多功能多层共挤复合包装薄膜的发展趋势单球芹

一、前言

目前，国际上对包装材料的要求越来越高，尤其是塑料包装行业，除了要求材料要满足各种功能性需求与保证其产品的内在质量之外，而对产品的生产过程也有了越来越严格的要求。这不但要求包装材料具有环保性和健康性，而且其产品在生产过程也要符合环保性和健康性的标准。将环境保护意识渗透到包装产品的整个生命周期中，是实现包装产业可持续发展的有效方法，也是包装行业目前较为关注的一个热点话题。

在塑料软包装材料中，食品包装是其最大的应用市场，随着消费水平的提高，对食品包装的要求也越来越苛刻，这促使了高阻隔多功能性包装薄膜材料的发展。在通常意义上，包装薄膜制品的结构取决于包装对薄膜的功能需求，对于食品包装，包装材料一般须满足市场以下几个方面的需求：

1．由于氧气能够引起脂肪和蛋白质的氧化变质，所以要有优异的阻隔氧气的能力；
2．因水汽的进入或挥发可引起食物口味的变化，须具有优异的水蒸气阻隔能力；
3．为防止异味进入或香味的挥发，保证食品原味，需要有优异的阻隔香气的能力；
4．为满足密闭保存的需要，要有良好的热封性能；
5．满足杀菌的要求，避免微生物存在破坏食物，要具有一定的耐热性能；
6．为装潢美观及商品必要的信息的需要，要有良好的印刷性；
7．为保护食品，满足搬运和运输的需要，须具有较强的力学性能
8．其他的一些光学性能方面的要求等。

以上这些只是单纯从包装效果的需求方面所考虑的，当然在使用包装材料的二次加工性方面还会有另外一些其他的要求。显然，靠单一品种的材料是无法满足这些要求的，要靠不同薄膜材料的多层复合搭配来满足这些需求。

二、多层复合薄膜的工艺技术对比

当前，国内外软包装材料的复合方法通常主要有四种：干式复合、无溶剂复合、一般单层挤出复合和多层共挤挤出复合等。

1、干式复合：

这是目前国内应用最多的较为传统的一种复合方式，是采用双组分的聚胺酯粘合剂，对两层基材薄膜进行粘合的一种工艺方法。其主剂和固化剂按比例混合后，再用有机溶剂进行稀释，调整到一定的使用浓度，通过网线辊涂布到基材上，经热风烘箱干燥，再由加热辊加热与另一种基材进行加压粘合，再经时效处理而成。干式复合工艺的特点是操作简单，层间搭配也灵活多样，但其最大的缺陷是：

（1）由于胶层表面张力较大，粘合剂溶剂虽经很大功率的干燥，但也难免出现溶剂残留的情况；
（2）干燥加热的消耗功率大而浪费能源；
（3）干燥的废气及有机溶剂的挥发会污染环境；
（4）粘合剂中的主剂和固化剂比例虽经设计，但粘合层在制造和复合过程中，经熟化还有一定的溶剂残留量。而食品接触的底材通常是PE或共聚PP等阻隔性不高的材质，有些渗透性较强的食品会渗透入底材基材进入粘结层而变质。
虽然，干式复合工艺在目前应用最为广泛，国内市场上的软包装材料有80%以上都采用此种工艺，但基于以上这些缺陷，仍不会成为软包装材料复合工艺的发展主流。

2、无溶剂复合

无溶剂粘合剂基本上也是由双组分的聚氨脂粘合剂构成，主剂和固化剂在室温下粘度较高，是半固态物质。复合时，主剂和固化剂按比例混合，经具有加热保温功能的网纹辊热溶后涂布到基材上，涂布不必经过加热干燥就可以直接跟另一种基材进行粘合，复合过程中没有溶剂的残留，没有废气的排放污染环境，但可能因主剂和固化剂的比例控制不稳定，复合工艺条件复杂等多种因素，某些渗透性较强的食品渗入底层基材进入到粘结层而受到污染，同时粘合剂盘泵的清洗剂会污染环境。由于多种因素的考虑以及设备投入的原因，目前这种复合工艺应用不多。

3、一般单层挤出复合工艺

通过一台挤出机将熔融的树脂材料流延涂布到基材上，迅速压合冷却。有些基材通常底涂增粘的AC剂，经烘箱干燥进行贴合。底涂的AC剂有：以醇类溶剂为主的水性AC剂和以醋酸乙烯溶剂为主的溶剂型AC剂，典型结构：基材/AC剂/LDPE其特点主要有：

（1）AC剂涂布量不大，残留少 ；
（2）水性AC剂干燥能源消耗较大
（3）底涂水性AC剂粘的剥离强度低
（4）由于使用AC剂非常少，排废对环境污染少。

所以该工艺与干式复合工艺相比，是具有环保性的，但应用范围比干式复合要窄。

4、多层共挤挤出复合

这种挤出复合是复合软包装材料的主要生产方法之一，是采用3台以上的挤出机，将不同功能的树脂原料如：PA、PE、PP等，分别熔融挤出，通过各自的流道在一个模头汇合，再经过吹胀成型，冷却复合在一起。
由于多层共挤复合薄膜具有其所用原料的各自的性能，能够很好的满足包装的功能性要求，产品常见的结构有：

（1） PE/TIE/PA/TIE/PE（PA） 较高阻隔，中等强度
（2） PE/TIE/ EVOH /TIE/PE 高阻隔，中等强度
（3） PA/EVOH/PA/TIE/EVA 高阻隔，高强度

其中：

PA、 EVOH 提供良好的阻隔性能，可阻隔氧气、香气等；
PE、 EVA等聚烯烃可提供优秀的水蒸气阻隔能力，并具有良好热封性；

同时还可满足：巴氏杀菌（85℃）、100℃水煮杀菌、紫外线杀菌、微波杀菌等要求。若杀菌条件为121℃，30min高温蒸煮，可将PE换成耐高温的PP即可，另外，若需要印刷，经在线电晕处理即可。
对于不同食品的包装要求及包装设备，还可以调节热封层的材料来满足：

（1）EVA 低温热封
（2）m-LLDPE 抗污染热封性
（3）EAA 油类制品的热封
（4）Surly 贴体性、抗污染热封性

多层共挤多功能包装薄膜材料能够很好满足各种包装场合的需要，又具有干式复合膜无法比拟的优点，可代替干式复合薄膜或减少干式复合的次数，更具有环保节能的特点。通过调整阻隔层的厚度及多种阻隔材料的搭配使用，可以灵活的设计出不同阻隔性能的薄膜，还可灵活更换调配热封层材料，满足不同包装的需求，取代了许多以干式复合为主体的包装市场。所以，这种共挤复合的多层化，多功能化正是今后包装薄膜材料发展的主流方向。

柳叶栒子三、多层共挤复合——薄膜复合工艺的绿色革命

多层共挤复合是一种绿色化复合生产工艺，尤其是对于目前食品包装行业，所用原料一般采用经过美国食品和卫生安全机构认证的材料，原料由专门的输料管道集中对每层统一供料，加工过程无原料暴露、无环境污染现象。其粘结层是经过改性后的LLDPE原料，对环境、食品及人体无毒害，更不会涉及到传统的干式复合所谓的溶剂残留现象，无废气污染，也不同与干式复合、无溶剂复合和一般单层挤出复合工艺，需要干燥箱来进行处理，因此，能源消耗也较少。
除此之外，多层共挤复合工艺还具有以下优点：

1、成本低

多层共挤复合工艺使用多种不同功能的树脂，只采用吹塑一道工序即可制成具有多功能的复合薄膜制品，可降低生产成本。并且，还可在满足客户使用要求的前提下，将所需性能的树脂原料减至最小厚度，单层最薄可达2~3μm，可大大减少昂贵的树脂使用量，又降低了材料成本。

2、结构灵活

多层共挤技术可将多种原料进行不同组合的搭配，充分利用不同性能的原料，一次成型，不受市场相关产品规格的限制，有效的满足不同包装场合的需要。层次越多，结构设计越灵活，成本越低。

3、复合性能高

共挤复合过程将熔融的粘合剂和基础树脂复合在一起，此工艺复合的剥离强度很高，通常可达3N/15mm以上，甚至无法剥离，适应于一般的包装材料。对剥尖叶紫苏离强度要求高的产品，可加入热粘性树脂进行复合，剥离强度可达14N/15mm，甚至更高。

4、用途广泛，使用环境宽广

多层共挤复合材料制品可以涵盖几乎所有的包装领域：食品、日化产品、饮料、药品、保护膜甚至航空航天产品等，目前国内的许多干式复合材料制品在国外都已采用共挤复合工艺。干式复合工艺无法生产的牙膏管、纸塑铝复合产品、航空航天等产品也都是采用共挤复合工艺来实现。随着共挤复合树脂、工艺和设备各方面的深入研究和不断创新，多层共挤复合将会向更广阔的范围拓展。

四、多层共挤复合技术的发展趋势

目前，欧四川越桔美等先进国家已在不断强调环保和卫生的要求，多层共挤复合及无溶剂干式复合正在逐渐取代溶剂型干式复合工艺技术。随着我国卫生监督机构与医药卫生监督机构的合并，今后对包装材料的卫生性能要求将更加严格，我国软包装复合材料市场会发生结构性的大调整，将会逐步与国际接轨，这就为多层共挤复合工艺技术提供了一个更大的发展空间。

为了实现多层结构的产品，多层共挤复合用塑料树脂也在不断推出，除常用的LDPE、PP各种热粘结树脂外，还在向其他热塑性树脂方向发展，预计在不久的将来，挤出复合专用的LDPE、LLDPE、PS、PA、,PC、PVA、EVOH、PVDC等功能性树脂能够大规模生产时，多层共挤复合薄膜材料将会有更大的发展。

为了提高生产效率，多层共挤复合的工艺技术也在不断的革新，除使用新的功能性树脂材料外，各种提高挤出复合性能的工艺方法也在不断被采用。如通过工艺方法改变吹塑薄膜的分子极性或改善基材膜的表面性能，以提高挤出复合的剥离强度，有些产品还可以大幅度降低成本等。

我国目前多层共挤复合的技术水平还不高，多功能多层共挤复合包装薄膜正处于推广使用的增长期，国内生产的阻隔性薄膜多应用在低端产品的包装，与发达国家相比还有很大的差距。未来的发展方向首先是通过设备和工艺的改进，提高薄膜制品的性能，适应市场的需求，扩大使用范围，实现多层共挤复合薄膜制品结构性的改变，逐步赶上世界发展的潮流。在未来的几年里，将会大力发展多层共挤复合工艺技术，树脂材料将会以共混改性为主，以适应更多薄巩留手表维修
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