《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第三篇 包裝材料及容器

第七章　復合包裝材料

第一節　概　述

二、復合包裝材料制造技術

將上述各類包裝材料復合在一起形成一個多層復合結構的方法有層合（包括濕法、干法和熱熔層合）、擠出貼面和共擠塑等方法。新型的擠出貼面層合技術，使以往用粘合劑形成層合材料再用熱封合涂料使材料形成包裝這兩種完全不同的工藝過程統一起來，因為在擠出貼面和擠出層合工藝中，同一種材料既可以作粘合劑又可以作熱封涂料。這種新技術改變了以往的包裝術語的含意，發展了包裝概念，導致各種新型包裝不斷出現。

（一）層合

1．濕法粘結層合

濕法粘結是指將任何液體狀粘合劑加到基材上，然后立即與第2層材料復合在一起，從而制得層合材料的工藝。最早應用的粘合劑是干酪素和硅酸鈉，將鋁箔和薄紙層合。而采用水基粘合劑的層合則叫做濕法層合，因為在層合以后要進行干燥。濕法粘結層合機一般包含一對不加熱的低壓壓輥。如果粘合劑是溶劑型的，薄材中必須有一層是滲透性的，以便能蒸發掉溶劑。如果用水基粘合劑，則至少要有一種吸水材料。紙是常用的基材，缺點是耐水性差。

2．干法粘結層合

干法粘結層合通常使用溶劑型粘合劑，如聚醋酸乙烯、丙烯酸酯聚合物等熱塑型樹脂。干法粘結層合與濕法粘結層合的基本區別是在于法復合中，在涂布粘合劑于基材上之后，必須先蒸發掉溶劑，然后再將這一基材在一對加熱的壓輥間與第2層基材復合。加熱溫度一般在50℃～90℃，壓力一般是0．98～4．9MPa。

3．熱熔或壓力層合

利用熱熔粘合劑將兩種或多種基材在加熱加壓下形成多層復合材料的方法叫熱熔或壓力層合。熱熔粘合劑或熱熔膠可以定義為以熱塑性聚合物為主的100％固體含量的粘合劑。它以熔融態施用，冷卻固化后即完成粘合。最廣泛應用的熱熔粘合劑是乙烯－醋酸乙烯共聚物，它可以用多種添加劑改性以適應不同的需要。

熱熔粘結層合與干法粘結層合有時很難區分，一個容易判斷的參數是在熱熔粘結層合中需要較高的壓力和溫度。

蠟是最早早用作熱熔層合的粘合劑。為了增加粘合強度，有時向微晶石蠟中添加一些丁腈膠乳，或鄰苯二甲酸酯作為增塑劑以增加柔軟性。近年來，蠟已被其他高分子粘合劑所代替，如乙烯－醋酸乙烯共聚物、乙烯－丙烯酸共聚物、聚異丁烯、聚丁烯、石油樹脂等。

在層合復合技術中，發展了各種各樣的將粘合劑轉移到基材上去的方法和各種涂布機械，例如刮刀式涂布、輥軸涂布、槽輥涂布、簾流式涂布、輥壓涂布、擠出涂布、輥舐涂布、流延涂布、輥隙涂布、噴槍涂布等等。

（二）擠出貼面層合技術

擠出貼面或擠出涂布是一種把擠出機擠出的熔融的熱塑性塑料貼合到一個移動的基材上去的工藝方法。貼合層的厚度可由基材的移動速度控制。以單層或多層擠出的熔體流可以用作涂層，也可用作二層基材間的粘合層。在擠出層合中基材和擠出物上的壓力和溫度聯合作用產生粘合。通常，基材提供多層結構的機械強度，而聚合物則提供對氣體、水蒸氣或油脂的阻隔性。隨著越來越多的性能標準和新型結構的食品包裝材料出現，擠出貼合機和制造工藝變得越來越復雜。計算機控制的自動化生產線已把產品質量和生產效率提到了非常高的水平。

在擠出貼面層合技術中，使用的聚合物材料有聚乙烯、聚丙烯、離子鍵聚合物、尼龍、乙烯－丙烯酸共聚物、乙烯－甲基丙烯酸共聚物、乙烯－醋酸乙烯共聚物等。

（三）共擠塑層合技術

利用共擠塑制造多層復合包裝材料是80年代出現的發展最快的包裝技術領域之一，它已取代了很多老的包裝技術，如溶劑涂布和層壓復合等方法。共擠出薄膜的確切定義是：通過一個模頭同時擠出形成有明顯界面層的多層薄膜。由于共擠塑技術可以把不同包裝功能的不同材料一步成型，因而大大降低了包裝成本。例如，由高密度聚乙烯和乙烯－醋酸乙烯共聚物的共擠塑薄膜可以代替取向聚丙烯和低密度聚乙烯的層壓復合膜。以前，這個層壓膜需要4道工序：聚丙烯薄膜的制造，聚丙烯薄膜的取向，聚乙烯薄膜的制造，兩種材料的粘結層壓復合。顯然，共擠塑層合技術是用最低的材料成本生產最佳性能包裝材料的新技術，具有非常好的發展前景。

目前應用的共擠塑層合技術有5種：平擠薄膜共擠塑、吹塑薄膜共擠塑、共擠塑貼面、共擠塑層合、平擠片材共擠塑。

平擠薄膜、貼面、層合三種共擠塑過程相似。在平膜共擠中，熔體是直接擠到冷輥上；在共擠貼面中是把熔體擠到紙、箔等基材上；在共擠層合中是把熔體擠到兩個基材之間。

與平擠薄膜相比，吹塑薄膜共擠塑具有更均衡的物理強度性能、較高的濕氣阻隔性和較大的勁度。而光學性能，如透明度和光澤，卻不如平擠薄膜，因為吹塑過程中材料的結晶速率較慢。

用于共擠塑薄膜的主要原料是聚烯烴（聚乙烯和聚丙烯）。為了獲得多功能，經常使它們與尼龍、聚偏二氯乙烯、乙烯－乙烯醇共聚物等材料共擠。在共擠層合中，要注意粘合問題，由于共聚物分子結構的本性差異，有些材料不能直接粘合。這時可以用乙烯－醋酸乙烯、乙烯－丙烯酸或乙烯－甲基丙烯酸等共聚物作為共擠的粘合層，這些材料也可作為低溫熱封合的表層材料。聚酯和聚碳酸酯是性能優異的表層材料，它們可提供優異的機械強度和機械作業的適應性。

三、復合包裝材料的發展

多層復合軟包裝材料的出現是包裝發展史上的重大進步。它不但改變了過去許多舊的包裝概念，而且帶動了包裝機械、包裝材料、包裝技術乃至整個包裝科學的重大發展。功能完美、品種多樣、價格低廉、適應不同產品需要的復合包裝材料的發展為今天的包裝工業帶來了巨大的經濟效益。可以預計，今后復合包裝材料的發展在整個包裝工業中仍占有舉足輕重的地位，許多新技術、新工藝將在復合包裝材料中得到應用，并繼續推動包裝科學的進步。

然而，多層復合材料的出現也帶來了包裝廢棄物回收方面的新問題。人們已經認識到包裝的發展必須與環境相協調，在追求完美包裝功能的多層復合結構時，應該考慮能源和材料的消耗和包裝廢棄物的回收。顯然這是兩個互相矛盾的因素，為了方便回收，應該盡量采用單一材料的包裝；而為了滿足包裝多功能的需要，應采用多種材料的組合。包裝工作者為使二者相協調作了很多工作，開發了性能更好的多功能單層材料和便于回收的復合材料。例如，近來研制的PET／SiOx涂覆膜／CPP和OPP／SiOx涂覆膜／CPP多功能新型復合軟包裝材料就是一種便于回收的綠色包裝材料。這種由無機氧化物涂覆的包裝材料具有與鋁蒸鍍膜相同的阻隔性且透明，有很好的耐破裂、耐折疊、耐化學藥品及耐熱性能，并便于用微波爐加熱包裝內的食品，它將成為鋁塑復合材料的替代產品。隨著新型包裝材料的不斷開發，復合材料也將繼續發展，并在包裝材料中繼續發揮其它材料不能代替的特殊作用。

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