多层共挤高阻隔薄膜的现状与展望

1.多层共挤薄膜生产技术

多层共挤技术一般是将不同功能的不同树脂原料通过5台或5台以上挤出机熔融挤出，整合各种材料的优势，可有效控制成本，并可根据需要调整薄膜结构，应用范围广泛。

多层共挤薄膜的加工方式分为：上吹风冷、下吹水冷、流延。

1）上吹风冷

薄膜采用空气冷却，冷却速度慢，且结晶度较高，强度高，但柔软度和透明度较低，薄膜挤出稳定性不易控制，导致厚度差异较大。

2) 下吹式和水冷式

采用水冷方式冷却薄膜，冷却速度快，结晶度较低，具有较高的柔软度和透明度，但薄膜挤出稳定性不易控制，导致厚度差异较大。

3）选角

薄膜采用冷却辊冷却，冷却速度快，薄膜柔软度高，透明度高，挤出成型稳定，厚薄差小。

2. 铸造吹塑和挤出吹塑的区别

1）生产工艺对比

A. 生产难度

流延法比吹膜法更适合生产多层共挤薄膜。尤其在多种物料共挤时，流延法的工艺参数更容易控制。模头的设计可以有效保证各种物料在制品中的均匀分布。而吹膜法的共挤模头技术难度更大，结构更复杂，技术还不成熟。

B.冷却成型

流延热熔膜长度较短，在真空排气罩、气刀、定边器的作用下，能够快速冷却成型，制品质量稳定优良。而吹膜热熔膜则需要经过吹胀过程，再通过空气或水冷却成型，成型时间较长，成型后变化较大，在熔融阶段易受外界影响，导致产品质量难以控制，稳定性较差。

C. 原材料选择

流延和吹塑在原材料选择上存在很大差异。多层共挤时，要求选择流动性相近的物料组合。当物料流动性差异较大时，调节难度加大，导致共挤物料选择不多，从而限制了多层共挤优势的发挥。而流延工艺中，通过调节分料辊和摆刀，可以解决大部分问题。

2.产品特性比较

流延膜的主要优点有：表面光泽度好、平整度高、机械延伸性好、柔韧性好、透明度比吹膜好。

A. 耐热性

吹膜要经过吹胀过程，导致分子链在纵向和横向的拉伸程度不同，对产品的耐热性能和热封性能会造成很大的影响。当产品需要蒸煮灭菌时，成型时拉伸的分子链在加热后会发生明显的回缩，造成严重的变形，大大降低热封连接的强度。

B. 透明度和统一性

生产流延膜时，分子排列有序，制品冷却速度快，有利于提高制品的透明度、光泽度和厚度均匀性，流延膜的抗冲击性、耐热性、低温适应性均优于吹膜。

2）生产效率

铸造生产效率高，产品质量稳定，生产过程中的废料较少，且更容易实现切边、废片等的在线回收，材料利用率更高。

3）厚度公差

流延工艺采用平模头，配备特制的滞留槽，保证料流均匀，并通过自动调节装置自动控制模唇间隙的均匀性，控制精度高，厚膜厚度公差可控制在±3%以下。

吹膜工艺采用环形模头和多层模芯，加工精度和装配精度要求非常高，控制难度较大，因此吹膜厚度公差一般控制在+8%~10%左右。

4）电晕质量

下吹水冷时，如果干燥不充分、电晕材料选择不当，会造成电晕负压或电晕衰减严重，造成油墨附着牢度差、脱色等问题。流延工艺采用钢制流延辊对制品进行冷却，水份不会直接与制品接触，更容易保证制品电晕处理的质量。

5）清除残留物

塑料在成型过程中，由于热分解或低分子析出，易在模具中产生残留物堆积，这些残留物在流延过程中很容易被清除。而吹塑过程中的残留物则只能通过停机才能清除，若不及时清除，很容易卷入制品中，导致杂质含量超标或薄膜表面出现明显划痕。由于吹塑法本身产量低，开机损耗大，如果频繁开停机，则会大大增加单位生产成本。

1. 以EVOH和PA为阻隔层的流延膜，具有优异的阻隔性、力学性能、拉伸热成型和热封性能；无需额外复合，无油墨、粘合剂及助剂残留，是一种具有成本优势的绿色环保产品，可用于包装食品、饮料及易氧化物品。可减少添加剂和防腐剂的使用，大大延长食品的保质期。同时，该材料易于回收利用，焚烧后不产生有害气体，被称为绿色环保包装材料，也是“限塑令”后市场发展的趋势。此外，该材料还具有生产成本低、工艺简单、能耗低、生产效率高等优势，符合绿色低碳环保发展政策。

以下列出几种典型的多层共挤阻隔膜结构：

①非对称结构：PA/TIE/PA/TIE/PE/PE/PE

主要性能：具有良好的柔韧性、透明性、耐低温性。

② 非对称结构：PA/TIE/PA/TIE/PP/PPIPP

用途：冷冻真空包装；抗穿刺性好。

主要性能：透明度好，耐121℃以上蒸煮

③ 对称结构：PP/TIE/PA/EVOHIPA/TIEIPP

用途：蒸煮包装；有一定的耐低温性

主要性能：阻隔性高，透明度好，保香性好。

④ 非对称结构：PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE

应用：拉伸热成型包装

主要性能：高阻隔性、透明度好、易于拉伸热成型

⑤ 非对称结构：PA/PA/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE

应用：拉伸热成型包装

主要性能：高阻隔性、透明度好、易于拉伸热成型

⑥ 非对称结构：PBT/TIE/PE/TIE/PA/EVOH/PA/TIE/PE/PE/PE

结构⑥的力学性能优于结构⑤，避免翘曲。结构⑥的主要性能与结构⑤相似。

以上结构配置原则：

A. PA、EVOH、PBT为极性材料，PE、PP为非极性材料。根据相似相容性原理，它们之间需要TIE胶进行粘合，而TIE胶是由耐水性良好的PE、PP改性的，内层的PA不会因吸水而降低阻隔性。因此，将阻隔层中的单层材料替换为多层相同材料，可以提高薄膜阻隔性的稳定性。

B、在阻隔层中，通过用两种不同的材料替代单一材料，可以显著提高薄膜的阻隔性。根据协同效应原理，PA/EVOH/PA比EVOH具有更好的氧气阻隔性。

C、将PE或PP分成两层，一层采用廉价材料，另一层采用功能性材料，可降低生产成本。

D.共挤层数越多，可提高七层以下薄膜的抗应力翘曲性能。因为PA吸水后易变形，导致薄膜卷曲，而上述结构⑥中用PBT代替PA不会产生卷曲。

1. 结论

据权威机构统计，目前我国多层共挤高阻隔膜生产企业约20余家，其中多层共挤高阻隔流延膜生产线仅有十几条（大部分从德国引进），总产能不足8万吨/年，且大多应用于低端产品包装。而2020年塑料包装薄膜使用量超过1070万吨，高阻隔流延膜用量占比不足1%，市场增长空间巨大。

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