阻透性塑料包装薄膜的生产复合

   2011-06-03 1790
核心提示:由于材料自身特性的局限性或价格的因素, 一般阻透性材料都不单
由于材料自身特性的局限性或价格的因素, 一般阻透性材料都不单独使用。为了满足不同商品对阻透性的要求, 软塑包装已经由原来的单层薄膜的生产, 向多品种、多功能层次的复合包装膜发展,目前使用的最为普遍的阻透性塑料包装薄膜的复合技术有4种:干式复合法、涂布复合法、共挤出复合法和蒸镀复合法。

  干式复合法是以各种片材或膜材作基材, 用凹版辊在基材表面涂覆一层粘接剂,经过干燥烘道烘干发粘后, 再在复合辊上压贴复合。这是目前国内最常用的一种复合膜生产方法。干式复合的特点是适应面广,选择好适当的粘接剂, 任何片材或膜材都可以复合, 如PE膜、PP膜、PET膜、PA膜等,而且复合强度高,复合速度快。但在这几种方法中, 干式复合成本最高, 另外由于粘接剂的使用, 因此有溶剂的残留和环境污染问题存在。

  涂布复合法的工艺比较简单, 对于较难单独加工成膜的阻隔性树脂, 如PVA、PVDC等均可以采用涂布复合。PVA 的熔融温度为220℃ ~ 240 ℃ ,分解温度200℃ , 要加工成薄膜需要添加增塑剂和稳定剂, 以提高热分解温度, 降低熔融温度。

  生产PVA 系聚合物薄膜的设备和技术都很昂贵。同样的原因PVDC也难以单独成膜。所以, 目前对于PVA和PVDC的使用较为成熟的技术是涂布工艺。PVA 是水溶性的,在实际使用中采用水和乙醇的混合物作溶剂, 在PE或PP薄膜上涂覆一层PVA。由于PVA的耐水性较差, 可以采用在PVA溶液中添加交联剂的方法以提高其耐水性, 同时也提高了PVA 与PE、PP的附着力,省去底涂。为了制袋方便, 涂布PVA 的PE或PP膜可以与其他膜进行干式复合,形成涂布PVA/PE(或PP)/LDPE结构的复合薄膜。这种膜的阻透性能好,抽真空效果比P LDPE更好, 成本也比较低。用于涂布的PVDC是偏氯乙烯与丙烯酸酯单体进行乳液聚合的共聚物, 加上适当的溶剂和添加剂后, 涂覆于玻璃纸、BOPP、尼龙和聚酯上面, 使之具有良好的阻湿阻气性能和热封性能,PVDC使用的最大问题在于其安全卫生性。

  共挤出复合法是利用多台挤出机,通过一个多流道的复合机头, 生产多层结构的复合薄膜的技术。这种方法对设备特别是机头设计和工艺控制的要求高, 近年来随着机械加工和制造技术的成熟,共挤出复合法得到较快发展,从最早的2层到现在的9层复合膜都可以生产。根据功能的需要, 可选择不同的材料, 比如上种典型的7层复合膜, 其芯层是EVOH, 夹在2层尼龙膜之间, 提高了阻隔性能,减薄了膜的厚度。外层用粘接剂复合PE或EVA作热封层, 这样确保了包装的需要,又降低了成本。据有关调查表明, 发达国家的共挤包装薄膜占整个软塑包装材料的40% , 而我国仅占6% , 因此多层共挤技术在我国将有很大的应用空间。随着薄膜表面印刷油墨的开发和表面印刷技术的提高,预计共挤出复合技术将得到更大的发展。从工艺上来说,共挤出复合包括共挤吹膜和共挤流延2种方法。

  据W &H公司介绍, 用于生产多层(3层、5层、7层)阻隔复合薄膜的吹膜生产线,最大产量达1000kg/h。在满足功能需要的条件下, 超薄型薄膜节约了资源, 减少了包装废弃物,符合环保要求。由于采用了新的技术,气泡更加稳定, 对薄膜厚度偏差的控制更加精确。目前国内也开发了5层共挤出阻隔性薄膜吹塑设备, 但其产品一般适用于低端市场的需要。共挤出复合法的另一种工艺是共挤出流延, 流延薄膜是聚合物熔体通过T型平缝模头在冷却辊上骤冷而生产的一种无拉伸平挤薄膜。我国流延薄膜的生产始于80年代从日本和德国引进的单层流延生产线, 到90年代中期引进了3层或5层的共挤流延设备。国外已出现7层和9层的薄膜结构的生产线。目前国内有流延薄膜生产线近50条。近年来, 由于多层共挤吹膜的发展迅猛, 冲击了流延薄膜的部分市场, 因此其需求相对疲软。但是随着新材料的开发和新设备的使用, 提高了生产效率, 增加了产品的类型, 新的应用领域不断拓宽, 流延膜的制造正在进入新一轮投资热潮。

  蒸镀复合法是以有机塑料薄膜为基材与无机材料复合的技术, 致密的无机层能赋予材料绝佳的阻隔性能。最典型的蒸镀复合是真空镀铝技术。在高真空条件下, 通过高温将铝线熔化蒸发, 铝蒸气沉淀集聚在塑料薄膜表面, 形成一层厚约35 ~40nm 的阻透层, 作为基材的塑料可以是PE、PP、PET、PA、PVC等。真空镀铝膜具有优良的阻透性能,在不要求透明包装的情况下, 镀铝膜是最佳的选择,尽管镀铝层很薄, 但是其阻透性能达到透湿<0 1g/m h, 透氧<0 1cm。/m 24h, 其阻透性能不受湿度的影响。镀铝膜的保香性好, 具有金属光泽, 装饰美观, 但不透明, 包装内容物不直观, 耐曲揉性差, 揉折后易产生针孔或裂痕,从而影响阻透性。为了改善镀铝膜的不足,最新的技术之一是采用在塑料薄膜上镀氧化硅(SiOx), 其中SIOx是Si,o 与Si o 的混合物, 工艺上可采用物理沉积法和化学沉积法。镀氧化硅膜的无机层致密,厚度仅0.05~ 0.061 u m, 阻透性优于一般共挤出膜和PVDC涂覆膜。除此之外,还具有很好的透明性、耐揉曲性、耐酸碱性、极好的印刷性,适应在微波炉中使用, 燃烧处理的残渣很少。可以用于蒸镀的原料除SIOx外,还有MgO、TiO 等。

  在阻透性塑料包装新材料的研究方面,纳米技术也发挥了其独特的作用, 德国Bayer和美国Nan℃ol把纳米级的改性硅酸盐粘土分散在PA基体中制成了阻透性良好的薄膜材料。日本纳米材料公司采用微晶涂层工艺,把纳米硅灰石和二氧化硅涂于BOPP、PET和PA 薄膜表面,开发出了性能优良的高阻透性薄膜。

 
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