一片薄膜的不败“金身”

发布时间:2022-09-23 

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  新乡之新,在于常新。何为“新”?新是改变,是突破。

  新乡,自隋朝得名“新中乡”与“新”结缘,到新时代的新乡,两千年来,一辈辈新乡人在“创新”路上从未止步。

  科技引领未来!新乡人科技创新的领域不仅在探索星辰大海,他们也关注百姓生活的寻常角落。比如,塑料薄膜。今天《相约新乡》带您了解,新乡人是如何制造出“一片高科技薄膜”。

  强国新材——热收缩膜(PETG)

  这片高科技薄膜的学名是:功能性聚酯(PETG)热收缩膜。外观上看它平平无奇,和普通的塑料薄膜没有什么区别,但它身上却承载着世界顶级水平的高科技。先看一段视频直观的感受一下:

  是不是很神奇?一个方正规整的包装标签,瞬间与瓶身完美贴合,并且包装标签上的图案字体依然工整清晰。就像用魔法给瓶身裁剪了一套严丝合缝的“衣服”,这件“衣服”就是PETG热收缩膜。

  让薄膜与“凹凸有致”的瓶身零距离贴合,可不是所有的“塑料膜”都能做到,只有具有特殊“记忆效应”的热收缩材料做成的薄膜才能得以实现。

  这种神仙科技的妙处就在于:利用PETG原料的非结晶性和玻璃化转变特点,以及特殊拉伸工艺的高分子记忆效应,制备出纵横向收缩率可调的热收缩薄膜。如果用它来包裹某些东西,只要对薄膜再次加热,奇迹就出现了:薄膜显现了“记忆效应”,自动收缩至未拉伸取向时的状态。

  如今,热收缩膜广泛应用于食品、医药品、印刷品、建筑材料等物品的包装。对不规则形状物品的组合包装、超大型物品的包装,使用热收缩膜有更大的优势,既能满足商品的防潮防尘、防触摸偷换、透明展示等功能,又增加了商品外观上的吸引力。

  知识链接:塑料膜→热收缩膜

  塑料的主要成分是树脂。天然树脂是树木的一种分泌物(即树枝被锯断后切口处的那层黄色胶状体)。合成树脂则是人工合成的一种高分子量聚合物。

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  聚合物分子结构示意图(图片来自网络)

  合成树脂比天然树脂密度小、强度高、耐腐蚀性好。以合成树脂为主要成分,再加上些增塑剂、填充剂、润滑剂或着色剂等辅助材料,即可生产出有一定特性的可塑材料——称为“塑料”。

  塑料制成的薄膜给人们的生活带来了很大便利。但塑料制品有不少弱点,例如耐温性能差、容易破裂或被撕裂等,科学家们一直在设法提高塑料的性能。

  随着科技的发展,20世纪50年代初期,英国科学家亚瑟·查里斯贝(ArthurCharlesby)发现了热收缩材料。

  【注】热收缩膜包装与一般的真空包装是不同类别的技术:真空包装袋的塑料膜较厚,需经抽真空系统将包装袋内抽成低真空后封口,以便于运输和贮存。热收缩膜很薄,加热后会紧贴在包装物上防潮保鲜,被包装物品更直观、紧凑,便于运输。

  银金达:破解国外技术封锁

  河南银金达新材料股份有限公司(以下简称银金达)位于河南省卫辉产业聚集区,创办于2010年,是专业从事功能聚酯材料研发、制造的高新技术企业。

  银金达初创期,彼时国内塑料包装材料主要以聚氯乙烯(PVC)为主,当PVC生产、回收、掩埋和焚烧时,会产生二噁英类有毒有害气体,造成环境污染,危害人类健康。

  银金达为从源头治理白色污染找寻解决方案,用一年多时间进行市场调研,最终发现国外企业已成功研制出功能聚酯材料(PETG),该材料经燃烧之后只剩下CO2(二氧化碳)和水,绿色、环保、可回收利用,且通过了美国FDA食品接触标准,可应用于食品、医疗卫生等领域。

  但当时功能聚酯(PETG)原料的合成工艺和重要单体CHDM(单体:高分子材料学术语,合成高分子化合物的简单化合物)被美国伊士曼公司和韩国SK公司垄断,功能聚酯薄膜只有德国KP和韩国SK生产,价格高昂且供货不稳定,成为国内包装行业绿色发展的卡脖子问题之一。

  为打破国外垄断,2010年初银金达筹建团队,开始进行聚酯原料和功能性聚酯薄膜国产化的探索。

  经过多年的艰苦探索,银金达在国内率先研发了以NPG为共聚单体的PETG合成新路线,破解了国外专利以CHDM为共聚单体的技术封锁。并沿着绿色包装材料产业链纵深探索10余年,成功打造了集“聚酯原料—功能薄膜—再回收利用”为一体的完整产业链。

  如今,银金达从聚酯、薄膜到回收利用具有完整的产业链;其主营的功能性聚酯(PETG)热收缩膜,具有绿色环保、可循环利用的特点,被国际环保安全组织认定为环保新产品,获得欧盟组织认证,并获得中国环境标志产品认证。

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  PETG环保系列产品以其高可控收缩能力、高透明度、高光泽、低雾度、印刷效果好、抗拉强度大、存储自然收缩率低,广泛应用于食品、饮料、医药、日化、电子等复杂容器外包装。

  银金达从最初员工不到十人的小厂,发展成为薄膜包装行业的标杆企业,受到可口可乐、安姆科、达能、统一、康师傅、娃哈哈、蒙牛、元气森林等众多国内外知名品牌客户的青睐,产品远销全球50多个国家及地区,市场占有率国内第一,国际前三。

  四阶段跨越步步为赢

  功能性聚酯技术壁垒高,开发难度大。银金达功能性聚酯的成功研发历经了四个跨越阶段:

  第一阶段,初创与成功(2010-2015)

  经过深入调研,了解到江苏吴江的聚酯行业专家团队自1995年就开始研究功能性聚酯,银金达与对方达成了合作开发协议。

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  经过两年的配方修改、工艺参数调整及反复试验,项目团队于2012年取得了突破性进展,在国内率先采用以新戊二醇(NPG)改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)合成功能性聚酯(PETG),绕开了国外以1,4-环己烷二甲醇(CHDM,被国外垄断)对PET进行改性的技术封锁,形成了自主知识产权,打破了国外对PETG合成技术的垄断。

  之后,为打破功能性聚酯薄膜垄断,银金达与德国布鲁克纳公司结成了战略合作伙伴,首次提出热收缩膜领域的纵向拉伸概念,定制化生产2条世界最先进的拉膜生产线,包括国内首台具有纵向拉伸功能的设备,开启了国内双向拉伸热收缩膜的篇章。

  2013年,银金达生产出了首批高品质功能性聚酯薄膜,主要指标性能不低于德国KP和韩国SK的产品,填补了多项国内空白,解决了功能性聚酯膜被外国卡脖子的难题。

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  2014年,统一集团精心研发的“小茗同学”筹划上市,国内外知名标签企业争相竞标,但经过几个月测试,均未达到全外包、高收缩标签的要求。银金达仅用一个月时间便通过测试。

  第二阶段,延链与扩能(2016-2020)

  2017年,银金达首条功能性聚酯生产线于建成投产,实现了国产化功能性聚酯原料和制膜的自主产业链。

  2020年,银金达扩建的连续功能性聚酯原料生产线建成投产,提高了产品的质量和稳定性,进一步降低了成本。

  在此期间,热收缩膜技术的创新研发取得了巨大进展,实现了从单向拉伸到双向拉伸和可控收缩的技术突破,达到了国际先进水平。

  第三阶段,功能化创新(2020-2021)

  银金达研发团队根据市场需求,成功研制出第二代功能性聚酯,在此基础上先后开发出高印刷性能膜用功能性聚酯、低熔点膜用功能性聚酯、片材级功能性聚酯和注(吹)塑级功能性聚酯等系列产品,创新研发出国际首创的建筑用超强记忆合金膜及替代进口的乳白膜、耐高温聚酯等多项专利产品,大大拓宽了国产化PETG的应用领域,并在个性化、差异化、定制化服务方面更好地满足了客户需求。

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  银金达新材料带来的抗紫外线白色热收缩膜,能很好地保护饮料、奶制品、豆制品,避免紫外线照射,延长产品保质期。

  第四阶段,绿色可回收(2020—)

  为紧跟国家绿色发展的时代步伐,银金达继续专注于第三代绿色可回收功能性聚酯、填补国内空白的低密度聚酯、新路线低成本聚酯以及可降解高收缩膜等的研发,目前已取得了阶段性进展。

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  2020年,银金达紧跟国家循环经济发展战略,开始研究回收瓶体再生利用技术。2021年7月成功制备出含30%回收料的再生聚酯(rPETG),并利用国际先进的薄膜拉伸设备制备出性能优异的rPETG热收缩膜,印制出了合格标签。

  相比于传统回收塑料制成品,rPETG产品性能更优、应用更广、附加值更高、适用周期更长,回收塑料的价值被充分地挖掘。不仅实现了变废为宝,循环利用了不可再生资源,减少石油资源消耗,而且带动资源回用升级。在减少消费后塑料对环境产生污染的同时,大力提升了再生塑料的使用比例,积极推进减塑进程。

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  如今,银金达已经成为可口可乐公司可循环利用的标签供应商,可口可乐作为2022年冬奥会饮料产品独家赞助商使用了银金达产的rPETG薄膜标签。

  银金达也一直在“专精特新”领域不断探索。超强记忆合金膜作为防水卷材行业的关键原料,前期关键技术掌握在国外生产厂家,国内一直依赖进口,成本居高不下,已严重制约国内新型绿色建材的发展。

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  银金达新材料采用全新开发的聚酯原料,利用国际先进的薄膜拉伸设备,设定特殊的拉伸定型参数条件,制备出具有高拉伸强度、延伸率高、热收缩率低的超强记忆合金膜,该产品具有优异的抗拉强度和延伸率、良好的热稳定性和耐撕裂强度、优良的穿刺能力和浸渍能力、优良的耐腐蚀及耐老化能力;可提高防水卷材的生产效率,施工过程中不易破损从而降低施工难度,属国内外首创,被鉴定为国际先进水平。

  艰苦创业坚守创新

  回首银金达功能性聚酯发展之路,是一条艰苦创业之路。这条路投入重、设备资产重,曾出现过生存困难,面临过被国外同行巨头收购的危机。经过执着坚守,在功能性聚酯研发这个领域,银金达依靠攻克世界性难题的不断创新扎住了根,做成了中国的单项冠军,与德国KP、韩国SK形成了世界三强,供货速度远远快于国外进口,顺利融入了全球工业化产业链之中,真正形成国内国外双循环。

  在此期间,银金达的不懈努力也荣获了众多国家级和省市级荣誉,主要有:国家制造业单项冠军示范企业、国家级专精特新重点“小巨人”企业、国家技术创新示范企业、国家绿色工厂、全国质量标杆等50余项。

  2021年10月,河南省委书记楼阳生为河南省首批10家产业研究院揭牌,银金达获得了牵头建设河南省先进膜材料产业研究院的殊荣。目前产业研究院已正式成立,未来将在“储能膜材料、功能膜材料、环保膜材料、装备国产化”4大方向进行先进科研成果的产业化推进。

  未来目标:推进创新做强产业

  从0到1的距离,银金达走了十年,从1到N的距离,还有更多的十年需要去探寻、去奋斗。

  创新驱动发展,科技引领未来。银金达作为国内功能性聚酯领域产业化的开拓者、耕耘者,将按照习近平总书记“实实在在、心无旁骛做实业”的要求,坚守国家战略企业化的理念,对标国家发改委《“十四五”循环经济发展规划》及绿色发展的国家战略要求,继续把科技创新作为企业发展第一动力,充分发挥产业研究院的引领作用;进一步壮大自身全产业链优势,为绿色包装、资源循环利用,推动实现碳达峰、碳中和,促进生态文明建设奉献力量。

  新乡之“新”,在于常新!

  何以常新?

  心中有梦,永不止步。



主办单位
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