多功能多層共擠復合包裝薄膜的發(fā)展趨勢
| 在塑料軟包裝材料中，食品包裝是其******的應用市場，隨著消費水平的提高，對食品包裝的要求也越來越苛刻，這促使了高阻隔多功能性包裝薄膜材料的發(fā)展。在通常意義上，包裝薄膜制品的結(jié)構(gòu)取決于包裝對薄膜的功能需求，對于食品包裝，包裝材料一般須滿足市場以下幾個方面的需求： 1． 由于氧氣能夠引起脂肪和蛋白質(zhì)的氧化變質(zhì)，所以要有優(yōu)異的阻隔氧氣的能力； 2． 因水汽的進入或揮發(fā)可引起食物口味的變化，須具有優(yōu)異的水蒸氣阻隔能力； 3． 為防止異味進入或香味的揮發(fā)，保證食品原味，需要有優(yōu)異的阻隔香氣的能力； 4． 為滿足密閉保存的需要，要有良好的熱封性能； 5． 滿足殺菌的要求，避免微生物存在破壞食物，要具有一定的耐熱性能； 6． 為裝潢美觀及商品必要的信息的需要，要有良好的印刷性； 7． 為保護食品，滿足搬運和運輸?shù)男枰?，須具有較強的力學性能 8． 其他的一些光學性能方面的要求等。 以上這些只是單純從包裝效果的需求方面所考慮的，當然在使用包裝材料的二次加工性方面還會有另外一些其他的要求。顯然，靠單一品種的材料是無法滿足這些要求的，要靠不同薄膜材料的多層復合搭配來滿足這些需求。 多層復合薄膜的工藝技術(shù)對比 當前，國內(nèi)外軟包裝材料的復合方法通常主要有四種：干式復合、無溶劑復合、一般單層擠出復合和多層共擠擠出復合等。 1、干式復合： 這是目前國內(nèi)應用最多的較為傳統(tǒng)的一種復合方式，是采用雙組分的聚胺酯粘合劑，對兩層基材薄膜進行粘合的一種工藝方法。其主劑和固化劑按比例混合后，再用有機溶劑進行稀釋，調(diào)整到一定的使用濃度，通過網(wǎng)線輥涂布到基材上，經(jīng)熱風烘箱干燥，再由加熱輥加熱與另一種基材進行加壓粘合，再經(jīng)時效處理而成。干式復合工藝的特點是操作簡單，層間搭配也靈活多樣，但其******的缺陷是： （1）由于膠層表面張力較大，粘合劑溶劑雖經(jīng)很大功率的干燥，但也難免出現(xiàn)溶劑殘留的情況； （2）干燥加熱的消耗功率大而浪費能源； （3）干燥的廢氣及有機溶劑的揮發(fā)會污染環(huán)境； （4）粘合劑中的主劑和固化劑比例雖經(jīng)設計，但粘合層在制造和復合過程中，經(jīng)熟化還有一定的溶劑殘留量。而食品接觸的底材通常是PE或共聚PP等阻隔性不高的材質(zhì)，有些滲透性較強的食品會滲透入底材基材進入粘結(jié)層而變質(zhì)。 雖然，干式復合工藝在目前應用最為廣泛，國內(nèi)市場上的軟包裝材料有80%以上都采用此種工藝，但基于以上這些缺陷，仍不會成為軟包裝材料復合工藝的發(fā)展主流。 2、無溶劑復合 無溶劑粘合劑基本上也是由雙組分的聚氨脂粘合劑構(gòu)成，主劑和固化劑在室溫下粘度較高，是半固態(tài)物質(zhì)。復合時，主劑和固化劑按比例混合，經(jīng)具有加熱保溫功能的網(wǎng)紋輥熱溶后涂布到基材上，涂布不必經(jīng)過加熱干燥就可以直接跟另一種基材進行粘合，復合過程中沒有溶劑的殘留，沒有廢氣的排放污染環(huán)境，但可能因主劑和固化劑的比例控制不穩(wěn)定，復合工藝條件復雜等多種因素，某些滲透性較強的食品滲入底層基材進入到粘結(jié)層而受到污染，同時粘合劑盤泵的清洗劑會污染環(huán)境。由于多種因素的考慮以及設備投入的原因，目前這種復合工藝應用不多。 3、一般單層擠出復合工藝 通過一臺擠出機將熔融的樹脂材料流延涂布到基材上，迅速壓合冷卻。有些基材通常底涂增粘的AC劑，經(jīng)烘箱干燥進行貼合。底涂的AC劑有：以醇類溶劑為主的水性AC劑和以醋酸乙烯溶劑為主的溶劑型AC劑，典型結(jié)構(gòu)：基材/AC劑/LDPE其特點主要有： （1）AC劑涂布量不大，殘留少 ； （2）水性AC劑干燥能源消耗較大； （3）底涂水性AC劑粘的剝離強度低； （4）由于使用AC劑非常少，排廢對環(huán)境污染少。 所以該工藝與干式復合工藝相比，是具有環(huán)保性的，但應用范圍比干式復合要窄。 4、多層共擠擠出復合 這種擠出復合是復合軟包裝材料的主要生產(chǎn)方法之一，是采用3臺以上的擠出機，將不同功能的樹脂原料如：PA、PE、PP等，分別熔融擠出，通過各自的流道在一個模頭匯合，再經(jīng)過吹脹成型，冷卻復合在一起。 由于多層共擠復合薄膜具有其所用原料的各自的性能，能夠很好的滿足包裝的功能性要求，產(chǎn)品常見的結(jié)構(gòu)有： （1）PE/TIE/PA/TIE/PE（PA） 較高阻隔，中等強度 （2）PE/TIE/ EVOH /TIE/PE 高阻隔，中等強度 （3）PA/EVOH/PA/TIE/EVA 高阻隔，高強度 其中： PA、EVOH 提供良好的阻隔性能，可阻隔氧氣、香氣等； PE、EVA等聚烯烴可提供優(yōu)秀的水蒸氣阻隔能力，并具有良好熱封性； 同時還可滿足：巴氏殺菌（85℃）、100℃水煮殺菌、紫外線殺菌、微波殺菌等要求。若殺菌條件為121℃，30min高溫蒸煮，可將PE換成耐高溫的PP即可，另外，若需要印刷，經(jīng)在線電暈處理即可。 對于不同食品的包裝要求及包裝設備，還可以調(diào)節(jié)熱封層的材料來滿足： （1）EVA 低溫熱封 （2）m-LLDPE 抗污染熱封性 （3）EAA 油類制品的熱封 （4）Surly 貼體性、抗污染熱封性 多層共擠多功能包裝薄膜材料能夠很好滿足各種包裝場合的需要，又具有干式復合膜無法比擬的優(yōu)點，可代替干式復合薄膜或減少干式復合的次數(shù)，更具有環(huán)保節(jié)能的特點。通過調(diào)整阻隔層的厚度及多種阻隔材料的搭配使用，可以靈活的設計出不同阻隔性能的薄膜，還可靈活更換調(diào)配熱封層材料，滿足不同包裝的需求，取代了許多以干式復合為主體的包裝市場。所以，這種共擠復合的多層化，多功能化正是今后包裝薄膜材料發(fā)展的主流方向。 多層共擠復合——薄膜復合工藝的綠色革命 多層共擠復合是一種綠色化復合生產(chǎn)工藝，尤其是對于目前食品包裝行業(yè)，所用原料一般采用經(jīng)過美國食品和衛(wèi)生安全機構(gòu)認證的材料，原料由專門的輸料管道集中對每層統(tǒng)一供料，加工過程無原料暴露、無環(huán)境污染現(xiàn)象。其粘結(jié)層是經(jīng)過改性后的LLDPE原料，對環(huán)境、食品及人體無毒害，更不會涉及到傳統(tǒng)的干式復合所謂的溶劑殘留現(xiàn)象，無廢氣污染，也不同與干式復合、無溶劑復合和一般單層擠出復合工藝，需要干燥箱來進行處理，因此，能源消耗也較少。 除此之外，多層共擠復合工藝還具有以下優(yōu)點： 1、成本低 多層共擠復合工藝使用多種不同功能的樹脂，只采用吹塑一道工序即可制成具有多功能的復合薄膜制品，可降低生產(chǎn)成本。并且，還可在滿足客戶使用要求的前提下，將所需性能的樹脂原料減至最小厚度，單層最薄可達2~3μm，可大大減少昂貴的樹脂使用量，又降低了材料成本。 2、結(jié)構(gòu)靈活 多層共擠技術(shù)可將多種原料進行不同組合的搭配，充分利用不同性能的原料，一次成型，不受市場相關(guān)產(chǎn)品規(guī)格的限制，有效的滿足不同包裝場合的需要。層次越多，結(jié)構(gòu)設計越靈活，成本越低。 3、復合性能高 共擠復合過程將熔融的粘合劑和基礎樹脂復合在一起，此工藝復合的剝離強度很高，通常可達3N/15mm以上，甚至無法剝離，適應于一般的包裝材料。對剝離強度要求高的產(chǎn)品，可加入熱粘性樹脂進行復合，剝離強度可達14N/15mm，甚至更高。 4、用途廣泛，使用環(huán)境寬廣 多層共擠復合材料制品可以涵蓋幾乎所有的包裝領域：食品、日化產(chǎn)品、飲料、藥品、保護膜甚至航空航天產(chǎn)品等，目前國內(nèi)的許多干式復合材料制品在國外都已采用共擠復合工藝。干式復合工藝無法生產(chǎn)的牙膏管、紙塑鋁復合產(chǎn)品、航空航天等產(chǎn)品也都是采用共擠復合工藝來實現(xiàn)。隨著共擠復合樹脂、工藝和設備各方面的深入研究和不斷創(chuàng)新，多層共擠復合將會向更廣闊的范圍拓展。 多層共擠復合技術(shù)的發(fā)展趨勢 目前，歐美等先進國家已在不斷強調(diào)環(huán)保和衛(wèi)生的要求，多層共擠復合及無溶劑干式復合正在逐漸取代溶劑型干式復合工藝技術(shù)。隨著我國衛(wèi)生監(jiān)督機構(gòu)與醫(yī)藥衛(wèi)生監(jiān)督機構(gòu)的合并，今后對包裝材料的衛(wèi)生性能要求將更加嚴格，我國軟包裝復合材料市場會發(fā)生結(jié)構(gòu)性的大調(diào)整，將會逐步與國際接軌，這就為多層共擠復合工藝技術(shù)提供了一個更大的發(fā)展空間。 為了實現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，多層共擠復合用塑料樹脂也在不斷推出，除常用的LDPE、PP各種熱粘結(jié)樹脂外，還在向其他熱塑性樹脂方向發(fā)展，預計在不久的將來，擠出復合專用的LDPE、LLDPE、PS、PA、PC、PVA、EVOH、PVDC等功能性樹脂能夠大規(guī)模生產(chǎn)時，多層共擠復合薄膜材料將會有更大的發(fā)展。 為了提高生產(chǎn)效率，多層共擠復合的工藝技術(shù)也在不斷的革新，除使用新的功能性樹脂材料外，各種提高擠出復合性能的工藝方法也在不斷被采用。如通過工藝方法改變吹塑薄膜的分子極性或改善基材膜的表面性能，以提高擠出復合的剝離強度，有些產(chǎn)品還可以大幅度降低成本等。 我國目前多層共擠復合的技術(shù)水平還不高，多功能多層共擠復合包裝薄膜正處于推廣使用的增長期，國內(nèi)生產(chǎn)的阻隔性薄膜多應用在低端產(chǎn)品的包裝，與發(fā)達國家相比還有很大的差距。未來的發(fā)展方向首先是通過設備和工藝的改進，提高薄膜制品的性能，適應市場的需求，擴大使用范圍，實現(xiàn)多層共擠復合薄膜制品結(jié)構(gòu)性的改變，逐步趕上世界發(fā)展的潮流。在未來的幾年里，將會大力發(fā)展多層共擠復合工藝技術(shù)，樹脂材料將會以共混改性為主，以適應更多薄膜制品的復合要求。 |
