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多功能多層共擠復合包裝薄膜的發(fā)展趨勢

2016-3-14 17:54:48??????點(diǎn)擊:
在塑料軟包裝材料中,食品包裝是其最大的應用市場(chǎng),隨著(zhù)消費水平的提高,對食品包裝的要求也越來(lái)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,包裝薄膜制品的結構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(mǎn)足市場(chǎng)以下幾個(gè)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(jìn)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(jìn)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(mǎn)足密閉保存的需要,要有良好的熱封性能; 

5. 滿(mǎn)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(guān)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(mǎn)足搬運和運輸的需要,須具有較強的力學(xué)性能 

8. 其他的一些光學(xué)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(huì )有另外一些其他的要求。顯然,靠單一品種的材料是無(wú)法滿(mǎn)足這些要求的,要靠不同薄膜材料的多層復合搭配來(lái)滿(mǎn)足這些需求。 

多層復合薄膜的工藝技術(shù)對比 

當前,國內外軟包裝材料的復合方法通常主要有四種:干式復合、無(wú)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: 

這是目前國內應用最多的較為傳統的一種復合方式,是采用雙組分的聚胺酯粘合劑,對兩層基材薄膜進(jìn)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(jìn)行稀釋?zhuān){整到一定的使用濃度,通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)輥涂布到基材上,經(jīng)熱風(fēng)烘箱干燥,再由加熱輥加熱與另一種基材進(jìn)行加壓粘合,再經(jīng)時(shí)效處理而成。干式復合工藝的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,層間搭配也靈活多樣,但其最大的缺陷是: 

(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(huì )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(guò)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(huì )滲透入底材基材進(jìn)入粘結層而變質(zhì)。 

雖然,干式復合工藝在目前應用最為廣泛,國內市場(chǎng)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(huì )成為軟包裝材料復合工藝的發(fā)展主流。 

2、無(wú)溶劑復合 

無(wú)溶劑粘合劑基本上也是由雙組分的聚氨脂粘合劑構成,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(shí),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(guò)加熱干燥就可以直接跟另一種基材進(jìn)行粘合,復合過(guò)程中沒(méi)有溶劑的殘留,沒(méi)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(jìn)入到粘結層而受到污染,同時(shí)粘合劑盤(pán)泵的清洗劑會(huì )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(guò)一臺擠出機將熔融的樹(shù)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(jìn)行貼合。底涂的AC劑有:以醇類(lèi)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,典型結構:基材/AC劑/LDPE其特點(diǎn)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(shù)脂原料如:PA、PE、PP等,分別熔融擠出,通過(guò)各自的流道在一個(gè)模頭匯合,再經(jīng)過(guò)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(mǎn)足包裝的功能性要求,產(chǎn)品常見(jiàn)的結構有: 

(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(shí)還可滿(mǎn)足:巴氏殺菌(85℃)、100℃水煮殺菌、紫外線(xiàn)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(xiàn)電暈處理即可。 

對于不同食品的包裝要求及包裝設備,還可以調節熱封層的材料來(lái)滿(mǎn)足: 

(1)EVA 低溫熱封 

(2)m-LLDPE 抗污染熱封性 

(3)EAA 油類(lèi)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(mǎn)足各種包裝場(chǎng)合的需要,又具有干式復合膜無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),可代替干式復合薄膜或減少干式復合的次數,更具有環(huán)保節能的特點(diǎn)。通過(guò)調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,還可靈活更換調配熱封層材料,滿(mǎn)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(chǎng)。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(guò)美國食品和衛生安全機構認證的材料,原料由專(zhuān)門(mén)的輸料管道集中對每層統一供料,加工過(guò)程無(wú)原料暴露、無(wú)環(huán)境污染現象。其粘結層是經(jīng)過(guò)改性后的LLDPE原料,對環(huán)境、食品及人體無(wú)毒害,更不會(huì )涉及到傳統的干式復合所謂的溶劑殘留現象,無(wú)廢氣污染,也不同與干式復合、無(wú)溶劑復合和一般單層擠出復合工藝,需要干燥箱來(lái)進(jìn)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(diǎn): 

1、成本低 

多層共擠復合工藝使用多種不同功能的樹(shù)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(mǎn)足客戶(hù)使用要求的前提下,將所需性能的樹(shù)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(shù)脂使用量,又降低了材料成本。 

2、結構靈活 

多層共擠技術(shù)可將多種原料進(jìn)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(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品規格的限制,有效的滿(mǎn)足不同包裝場(chǎng)合的需要。層次越多,結構設計越靈活,成本越低。 

3、復合性能高 

共擠復合過(guò)程將熔融的粘合劑和基礎樹(shù)脂復合在一起,此工藝復合的剝離強度很高,通??蛇_3N/15mm以上,甚至無(wú)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(shù)脂進(jìn)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(lǐng)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(wú)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(lái)實(shí)現。隨著(zhù)共擠復合樹(shù)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(huì )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(jìn)國家已在不斷強調環(huán)保和衛生的要求,多層共擠復合及無(wú)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(zhù)我國衛生監督機構與醫藥衛生監督機構的合并,今后對包裝材料的衛生性能要求將更加嚴格,我國軟包裝復合材料市場(chǎng)會(huì )發(fā)生結構性的大調整,將會(huì )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(gè)更大的發(fā)展空間。 

為了實(shí)現多層結構的產(chǎn)品,多層共擠復合用塑料樹(shù)脂也在不斷推出,除常用的LDPE、PP各種熱粘結樹(shù)脂外,還在向其他熱塑性樹(shù)脂方向發(fā)展,預計在不久的將來(lái),擠出復合專(zhuān)用的LDPE、LLDPE、PS、PA、PC、PVA、EVOH、PVDC等功能性樹(shù)脂能夠大規模生產(chǎn)時(shí),多層共擠復合薄膜材料將會(huì )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(shù)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(guò)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(cháng)期,國內生產(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(lái)的發(fā)展方向首先是通過(guò)設備和工藝的改進(jìn),提高薄膜制品的性能,適應市場(chǎng)的需求,擴大使用范圍,實(shí)現多層共擠復合薄膜制品結構性的改變,逐步趕上世界發(fā)展的潮流。在未來(lái)的幾年里,將會(huì )大力發(fā)展多層共擠復合工藝技術(shù),樹(shù)脂材料將會(huì )以共混改性為主,以適應更多薄膜制品的復合要求。
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