复合包装材料制造技术

将各类包装材料复合在一起形成一个多层复合结构的方法有层合（包括湿法、干法和热熔层合）、挤出贴面和共挤塑等方法。新型的挤出贴面层合技术，使以往用粘合剂形成层合材料再用热封合涂料使材料形成包装这两种完全不同的工艺过程统一起来，因为在挤出贴面和挤出层合工艺中，同一种材料既可以作粘合剂又可以作热封涂料。这种新技术改变了以往的包装术语的含意，发展了包装概念，导致各种新型包装不断出现。

（一）层合

1．湿法粘结层合

湿法粘结是指将任何液体状粘合剂加到基材上，然后立即与第2层材料复合在一起，从而制得层合材料的工艺。最早应用的粘合剂是干酪素和硅酸钠，将铝箔和薄纸层合。而采用水基粘合剂的层合则叫做湿法层合，因为在层合以后要进行干燥。湿法粘结层合机一般包含一对不加热的低压压辊。如果粘合剂是溶剂型的，薄材中必须有一层是渗透性的，以便能蒸发掉溶剂。如果用水基粘合剂，则至少要有一种吸水材料。纸是常用的基材，缺点是耐水性差。

2．干法粘结层合

干法粘结层合通常使用溶剂型粘合剂，如聚醋酸乙烯、丙烯酸酯聚合物等热塑型树脂。干法粘结层合与湿法粘结层合的基本区别是在于法复合中，在涂布粘合剂于基材上之后，必须先蒸发掉溶剂，然后再将这一基材在一对加热的压辊间与第2层基材复合。加热温度一般在50℃～90℃，压力一般是0．98～4．9MPa。

3．热熔或压力层合

利用热熔粘合剂将两种或多种基材在加热加压下形成多层复合材料的方法叫热熔或压力层合。热熔粘合剂或热熔胶可以定义为以热塑性聚合物为主的100％固体含量的粘合剂。它以熔融态施用，冷却固化后即完成粘合。最广泛应用的热熔粘合剂是乙烯－醋酸乙烯共聚物，它可以用多种添加剂改性以适应不同的需要。

热熔粘结层合与干法粘结层合有时很难区分，一个容易判断的参数是在热熔粘结层合中需要较高的压力和温度。

蜡是最早早用作热熔层合的粘合剂。为了增加粘合强度，有时向微晶石蜡中添加一些丁腈胶乳，或邻苯二甲酸酯作为增塑剂以增加柔软性。近年来，蜡已被其他高分子粘合剂所代替，如乙烯－醋酸乙烯共聚物、乙烯－丙烯酸共聚物、聚异丁烯、聚丁烯、石油树脂等。

在层合复合技术中，发展了各种各样的将粘合剂转移到基材上去的方法和各种涂布机械，例如刮刀式涂布、辊轴涂布、槽辊涂布、帘流式涂布、辊压涂布、挤出涂布、辊舐涂布、流延涂布、辊隙涂布、喷枪涂布等等。

（二）挤出贴面层合技术

挤出贴面或挤出涂布是一种把挤出机挤出的熔融的热塑性塑料贴合到一个移动的基材上去的工艺方法。贴合层的厚度可由基材的移动速度控制。以单层或多层挤出的熔体流可以用作涂层，也可用作二层基材间的粘合层。在挤出层合中基材和挤出物上的压力和温度联合作用产生粘合。通常，基材提供多层结构的机械强度，而聚合物则提供对气体、水蒸气或油脂的阻隔性。随着越来越多的性能标准和新型结构的食品包装材料出现，挤出贴合机和制造工艺变得越来越复杂。计算机控制的自动化生产线已把产品质量和生产效率提到了非常高的水平。

在挤出贴面层合技术中，使用的聚合物材料有聚乙烯、聚丙烯、离子键聚合物、尼龙、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）共挤塑层合技术

利用共挤塑制造多层复合包装材料是80年代出现的发展最快的包装技术领域之一，它已取代了很多老的包装技术，如溶剂涂布和层压复合等方法。共挤出薄膜的确切定义是：通过一个模头同时挤出形成有明显界面层的多层薄膜。由于共挤塑技术可以把不同包装功能的不同材料一步成型，因而大大降低了包装成本。例如，由高密度聚乙烯和乙烯－醋酸乙烯共聚物的共挤塑薄膜可以代替取向聚丙烯和低密度聚乙烯的层压复合膜。以前，这个层压膜需要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，两种材料的粘结层压复合。显然，共挤塑层合技术是用最低的材料成本生产最佳性能包装材料的新技术，具有非常好的发展前景。

目前应用的共挤塑层合技术有5种：平挤薄膜共挤塑、吹塑薄膜共挤塑、共挤塑贴面、共挤塑层合、平挤片材共挤塑。

平挤薄膜、贴面、层合三种共挤塑过程相似。在平膜共挤中，熔体是直接挤到冷辊上；在共挤贴面中是把熔体挤到纸、箔等基材上；在共挤层合中是把熔体挤到两个基材之间。

与平挤薄膜相比，吹塑薄膜共挤塑具有更均衡的物理强度性能、较高的湿气阻隔性和较大的劲度。而光学性能，如透明度和光泽，却不如平挤薄膜，因为吹塑过程中材料的结晶速率较慢。

用于共挤塑薄膜的主要原料是聚烯烃（聚乙烯和聚丙烯）。为了获得多功能，经常使它们与尼龙、聚偏二氯乙烯、乙烯－乙烯醇共聚物等材料共挤。在共挤层合中，要注意粘合问题，由于共聚物分子结构的本性差异，有些材料不能直接粘合。这时可以用乙烯－醋酸乙烯、乙烯－丙烯酸或乙烯－甲基丙烯酸等共聚物作为共挤的粘合层，这些材料也可作为低温热封合的表层材料。聚酯和聚碳酸酯是性能优异的表层材料，它们可提供优异的机械强度和机械作业的适应性。

复合包装材料的发展

多层复合软包装材料的出现是包装发展史上的重大进步。它不但改变了过去许多旧的包装概念，而且带动了包装机械、包装材料、包装技术乃至整个包装科学的重大发展。功能完美、品种多样、价格低廉、适应不同产品需要的复合包装材料的发展为今天的包装工业带来了巨大的经济效益。可以预计，今后复合包装材料的发展在整个包装工业中仍占有举足轻重的地位，许多新技术、新工艺将在复合包装材料中得到应用，并继续推动包装科学的进步。

然而，多层复合材料的出现也带来了包装废弃物回收方面的新问题。人们已经认识到包装的发展必须与环境相协调，在追求完美包装功能的多层复合结构时，应该考虑能源和材料的消耗和包装废弃物的回收。显然这是两个互相矛盾的因素，为了方便回收，应该尽量采用单一材料的包装；而为了满足包装多功能的需要，应采用多种材料的组合。包装工作者为使二者相协调作了很多工作，开发了性能更好的多功能单层材料和便于回收的复合材料。例如，近来研制的PET／SiOx涂覆膜／CPP和OPP／SiOx涂覆膜／CPP多功能新型复合软包装材料就是一种便于回收的绿色包装材料。这种由无机氧化物涂覆的包装材料具有与铝蒸镀膜相同的阻隔性且透明，有很好的耐破裂、耐折叠、耐化学药品及耐热性能，并便于用微波炉加热包装内的食品，它将成为铝塑复合材料的替代产品。随着新型包装材料的不断开发，复合材料也将继续发展，并在包装材料中继续发挥其它材料不能代替的特殊作用。