正文 第二節 複合層壓技術(1 / 3)

作為包裝材料,不僅要求有一定機械強度、美觀實用,而且要有防潮防油、防氣味等一係列優良的性能。食品包裝有時還要能經受高溫殺菌、冷凍冷藏等嚴酷的生產和環境條件。因此將兩種以上的薄片粘接複合在一起,使之成為統一整體的複合材料,克服各自缺點,集中各自優點,以適應各種商品包裝的要求是十分必要的。

國外先進國家的塑料複合材料已有數百種,我國近十幾年來發展也很快,據不完全統計,已分別從國外引進了300多台複合加工生產線,複合材料品種也有近百種。在發達國家,以塑料為主的複合包裝材料已占全部包裝材料的25%~30%,紙與塑料複合製成的包裝材料約占40%~45%。

我們在這裏將著重介紹以紙或紙板與其他材料複合的層壓技術。根據複合層壓時所用工藝和膠黏劑種類的不同,複合層壓方法基本可分為熱熔膠複合、擠出複合、幹法複合、濕法複合和無溶劑複合等五類。通常在複合加工之前,根據具體情況要對基材進行必要的預處理,如表麵電暈處理、真空鍍鋁處理、塗布處理等,以保證複合加工的順利進行和複合產品的質量;在複合後,再將膠黏劑幹燥、冷卻和固化。

一、複合層壓加工用的基材

(一)紙和紙板

未漂白原紙一般為做包裝用複合紙的原材料,漂白超壓紙則常用於需要印刷的軟包裝。紙板最常用的是單層實心紙板,可製成各種複合折疊紙板。

複合用原紙的表麵要求比較平滑,成紙勻度要好。紙中空隙占原紙總體積之比稱為空隙率,一般要求原紙有較高的空隙率(可超過40%,有的甚至高達65%),以便吸收較多膠黏劑,從而提高粘接強度。

(二)鋁箔

鋁箔是用高純度鋁經多次壓延後,使其變成極薄形式的產品。包裝材料使用的鋁箔有硬鋁(在藥片、藥丸的泡罩包裝上使用)和軟鋁(就在複合軟包裝上使用)兩種。複合用軟鋁箔的標準厚度為7~15μm,最常用的為9μm。

將鋁箔置於光源前,可看到若幹針眼,為保證其對於光線、液體、水汽、氣味有很好的阻隔性能,一般要求7μm厚的鋁箔針眼數應少於200個/m2,9μm厚的鋁箔應少於100個/m2,11μm厚的鋁箔應少於30個/m2,針眼孔徑不得大於20μm。

鋁箔在壓延時表麵殘留的軋製油嚴重影響黏合力,因此必須用高溫處理將油除去。鋁與空氣接觸後會被氧化而形成穩定的氧化膜,使其表麵有更多的極性,這有利於粘接和印刷。根據用途的需要,也可在鋁箔表麵塗一層清漆,以保護鋁箔和提高黏合力。

在複合工藝中鋁箔的主要缺點是對折痕很敏感,折痕常降低阻隔性能。

(三)塑料薄膜

複合用的塑料薄膜大多為聚烯烴類塑料,如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等,也可使用非聚烯烴類塑料,如聚酯、聚氯乙烯、氟樹脂共聚物等。塑料薄膜的製法有三種:即熔融擠出法(包括T型塑模法和吹塑法)、壓延法和溶液流延法;壓延薄膜又可分為結晶薄膜和非結晶薄膜兩類,前者如聚氯乙烯、聚丙乙烯、低密度聚乙烯等,後者如聚酯、聚丙烯、高密度聚乙烯等。

用於複合加工的薄膜應具有很好的防水性、防油與油脂性、氣密性、熱封合性等,具有與原紙良好的黏合性與機械強度、較好的光學性、適印性與染色性,而且還應是無色、無味、無毒的材料。

用於食品包裝的薄膜必須是無毒的,還必須保證所選用的增塑劑和穩定劑都是無毒的。

二、複合基材的預處理

電暈與塗布處理等已在前麵介紹過,這裏隻介紹真空鍍鋁。聚酯、雙向拉伸聚丙烯、紙與紙板和聚酰胺是最常用的鍍鋁基材,其他聚烯烴類諸如聚乙烯、醋酸纖維、氯化聚乙烯、聚苯乙烯和聚碳酸酯也可作鍍鋁基材。

在基材表麵預處理鍍鋁層的厚度雖然隻有0.02~0.05μm,但對提高複合製品的質量起很大作用,可改進複合製品的外觀(使表麵有金屬樣光澤)和隔水、隔氣、隔光性能。同時由於基材表麵塗覆的鋁層薄而均勻,其操作性能明顯提高,印刷和層合性能得到亦明顯改善。

真空鍍鋁設備主要由退卷機、鍍鋁輥(亦即冷卻輥)、複卷機、熔爐和鋁絲網退卷機組成。冷卻輥在上室內,上下室的真空度為0.0133~0.1333Pa(10-3~10-4mmHg)。鍍鋁基材如為紙張,則先要在紙上塗一層膠黏劑,然後在80~120℃的溫度下緩慢幹燥,使紙張水分降至4%以下再送入真空鍍鋁設備,以便在真空室內有足夠的真空。片幅退卷後繞過冷卻輥,此時高純度的鋁絲網進入加熱的陶瓷熔爐,在1500℃高溫下鋁絲熔融並氣化,蒸發的鋁分子在冷卻輥上遇冷而沉積在緩慢通過的原紙或塑料薄膜麵上,使表麵形成均勻而光亮的鋁膜。質量控製通過一個置於鍍膜片幅後的光源,檢查是否有任何針眼等孔隙。

三、複合層壓加工的方法

複合層壓加工的方法基本可分為五類:

——熱熔膠複合法

——擠出複合法

——濕式複合法

——幹式複合法

——無溶劑複合法

(一)熱熔膠複合法

熱熔膠複合法可利用熱熔膠塗布到塑料薄膜、紙、鋁箔之類的膜狀材料表麵上,形成塗層而製得複合薄膜材料;或者也可以利用熱熔膠作為膠黏劑,將兩種(或兩種以上的)薄膜材料黏合在一起而製得複合材料。這個方法因膠黏劑的不同而產品各異,品類繁多,用途廣泛。

包裝上常用的紙鋁複合材料就是利用熱熔膠複合法的一個例子。該法先將熱熔性膠黏劑(蠟或改性樹脂)加熱熔融(加熱溫度約100℃),使之具有一定的黏度和流動性,然後利用凹版輥或平滑輥,將其塗布於耐熱性良好的紙基材上,在膠黏劑冷卻前再在複合壓區迅速與另一種基材(鋁箔)相複合,接著通過冷卻、卷取,即得到複合產品。