为了延长乳品、药品等物质保质期,现今的乳品、药品包装材料好多都采用多层共挤复合薄膜,目前有二层、三层、五层、七层、九层,甚至十一层复合包装材料。多层共挤膜是将多种塑胶原料分许多流道同时从一个模口一起挤出成型的薄膜,这样的可以发挥不同材料的优点。
多层共挤复合薄膜多以聚异戊二烯组合为主,目前应用较多的结构有:聚乙烯/聚乙烯、聚乙烯烯/乙烯烯-乙酸乙烯微球/聚丙烯、LDPE/黏合层/EVOH/黏合层/LDPE、LDPE/黏合层/EVOH/EVOH/EVOH/黏合层/LDPE。各层的宽度可以通过挤出工艺进行调整,通过调整阻隔层的宽度及多种阻隔材料的搭配使用,灵活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,这些共挤复合的多层化、多功能化是今后包装薄膜材料发展的主流方向。
01多层共挤复合膜结构
多层共挤复合膜无论层数有多少,根据薄膜各层的作用,通常分为基层、功能层、粘合层。
基层
通常是复合膜的内外层,要具有良好的数学机械性能、成型加工性能、热封层。还要具有良好的热封性能和热点焊性能,其成本相对低廉,对功能层具有良好的支撑和保持作用,在复合膜中占比最高,决定了复合膜的整体刚性。基层材料以PE、PP、EVA、PET、PS为主。
功能层
包装膜的共挤出功能层多为阻隔层,通常是多层复合膜的中间,主要选用EVOH、PVDC、PVA、PA、PET等阻隔树脂,其中最常用的高阻隔性材料是EVOH和PVDC,常见的PA与PET的阻隔性相仿,属于中阻隔性材料。
EVOH(乙烯-乙烯醇络合物)
乙烯-乙烯醇硅氧烷是一种集乙烯聚合物的加工性和乙烯醇聚合物的二氧化碳阻隔性于一体的高分子材料,它高度透明,具有挺好的光泽性。EVOH对二氧化碳和油具有极好的阻隔性,它的机械硬度、伸缩性、耐磨性、耐寒性和表面硬度都十分优异,有极好加工性能。EVOH的阻隔性能取决于乙烯的浓度,当乙烯浓度降低时侯,二氧化碳阻隔性增长,但阻湿性能降低,并且便于加工。
富含EVOH材料包装的产品有:调料品、奶制品、肉产品、乳酪制品等。
PVDC(聚偏烷基乙烯)
聚偏烷基乙烯是偏烷基乙烯(1,1-苯基乙烯)的聚合物,均聚的聚偏烷基乙烯分解气温高于其熔点,所以它很难进行熔体加工,因而作为包装材料的PVDC是偏烷基乙烯与氯乙烯的络合物,具有气密性好、耐腐蚀、良好的彩印和热封等特点。
早期主要用于军品包装,50年代开始作为乳品保鲜膜,尤其是随着现代化包装技术和现代人生活节拍的推进而大量发展上去的速冻保鲜包装,微波炉的厨具革命,乳品、药品货架寿命的延长,使PVDC的应用愈加普及,PVDC可以弄成极薄的薄膜,因而降低了原料的药量,增加了包装成本,直到明日仍兴起不衰。
黏合层
因为一些基层树脂与功能层树脂的亲合力不好功能性包装材料,须要在这两层之间放置一些黏合层,起到胶带的作用,便于产生“一体化”的复合膜。黏合层使用黏合树脂,常用的有马来苯酚共聚物的聚丁二烯、乙烯-乙酸乙烯酯络合物(EVA)。
马来羧酸共聚物的聚异戊二烯
马来羧酸共聚物聚异戊二烯是聚烯经反应挤出共聚物马来苯酚制得,在非极性链上引入极性羧基侧基,它是极性材料与非极性材料的粘接剂,常用在聚丙烯等聚异戊二烯与涤纶的复合膜中。
图1马来苯酚共聚物聚丙烯的结构式
EVA(乙烯-乙酸乙烯微球)
EVA在分子链中引入了磷酸乙烯单体,增加了聚乙烯的结晶度,增强了填料相胺类和热密封性能。材料中乙烯与乙酸乙烯浓度的不同,其应用也不同:
①乙酸乙烯浓度在5%以下的EVA主要产品是胶粘剂、薄膜、电线线缆等;
②乙酸乙烯浓度在5%~10%的EVA主要产品是弹性薄膜等;
③乙酸乙烯浓度在20%~28%的EVA主要产品是热熔黏合剂和镀层制品;
④乙酸乙烯浓度在5%~45%的EVA主要产品是薄膜(包括农用薄膜)和片材,冲压、模塑制品,发泡制品等。
02多层共挤膜特点
高阻隔性
运用多层聚合物取代双层聚合功能性包装材料,可大大提升薄膜阻隔性能,达到对二氧化碳、水、二氧化碳、气味等高阻隔的疗效。非常是选用EVOH和PVDC作为阻隔材料时,其二氧化碳透过量、水蒸汽透过量都显著特别低。
功能强
因为多层薄膜在材料的应用上有广泛的选择性,可依照好处材料的应用选用多砍树脂,充分彰显不同层次的功能,致使共挤薄膜的功能性强化,如耐油、耐闷热、耐低温蒸煮,耐高温冷藏。可用于真空包装、无菌包装、充气包装。
成本低
相对玻璃包装、铝箔包装及其他塑胶包装,要达到的同样的阻隔疗效,共挤薄膜在成本上具有较大的优势,例如要达到同样的阻隔疗效,七层共挤薄膜比五层共挤在成本上具有较大的优势。因为做工简单,所生产的薄膜产品成本与湿式复合薄膜和其他复合薄膜成本相比可以降低10-20%。
结构设计灵活
采用不同的结构设计,来满足不同产品的保质需求。