然后先縱向(即沿著機器方向)快輥逐級拉伸,再使用夾具把邊幅夾緊后,使夾具按倒八字形狀逐漸橫向拉伸,經定型溫度下定型冷卻后,電暈處理,分切成要求寬度后經卷取、包裝出廠。目前逐步雙向拉伸法以其技術成熟、生產效率高、適于大批量生產等優勢,被多數企業采用。
◆縱向拉伸(MDO)
將來自流延機的厚片在縱向拉伸機組中加熱到高彈態下進行一定倍數的縱向拉伸??v向拉伸機由預熱輥、拉伸輥、冷卻輥、張力輥和橡膠壓輥、紅外加熱管、加熱機組以及驅動裝置等組成??v向拉伸通常為單點拉伸,也有多點拉伸,如兩點或三點拉伸??v拉比是通過慢拉輥與快拉輥之間的速度差產生的,一般為3.3-4倍。
◆ 橫向拉伸(TDO)
橫向拉伸機由拉幅機(類似于烘箱)、鏈夾和導軌、靜壓箱、鏈條張緊器、導軌寬度調節裝置、開閉夾器、熱風循環系統、潤滑系統等組成。其作用是將經過縱向拉伸的薄膜在橫拉機內分別通過預熱、拉幅、熱定型和冷卻而完成薄膜的橫向拉伸,橫拉比給一般為3.5-4倍。
同步雙向拉伸是同時在縱向和橫向兩個方向拉伸薄膜,可以用來生產不能使用逐步拉伸技術的塑料薄膜,如:尼龍6和聚乙烯醇等容易結晶的聚合物是不適宜于逐步雙向拉伸的。同步工藝可以生產薄至1μm的超薄型薄膜,透明度、厚度均勻性、機械強度均較好。但此方式的產出率和拉伸力都受限,并且靈活性差。同步拉伸工藝的生產流水線價格很貴,是逐步拉伸工藝的2.5倍左右。
雙拉設備的發展趨勢是更快速及更寬線幅,因為其工廠效率和產量越高,單位能耗就越低,更能為可持續的薄膜生產保駕護航,而這些參數主要受到線速度和線寬的影響。迄今為止,BOPP薄膜生產速度的基準在600米/分左右。在10月下旬舉行的行業盛會K展上,德國布魯克納(Brueckner)機械制造有限公司展示了運行速度顯著提高的新概念生產線。
在雙向拉伸薄膜生產線設備領域,布魯克納是一個無法回避的存在,目前全球已有超過800條布魯克納生產線投產運營,其中僅中國就有超過300條(中國是全球雙拉線最多的國家),可以說所有國際著名薄膜制造商都位列布魯克納的客戶名單之上。布魯克納的高產量BOPP、BOPET和BOPA薄膜拉伸生產線可提供業內最高的產能和生產力:工作寬度達10.4米,速度達600米/分,年產量超過6萬噸,使薄膜制造商大幅降低了生產成本并提高競爭和盈利能力。
功能性薄膜是趨勢
BOPP薄膜被廣泛應用于服裝、食品、醫藥、印刷、煙酒等包裝材料領域,享有“包裝皇后”的美譽,在塑料軟包裝業內地位舉足輕重。BOPP薄膜應用之廣、污染之低以及對森林自然資源的保護,使其成為比紙張和PVC更受消費者歡迎的包材;制造工藝簡易可靠、價格合理又使它成為比BOPET薄膜和BOPA薄膜更為普遍使用的包材。BOPP膜可與其它特殊性能的材料復合以進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)、鋁膜等。從70年代起至今,BOPP產品種類一直在不斷豐富,不斷為我們的生活添彩。
表:功能性BOPP膜分類及應用領域分析
BOPP膜的市場包括兩部分:普通型BOPP膜和功能性BOPP膜。前者作為一種印刷基材,具有輕盈透明、防潮抗氧、氣密性好、韌性耐折、表面光滑等優點,主要用于印刷、復合、制袋以及膠帶等領域。而后者是在傳統薄膜制備過程中加入其它成分,或通過特殊技術加工而成的具有新功能的BOPP膜。例如,BOPP合成紙是以PP等樹脂和無機填充物為主要原料,通過多層共擠及雙向拉伸加工而成,同時具有塑料和紙的雙重特征。按照用途不同,功能性BOPP薄膜可具體分為消光膜、防霧膜、煙膜以及電容器膜等。
隨著使用量的不斷增大,塑料軟包裝薄膜的減量化、可循環、可回收、可降解逐步引起了人們的重視,加上低端化薄膜的利潤空間有限,這些因素都推動著塑料包裝材料從通用性BOPP薄膜向著高性能、多功能、節能環保的BOPP薄膜方向發展,功能性BOPP膜有望成為市場的主流;其次,未來企業會逐漸將供應鏈延伸至下游涂布、覆膜、包裝及印刷廠商,也可以一定程度延長產業鏈,增加企業產品附加值;同時,隨著加工設備的高速化、寬幅化、智能化等不斷進步帶來的套色、貼標準確性等要求,促使功能性BOPP薄膜生產商具備提供設備調整、油墨物性、塑-塑或紙-塑復合、背膠等應用技術整體解決方案的綜合服務能力。
功能性BOPP膜的用途非常廣泛
在薄膜行業流行著這樣一句老話:今天的特殊膜就是明天的普通膜。它反映的現實是,隨著技術進步、成本降低、應用普及等因素,特殊膜有朝一日也會變成不再特殊的那一個,市場還會不斷涌現出潛在的應用和新的特殊解決方案,從業者有必要認清這個商機與趨勢,以求開拓和占領新市場,贏得未來。
中國BOPP薄膜市場現狀
BOPP薄膜主要應用于食品工業和包裝印刷領域,隨著食品工業、包裝印刷市場的快速增長,BOPP薄膜消費量也隨之增長。根據不完全統計,截至2021年7月,中國BOPP膜行業已經擁有約60家企業和181條生產線,年總產量達667萬噸,預計2020-2023這四年間可新增39條線,新增產能釋放200萬噸,到2023年國內BOPP總產能將達到864萬噸左右。
各類食品包裝
2020年,在中國BOPP薄膜的消費結構中,應用于食品包裝的占比最大,占全部消費量的50%;隨著近年快遞物流的快速發展,膠帶應用的需求較大,膠帶應用占比為22%;服裝包裝應用的占比為12%;其他領域的應用占比為16%。
目前,我國BOPP薄膜生產多為普通薄膜,功能性薄膜則由于起步較晚、技術含量較高、建設周期較長等原因,國內企業產能布局較少,出現了供不應求的局面。因此整體來看,我國BOPP薄膜行業出現了結構性供需矛盾:傳統薄膜供過于求,功能性薄膜供不應求。
挑戰與機遇
從1974年至今,中國BOPP薄膜行業已經走過了近半個世紀的發展歷程,從最初的幾萬噸產能、行業平均凈利率達20-30%,到現在將近700萬噸產能,這個發展過程可分為四個階段:導入期、成長期、高速發展期和目前所處的充分競爭期,并且依然展現出可觀的發展潛力。當然,中國BOPP薄膜行業不可避免地面臨著一系列的挑戰:
◆上游原料價格波動較大,嚴重依賴原油、氣、煤等價格,造成行業業績波動不可控,受制于人。
◆依舊是傳統的原料依賴型加工業,單一原料占生產總成本比例高達80%,靠天吃飯,存在一定風險。研發等成本的比例有待提高,帶給市場更多的高規格產品,不斷提高利潤空間,縮小成本,不被PP原料市場價格波動所影響,提高BOPP整體行業在下游產業鏈的議價能力。
可持續包裝
◆雙拉對設備高度依賴,單套進口產線的價格高達上億元,主體生產設備嚴重依賴布魯克納等進口品牌,產能有限,交期(3-5年)和調試時間(一般超1年)過長,較大程度限制了議價空間和投產/擴建速度,容易被“卡脖子”。今年5月10日,由廣東仕誠塑料機械有限公司投資創立的廣東雙拉智造科技有限公司開業投產,顧名思義,該公司專注于生產高技術、高附加值先進薄膜雙向拉伸裝備,預計明年初能交付產品給客戶。廣東雙拉的成立,能否打破國外企業對該領域的壟斷,解決關鍵技術“卡脖子”問題,值得我們期待。
◆行業整體研發力度不足,產品同質化嚴重,新產品、新工藝、新技術更多的是依靠設備的提升與優化。
◆智能化水平有限,依舊是勞動密集型產業定位,招工難,人員流動性大。
◆環保和循環經濟是BOPP當前面對的最大問題,后端垃圾分類回收、科學再生循環利用、無毒焚燒處理是應對的主要手段和方向,而降解、厭氧等技術尚不能很快實現產品的環保價值。
展望未來,中國BOPP薄膜行業擁有著一些發展機遇:
◆包裝產品的功能趨向更加細化,將孕育出更多的應用場景。
◆單一材料在實現包裝功能性的同時,且易于分類和回收,實現塑料包裝的閉環,因此“全PP”的BOPP成為塑料軟包裝的新寵,單一材料BOPP薄膜可以替代以前由不同材料制成的多層薄膜。
◆中國智能制造的飛速發展將推動BOPP行業的生產成本進一步降低。
◆工業互聯網在中國的日臻成熟將有助于本行業的發展。
◆中國的基礎研究和工程技術研究將促進產學研和金融的一體化發展,通過天使資金或創投資金幫助企業和研發機構綁定在一起,能做以前不敢做的事情。
◆現在的頭部企業的發展更多依賴的是規模擴大,未來在技術、金融的賦能之下,將會出現龍頭企業,其在研發、議價能力、社會影響力、產業鏈話語權擁有更大優勢。
◆BOPP全產業鏈整合勢在必行,大企業越來越多,有競爭優勢的企業活下來,靠低價競爭的企業可能就會被淘汰,行業將沿一條健康的軌道運行。
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