為(wéi)了提高塑料的阻隔性能,近年來,業界一方麵在研究開發新型高(gāo)阻隔性塑(sù)料,另一方麵則是對現有的塑(sù)料包裝材料(liào)進行改性。由(yóu)於多層複合、共(gòng)混、表麵鍍覆、表麵塗布和拉伸取向等阻隔技術的迅(xùn)速推廣,使塑料包裝材(cái)料的阻隔性能得到了很大的(de)提高。其中,複合包裝膜就是塑料包裝中最有活力、發展最快的(de)一類包裝材料(liào),代表著當(dāng)今塑料包裝材料的發展方向。由於(yú)多層複合結(jié)構中的(de)各組分均為連續(xù)相,可以通(tōng)過濕式複合、幹式複合(hé)、共擠出複合等方(fāng)法進行生產加工。
1、多層幹式複合
幹式複合又稱幹法複合。即在塑料薄(báo)膜上塗布一層溶劑型膠黏劑(分(fèn)單組分熱(rè)熔(róng)型膠黏劑和雙(shuāng)組分反應(yīng)型膠黏劑),經過複合機烘(hōng)道使溶劑揮發而幹燥,再在熱壓(yā)狀態下與其他複合(hé)材料黏結,形成平滑(huá)的複合材料。目前幾乎所有的薄膜均可用幹式複合進行生產加工。複合薄膜綜合了各層膜的優良性能,如防潮性、阻隔性(xìng)、耐熱性及熱封性等(děng),從而可滿足各種商(shāng)品的(de)包裝需要。
在(zài)幹式複合生產工藝中,膠黏劑是影響複合薄膜(mó)質量的(de)關鍵因素之一。幹(gàn)式複合所使用的膠黏劑大都為溶劑型(xíng),如聚氨酯、改性聚(jù)酯、環氧樹(shù)脂、聚醋酸乙烯(xī)酯和(hé)天然橡(xiàng)膠等膠黏劑。其中聚氨酯型(xíng)膠黏劑具有優(yōu)良的綜合性能,其彈性好,耐低溫、耐煮沸,柔韌性(xìng)、強(qiáng)度、耐老化性突出(chū),在較寬的溫度和濕度範圍內長期應用不產生剝離,有良好的耐熱性和耐化學介質性,對蒸煮、加熱殺菌、熱成型和熱封合均(jun1)有出色的耐受性(xìng),對各種材料又具有優良的粘(zhān)接力,是複合薄膜生(shēng)產所(suǒ)使用的主要膠種,且一般都采用雙組分溶劑型膠黏劑。
選擇膠黏劑要(yào)根據被包(bāo)裝物的性質(如(rú)冷凍還是蒸煮,食品還是非食品等條件)來決定。在複合前,首先將膠黏劑溶液(yè)均勻(yún)地塗布於(yú)薄膜表麵,然後(hòu)送入(rù)熱烘道除去溶劑,再經複合輥在一(yī)定(dìng)溫度和一定壓力下與另(lìng)一層薄膜複合。目前,也流行(háng)分散型膠黏劑,如(rú)將改(gǎi)性聚烯烴在溶劑中的(de)懸浮液(yè)對聚烯烴和鋁箔等極性材料進行複合。溶劑(jì)型和分散型膠黏劑的共同點是在塗(tú)布機中塗布時為液體,塗布(bù)後必須消耗大量的能(néng)量以(yǐ)除去水分或溶劑,容易帶來空氣汙染,且成(chéng)本較高,因此,無溶(róng)劑膠黏劑(jì)是今(jīn)後的發展趨勢。
多層幹式複合(hé)最早(zǎo)用於生(shēng)產阻隔包(bāo)裝,是利用具有高阻隔性能(néng)材料與(yǔ)低(dī)廉的其(qí)他包(bāo)裝材料複合,該工藝可利用傳統(tǒng)的阻(zǔ)隔材(cái)料——鋁箔,除鋁箔之外阻隔材(cái)料還可選擇鍍膜、塗膜(mó)或其他中高阻(zǔ)隔(gé)性薄膜(如PDVC膜、PA膜、EVOH膜)。其結構常常是外層BOPP、BOPET,中阻隔層可為PA、PDVC、EVOH或鋁箔(bó),內熱封(fēng)層(céng)為CPP,若不需要耐高(gāo)溫(wēn)也可用(yòng)PE,相(xiàng)互之間用膠黏劑黏合。
幹式複合膜的阻隔性能(néng)與用膜、膠黏劑有關。複合的基膜表麵必須清潔、幹燥、平整、無灰塵、無油汙,對非極(jí)性、表麵致密光滑的聚烯烴材料(liào)還要事先進行電暈處理(lǐ)。而鋁箔作為(wéi)複合基材(cái),要求針孔要少,且針孔孔徑盡可能小,在複合前還往往要清除(chú)鋁箔加工中殘留的油(yóu)脂。
2、多層共擠複合
多層(céng)共擠複合與幹式複合(hé)相比起步較(jiào)晚,但其有節(jiē)省原材料、原材料可多樣(yàng)化、適應環保要求、不用有毒膠黏劑等優點,而且阻透效果十分理想,並隨著(zhe)層數的增加效果越好,各層(céng)間聚合物結合良好。目(mù)前複合層數已(yǐ)發展(zhǎn)到(dào)十幾層以上,在包裝膜、中空容器上都有應用。
PVDC與PS、HIPS、PP等樹脂的多層共擠出物(wù),可用於奶製(zhì)品、果醬等的真空包裝;PVDC與PE、PVC的複合片材適用於崩解快、易(yì)潮解、易(yì)揮發藥品的包裝。英國Bass公司和美國的Miller公司利(lì)用多層(céng)共擠出方法製得的PET/EVOH/PET包裝材料用(yòng)於啤酒的包裝(zhuāng),其(qí)阻隔性能良好,啤酒的保質期可(kě)達到6~9個月。
共擠出複合工藝(yì)是采(cǎi)用兩台或數台擠出機(jī)將各種不同功(gōng)能的樹脂分別熔融擠(jǐ)出,通過各自的流道在(zài)模頭內或模頭外匯合,再經吹脹、冷卻複合在一起(qǐ)。該工藝不僅大大簡化了生產工序(xù),而且用(yòng)料少,同時可降(jiàng)低原料消耗和生產成本;采(cǎi)用此工藝生產相同結(jié)構的(de)複合包裝材料(liào)比其他工藝可以節省30%的生(shēng)產成本。
共擠複合是把(bǎ)兩種以上的材(cái)料在熔融狀態下在一個模頭內複合熔接在一起,由於(yú)阻隔材料和熱封材料相容性一般都很差,因此必須首(shǒu)先考慮選擇好溶劑。如在共擠複合尼龍-6同低密度聚乙烯的(de)複合膜時,用Bynel樹脂(zhī),使用3台擠出機(jī)共用一個(gè)複合模頭,便可(kě)擠出尼龍/Bynel/LDPE三層(céng)結構複合膜。
目前典型的複合膜結構為:主要受力層(céng)/阻隔層/熱封層/可剝離層(céng)。主要受力層為PS、HIPS、PP、PET等,阻隔層為EVOH、PA、PVDC等,熱封層為HDPE、LDPE、LLDPE、CPP等,可剝離層為(wéi)PP等。相鄰層之間如樹(shù)脂相容性差需加粘接(jiē)層(céng)。根(gēn)據不同(tóng)用途,用不同的材質製成不同結構(gòu)的複合膜,常用的有(yǒu)以下幾種:PET/PVDC/PE,OPP/PVDC/EVA,PVDC/PET/PE,EVOH/PVDC/EVA,PVC/PVDC/EVA,NY/EVA/PVDC/EVA等。
多層共(gòng)擠出複合(hé)膜多(duō)采用ABCBA五層對稱結構,以PA或EVOH為(wéi)阻隔層,PE為熱封層。從其功能組合上看,主要有阻隔、熱封以及黏(nián)結3個功能。通過不(bú)同聚合(hé)物的組合滿足包裝物質防氧、防濕(shī)的要求,通(tōng)常由4種聚合物組成,但市場上也(yě)已出(chū)現(xiàn)了(le)七層(céng)、九層、十一層甚至(zhì)更多層的共擠出複合膜。其中以PVDC類為中間阻隔層的共擠複合膜發展最快,產量最大,這是(shì)因為DCI的洗脫技術已研製成功並應用於新型噴霧幹燥洗脫塔,從而能(néng)對產物汙染進行有(yǒu)效的控(kòng)製。
阻隔(gé)樹(shù)脂要求有較好的加(jiā)工性能,以適應共(gòng)擠複合機(jī)頭要求有良好(hǎo)流動性(xìng)的需要。流動性太差或幾種(zhǒng)樹脂之間(jiān)流動性相差(chà)太大(dà),都會由於層流形成受到影響而(ér)降低複合膜的阻隔性能。主要的結構有PE/膠黏劑/尼龍(lóng)/EVOH/尼龍/PE,該結構對食品香味泄露率從(cóng)5%降(jiàng)到1%。其他結構還(hái)有HDPE(PP)/膠黏劑/EVOH/膠黏劑/HDPE(PP),PP/膠黏劑/PVDC/膠黏劑/HDPE等。
共擠複合膜中(zhōng),各層的(de)厚度靠(kào)調節(jiē)擠出機轉速來控製,由於(yú)擠出機速(sù)度控(kòng)製並不十分精確,往(wǎng)往造成共擠(jǐ)複合膜的(de)厚度也不好控製,需要較高的工人素質和較為精密的機器設備。另外機(jī)頭設計也十分關鍵,一般說來,按ABCBA五層及ABCDCBA七(qī)層結構設計的機頭所成型的包裝膜(mó)的阻(zǔ)隔性及複合強(qiáng)度最好,主要原因是對稱結構的物料(liào)流動更易形成層流。共擠複合的缺點是(shì)擠出機轉速(sù)不同會產生料與料之間混(hún)淆,而且也隻能表麵印刷。
3、多層(céng)共擠流延
高阻隔性(xìng)共擠流延薄膜是上世紀80年代(dài)末開發成功的塑料包裝材料。
近年來,隨著多層(céng)共(gòng)擠流延膜的(de)問世,其阻隔性、保香性、防潮性、耐(nài)油性、可蒸煮性和熱封性能達到進一步提高,可廣(guǎng)泛應用於肉類冷凍製品、蒸煮肉類食品、方便食(shí)品、水產品、水(shuǐ)果和乳製品、食用油、酒類、醬油類等包裝,大大延長商品的貨架壽命。
高阻隔性多層共(gòng)擠流延(yán)膜是(shì)以高阻隔材料為(wéi)主要材料,配合(hé)其他複合材料和粘接樹脂經一次擠出成型的,其原材料(liào)可分為3大(dà)類,即高阻隔材(cái)料、複合材料和黏結材料。高阻隔材料的性能直接影響共擠流延膜的高阻隔性。目前,常用的高阻隔材料(liào)包括PA、EVOH和PVDC三種,由於這(zhè)些材料均是極性材料,吸濕力很強,而材料中的水分對生產影響很大,水分本(běn)身在加熱過程中(zhōng)可產生降解作用,而含(hán)水分過高(gāo)在熔融擠出時會產生氣(qì)泡,使高阻隔材料形(xíng)成斷層,嚴重影響(xiǎng)產品的質量(liàng),故對高阻隔材料的水分含量要求很高,一般不能超過0.06%。因此,為防止原(yuán)材(cái)料的吸濕,要求采用防潮的紙鋁複合包(bāo)裝,並在運輸過程中要確保包裝的完好;有條件的廠家可安裝幹燥器,對購入的原材料實施幹(gàn)燥後(hòu)再(zài)使(shǐ)用(yòng)。
根據(jù)用途複合材料可采用(yòng)蒸煮級CPP粒料、複(fù)合級CPP粒(lì)料、LDPE、LLDPE、茂金屬LLDPE,要求MI值在2~8範圍,熔融擠出性能良好,熱封性能良好。
黏結強度的大小直接影響共擠膜的質量(liàng)。因此,根據不同的高阻隔材料和複合材料而選(xuǎn)用黏結力強的(de)黏結樹(shù)脂,其MI值在2~6之間(jiān)。
在原材料質量保證的前提(tí)下,生(shēng)產工藝是控製產品質(zhì)量的關鍵,主要包括溫度、生(shēng)產線速度、厚度控製、分層分流控製、表麵處理等。
高阻隔多層共擠流(liú)延膜從結構上可分兩大類,即對稱結(jié)構A/B/C/B/A和(hé)非對稱結構C/B/A。A為複合材料,B為黏結材料,C為高阻隔(gé)材料。例如常用的對(duì)稱(chēng)結構(gòu)有PE/Tie/PA/Tie/PE,PP/Tie/PA/Tie/PP,PE/Tie/EVOH/Tie/PE,PE/Tie/PVDC/Tie/PE等;常用的非對稱結構(gòu)有PA/Tie/PE,PA/Tie/PP,PA/EVOH/Tie/PE等。
由於高阻隔多層共擠流延(yán)膜是由幾種材料共擠成型的,其集合(hé)了多種材料的(de)優點,因而具有很好(hǎo)的使用性能,可廣泛應用於各類(lèi)食品(pǐn)包裝。但由於這種薄膜目前尚無法回收利用,相對增加了生產成本,因此(cǐ),加快科技創(chuàng)新(xīn),優化工藝流程,已成(chéng)為其規模化生產應用的必然選擇。
資料來源:91再生(shēng)
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