塑料包裝多層復合阻隔技術

為了提高塑料的阻隔性能，近年來，業界一方面在研究開發新型高阻隔性塑料，另一方面則是對現有的塑料包裝材料進行改性。由于多層復合、共混、表面鍍覆、表面涂布和拉伸取向等阻隔技術的迅速推廣，使塑料包裝材料的阻隔性能得到了很大的提高。其中，復合包裝膜就是塑料包裝中最有活力、發展最快的一類包裝材料，代表著當今塑料包裝材料的發展方向。由于多層復合結構中的各組分均為連續相，可以通過濕式復合、干式復合、共擠出復合等方法進行生產加工。
1、多層干式復合
干式復合又稱干法復合。即在塑料薄膜上涂布一層溶劑型膠黏劑（分單組分熱熔型膠黏劑和雙組分反應型膠黏劑），經過復合機烘道使溶劑揮發而干燥，再在熱壓狀態下與其他復合材料黏結，形成平滑的復合材料。目前幾乎所有的薄膜均可用干式復合進行生產加工。復合薄膜綜合了各層膜的優良性能，如防潮性、阻隔性、耐熱性及熱封性等，從而可滿足各種商品的包裝需要。
在干式復合生產工藝中，膠黏劑是影響復合薄膜質量的關鍵因素之一。干式復合所使用的膠黏劑大都為溶劑型，如聚氨酯、改性聚酯、環氧樹脂、聚醋酸乙烯酯和天然橡膠等膠黏劑。其中聚氨酯型膠黏劑具有優良的綜合性能，其彈性好，耐低溫、耐煮沸，柔韌性、強度、耐老化性突出，在較寬的溫度和濕度范圍內長期應用不產生剝離，有良好的耐熱性和耐化學介質性，對蒸煮、加熱殺菌、熱成型和熱封合均有出色的耐受性，對各種材料又具有優良的粘接力，是復合薄膜生產所使用的主要膠種，且一般都采用雙組分溶劑型膠黏劑。
選擇膠黏劑要根據被包裝物的性質（如冷凍還是蒸煮，食品還是非食品等條件）來決定。在復合前，首先將膠黏劑溶液均勻地涂布于薄膜表面，然后送入熱烘道除去溶劑，再經復合輥在一定溫度和一定壓力下與另一層薄膜復合。目前，也流行分散型膠黏劑，如將改性聚烯烴在溶劑中的懸浮液對聚烯烴和鋁箔等極性材料進行復合。溶劑型和分散型膠黏劑的共同點是在涂布機中涂布時為液體，涂布后必須消耗大量的能量以除去水分或溶劑，容易帶來空氣污染，且成本較高，因此，無溶劑膠黏劑是今后的發展趨勢。
多層干式復合最早用于生產阻隔包裝，是利用具有高阻隔性能材料與低廉的其他包裝材料復合，該工藝可利用傳統的阻隔材料——鋁箔，除鋁箔之外阻隔材料還可選擇鍍膜、涂膜或其他中高阻隔性薄膜（如PDVC膜、PA膜、EVOH膜）。其結構常常是外層BOPP、BOPET，中阻隔層可為PA、PDVC、EVOH或鋁箔，內熱封層為CPP，若不需要耐高溫也可用PE，相互之間用膠黏劑黏合。
干式復合膜的阻隔性能與用膜、膠黏劑有關。復合的基膜表面必須清潔、干燥、平整、無灰塵、無油污，對非極性、表面致密光滑的聚烯烴材料還要事先進行電暈處理。而鋁箔作為復合基材，要求針孔要少，且針孔孔徑盡可能小，在復合前還往往要清除鋁箔加工中殘留的油脂。
2、多層共擠復合
多層共擠復合與干式復合相比起步較晚，但其有節省原材料、原材料可多樣化、適應環保要求、不用有毒膠黏劑等優點，而且阻透效果十分理想，并隨著層數的增加效果越好，各層間聚合物結合良好。
目前復合層數已發展到十幾層以上，在包裝膜、中空容器上都有應用。
PVDC與PS、HIPS、PP等樹脂的多層共擠出物，可用于奶制品、果醬等的真空包裝；PVDC與PE、PVC的復合片材適用于崩解快、易潮解、易揮發藥品的包裝。英國Bass公司和美國的Miller公司利用多層共擠出方法制得的PET/EVOH/PET包裝材料用于啤酒的包裝，其阻隔性能良好，啤酒的保質期可達到6~9個月。
共擠出復合工藝是采用兩臺或數臺擠出機將各種不同功能的樹脂分別熔融擠出，通過各自的流道在模頭內或模頭外匯合，再經吹脹、冷卻復合在一起。該工藝不僅大大簡化了生產工序，而且用料少，同時可降低原料消耗和生產成本；采用此工藝生產相同結構的復合包裝材料比其他工藝可以節省30%的生產成本。
共擠復合是把兩種以上的材料在熔融狀態下在一個模頭內復合熔接在一起，由于阻隔材料和熱封材料相容性一般都很差，因此必須首先考慮選擇好溶劑。如在共擠復合尼龍-6同低密度聚乙烯的復合膜時，用Bynel樹脂，使用3臺擠出機共用一個復合模頭，便可擠出尼龍/Bynel/LDPE三層結構復合膜。
目前典型的復合膜結構為：主要受力層/阻隔層/熱封層/可剝離層。主要受力層為PS、HIPS、PP、PET等，阻隔層為EVOH、PA、PVDC等，熱封層為HDPE、LDPE、LLDPE、CPP等，可剝離層為PP等。相鄰層之間如樹脂相容性差需加粘接層。根據不同用途，用不同的材質制成不同結構的復合膜，常用的有以下幾種：PET/PVDC/PE，OPP/PVDC/EVA，PVDC/PET/PE，EVOH/PVDC/EVA，PVC/PVDC/EVA，NY/EVA/PVDC/EVA等。