包装薄膜材料的功能性质,直接带动了复合软包装材料的功能性发展,下面就几种常用包装材料的功能性质作一下概要的介绍。

复合软包装材料的结构及功能的设计是整个复合软包装生产工艺中的灵魂,是生产的前提条件,合理的结构设计是成本、性能、加工综合平衡。
在前面的内容中,我们已经了解材料的性能和商品对包装的要求,这是结构设计的基础,下面进一步对复合软包装的要求以包装链的形式进一步分类,以便在设计中抓住重点,有的放矢,既要见森林也要见树木。
在包装链上各相关方的要求如下:

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为了提高塑料的阻隔性能,近年来,业界一方面在研究开发新型高阻隔性塑料,另一方面则是对现有的塑料包装材料进行改性。由于多层复合、共混、表面镀覆、表面涂布和拉伸取向等阻隔技术的迅速推广,使塑料包装材料的阻隔性能得到了很大的提高。其中,复合包装膜就是塑料包装中最有活力、发展最快的一类包装材料,代表着当今塑料包装材料的发展方向。由于多层复合结构中的各组分均为连续相,可以通过湿式复合、干式复合、共挤出复合等方法进行生产加工。

1.常用包装材料:PE薄膜材料

基材制造商复合加工商包装商零售商消费者

在诸多的食品软包装中,塑料膜及其复合材料占有举足轻重的地位,它们包括单种膜和复合膜。 单种膜可分为普通膜、拉伸膜、热收缩膜等;复合膜可分为塑塑复合膜、铝塑复合膜、铁塑复合膜、纸塑复合膜等。

目前可用于食品包装的塑料有30多种,我国用于食品软包装的塑料也有20种左右,如PE,PP,PS,PET、PA、PVDC、EVA、NY、PY4、EVOH、PVC、PT、离子键树脂等。
其中高阻氧的有PVA、EVOH、PVDC、PET、PA等;高阻湿的有PVDC,PP,PE等;耐高温灭菌的如PET、PA等;机械性好的如离子键树脂、PA、PET等;既耐高温又耐低温的如PET、PA等。
常用的食品包装塑料有PE、PP、PET、NY、PT等。

PE、线性低密度等品种。
LDPE薄膜的透明度和热封性好,能防水防潮。
按生产工艺不同,有吹塑、低发泡薄膜等几种。
CPE薄膜厚度均匀,表面光泽、透明度和热封性比IPE好,但机械强度和开口性比IPE差。
IPE主要用作复合袋的内层。
LLDPE的热封性、拉伸强度和抗穿刺性比LDPE好;HDPE有较高的机械强度,从而可减少薄膜的厚度,耐热性也很好,但透明度及热封性比LDPE差。
总的来说,PE化学稳定性都很好,价格较低,容易加工,性能比较均衡,耐冷冻,阻湿性好,所以在市场上十分常见,应用广泛,但因其阻氧性差故用于食品包装保鲜效果不佳,贮存期不宜过长。

PP薄膜分为双向拉伸薄膜、吹塑薄膜、流涎薄膜等几种。
BOPP的印刷性、抗拉强度、透明性和阻隔性比CPP好,但热封性和抗撕裂性差。
BOPP的一个新品种是双向拉伸聚丙烯珠光膜。
它是由两层共聚PP夹一层含有CaCO3母料的均聚PP共挤成片,再将原片拉伸近四十倍而制得的,除了具有BOPP的一般特性外,其阻气,阻湿性能更加优良,密度也低28%左右,所以可直接用于雪糕等冷饮制袋,复合一层PE后,广泛用于糖果、饼千,风味小吃、快餐食品的包装。
总的来说,PP价格低、易加工.性能均衡、耐热,阻湿性较好,应用广泛,但其阻氧性差,用于食品包装保鲜效果欠佳。

PET等薄膜一般经过双向拉伸,它的耐热性能好,透明度和强度高,阻湿、阻氧性均好,但热封性差,价格高,仅作为复合基材。
NY薄膜抗张强度大,阻氧性好,耐穿刺性好,耐热性好,但阻湿性差,热封温度高,且价格贵。
PET透明性好、刚挺,不产生静电,但撕裂强度差、耐封性差。

复合材料是种类最多、应用最广的软包装材料,目前用于食品包装的含塑料的多层复合材料有上百种。
复合材料一般用2~6层,但特殊需要的可达l0层甚至更多层。
将塑料、纸或薄纸板、铝箔等基材,科学合理的复合或层合配伍使用,几乎可以满足各种不同食品对包装的要求。

PVDC涂敷复合膜,是在BOPP薄膜上涂布PVDC乳胶,再在涂层上复合PE薄膜.在一定温度下固化48小时而制得的。
价格相对便宜,而阻氧、阻湿性能优良,可耐100℃热水杀菌处理,热封性能好,化学稳定性好,无卫生问题,能满足各种食品的包装要求。

PVA涂敷复合膜,是在BOPP薄膜上涂布PVA溶液,经常温缩醛化处理后,再在涂层上复合PE薄膜而制得,价格便宜,但耐热性稍差。
可用作各种腌腊制品、咸菜制品、豆制品、茶叶、糖果、糕点、酥脆食品等的包装材料。

PFT/Al/PE,机械性能非常好,热封性能好,适用于真空或气调包装袋,适用于各种果汁等饮料立式包装袋。
PET/EVOH/PE,阻隔性好,透明性好,适用于火腿真空包装及各种果汁等饮料立式包装袋。

总之,普通的短期销售或对保鲜要求不太严格的食品,如糖果、饼干、面包、酱油、食醋、粉条、豆瓣酱等,多使用成本较低的PE膜、PP膜,而大多数食品加熟肉类、奶制品、酱腌菜类、油炸食品、茶叶等,对保鲜、保质都有较高要求,特别是气调包装的食品,需要优良的阻隔性同时兼有其它优良性能,以选用多种复合膜为好。
如用塑料/纸板/铝箔/塑料等多层复合材料制成的牛奶包装,保质朗可达半年到一年,而有的高阻隔软包装肉罐头的保质朗可达3年。
对袋装后需要蒸煮和灭菌温度较高、灭菌时间较长的食品,宜选用PVDC涂敷膜、NY等材料。

1、多层干式复合

热封性PE材料,已由单层吹塑薄膜发展为多层共挤出薄膜,这样内、中、外层的配方可以进行差异化设计,不同类型聚乙烯树脂的共混配方设计可制得不同起封温度、不同热封温度范围、不同的抗封口污染性、不同热粘强度、不同抗静电效果等,满足具体的产品包装要求、功能性质各异的PE薄膜材料。
近年来,还发展了双向拉伸聚乙烯薄膜,提高了聚乙烯薄膜的拉伸强度,且具有较高的热封强度。

树脂价格薄膜价格复合膜价格产品单价产品单价

干式复合又称干法复合。即在塑料薄膜上涂布一层溶剂型胶黏剂(分单组分热熔型胶黏剂和双组分反应型胶黏剂),经过复合机烘道使溶剂挥发而干燥,再在热压状态下与其他复合材料黏结,形成平滑的复合材料。目前几乎所有的薄膜均可用干式复合进行生产加工。复合薄膜综合了各层膜的优良性能,如防潮性、阻隔性、耐热性及热封性等,从而可满足各种商品的包装需要。

2.常用包装材料:CPP薄膜材料

树脂质量薄膜质量包装特性包装货架效果美观的包装

在干式复合生产工艺中,胶黏剂是影响复合薄膜质量的关键因素之一。干式复合所使用的胶黏剂大都为溶剂型,如聚氨酯、改性聚酯、环氧树脂、聚醋酸乙烯酯和天然橡胶等胶黏剂。其中聚氨酯型胶黏剂具有优良的综合性能,其弹性好,耐低温、耐煮沸,柔韧性、强度、耐老化性突出,在较宽的温度和湿度范围内长期应用不产生剥离,有良好的耐热性和耐化学介质性,对蒸煮、加热杀菌、热成型和热封合均有出色的耐受性,对各种材料又具有优良的粘接力,是复合薄膜生产所使用的主要胶种,且一般都采用双组分溶剂型胶黏剂。

CPP材料常用于BOPP//CPP这种防潮轻包装结构中,但不同CPP树脂配方也可制得不同功能性质的薄膜,如改善了耐低温性、耐高温蒸煮、较低封合温度、高耐穿刺强度、耐腐蚀性等功能性质各异的热封性材料。
近年来,行业内还研制了CPP消光薄膜,增加了单层CPP薄膜包装袋的视觉展示效果。

薄膜产量薄膜加工性包装适应性易搬运使用方便,易开口及闭合

选择胶黏剂要根据被包装物的性质(如冷冻还是蒸煮,食品还是非食品等条件)来决定。在复合前,首先将胶黏剂溶液均匀地涂布于薄膜表面,然后送入热烘道除去溶剂,再经复合辊在一定温度和一定压力下与另一层薄膜复合。目前,也流行分散型胶黏剂,如将改性聚烯烃在溶剂中的悬浮液对聚烯烃和铝箔等极性材料进行复合。溶剂型和分散型胶黏剂的共同点是在涂布机中涂布时为液体,涂布后必须消耗大量的能量以除去水分或溶剂,容易带来空气污染,且成本较高,因此,无溶剂胶黏剂是今后的发展趋势。

3.常用包装材料:BOPP薄膜材料

薄膜性能复合膜性能包装外观产品保质期产品新鲜度

多层干式复合最早用于生产阻隔包装,是利用具有高阻隔性能材料与低廉的其他包装材料复合,该工艺可利用传统的阻隔材料——铝箔,除铝箔之外阻隔材料还可选择镀膜、涂膜或其他中高阻隔性薄膜(如PDVC膜、PA膜、EVOH膜)。其结构常常是外层BOPP、BOPET,中阻隔层可为PA、PDVC、EVOH或铝箔,内热封层为CPP,若不需要耐高温也可用PE,相互之间用胶黏剂黏合。

轻包装复合膜最常用的是普通BOPP光膜和BOPP消光膜,也有BOPP热封膜、BOPP珠光膜。
BOPP最大特点是拉伸强度高,优异的水蒸气阻隔性能,广泛用于防潮轻包装的面层印刷材料。
BOPP消光薄膜具有类似于纸张的消光装饰效果。
BOPP热封膜可用作单层包装材料使用,例如用于包裹糖果的内包装用。
BOPP珠光膜多用于冰糕包装的热封层材料,可省去白墨印刷,其密度低,2~3N/15mm的封合强度使包装袋易于开启取出内容物。
另外,如BOPP防雾膜、全息OPP镭射膜、PP合成纸、可降解BOPP薄膜等BOPP系列功能性薄膜也在特定范围得到推广应用。

废料利用生产效率包装效率安全卫生性

干式复合膜的阻隔性能与用膜、胶黏剂有关。复合的基膜表面必须清洁、干燥、平整、无灰尘、无油污,对非极性、表面致密光滑的聚烯烃材料还要事先进行电晕处理。而铝箔作为复合基材,要求针孔要少,且针孔孔径尽可能小,在复合前还往往要清除铝箔加工中残留的油脂。

4.常用包装材料:PET薄膜材料

在设计中,我们应优先考虑后续包装链的需求,再考虑自身的加工需求,进一步要求基材厂商配合,做好综合平衡,使各方受益。

2、多层共挤复合

普通12μmPET光膜在复合软包装应用广泛,其复合产品的机械强度远高于BOPP双层复合产品,且阻氧能力较BOPP//PE复合膜降低20~30倍。
PET材料的耐热性很好,可制得平整度好的包装袋。
PET热收缩薄膜、消光PET薄膜、高阻隔聚酯薄膜、PET扭结膜、直线撕裂性PET薄膜等功能性产品也有应用。

一、复合软包装结构及功能设计应用

多层共挤复合与干式复合相比起步较晚,但其有节省原材料、原材料可多样化、适应环保要求、不用有毒胶黏剂等优点,而且阻透效果十分理想,并随着层数的增加效果越好,各层间聚合物结合良好。

5.常用包装材料:尼龙薄膜

产品要求:用于肉类、禽类等包装,要求包装阻隔性好、耐骨头孔破,在蒸煮条件下杀菌不破、不裂、不收缩、无异味。

目前复合层数已发展到十几层以上,在包装膜、中空容器上都有应用。

双向拉伸尼龙薄膜以其高强度、高抗穿刺性、耐高温性、较好的阻氧性,广泛用于抽真空、水煮、蒸煮包装袋中。
多数1.7kg以上的大容量包装,为获得良好的耐跌落性能,也采用了BOPA//PE结构。

透明类:BOPA/CPP,PET/CPP,PET/BOPA/CPP,BOPA/PVDC/CPP

PVDC与PS、HIPS、PP等树脂的多层共挤出物,可用于奶制品、果酱等的真空包装;PVDC与PE、PVC的复合片材适用于崩解快、易潮解、易挥发药品的包装。英国Bass公司和美国的Miller公司利用多层共挤出方法制得的PET/EVOH/PET包装材料用于啤酒的包装,其阻隔性能良好,啤酒的保质期可达到6~9个月。

流延尼龙薄膜,在日本广泛用于冷冻食品的包装,其具有很好的耐低温性,减少了低温贮运过程中包装袋的破损率。

PET/PVDC/CPP,GL-PET/BOPA/CPP

共挤出复合工艺是采用两台或数台挤出机将各种不同功能的树脂分别熔融挤出,通过各自的流道在模头内或模头外汇合,再经吹胀、冷却复合在一起。该工艺不仅大大简化了生产工序,而且用料少,同时可降低原料消耗和生产成本;采用此工艺生产相同结构的复合包装材料比其他工艺可以节省30%的生产成本。

另外,如尤龙吉可还开发了易粘合型、气体阻隔型、双面电晕等系列产品,拓展了标准型BOPA薄膜的应用范围。

铝箔类:PET/AL/CPP,PA/AL/CPP

共挤复合是把两种以上的材料在熔融状态下在一个模头内复合熔接在一起,由于阻隔材料和热封材料相容性一般都很差,因此必须首先考虑选择好溶剂。如在共挤复合尼龙-6同低密度聚乙烯的复合膜时,用Bynel树脂,使用3台挤出机共用一个复合模头,便可挤出尼龙/Bynel/LDPE三层结构复合膜。

6.常用包装材料:镀铝薄膜

PET/PA/AL/CPP,PET/AL/PA/CPP

目前典型的复合膜结构为:主要受力层/阻隔层/热封层/可剥离层。主要受力层为PS、HIPS、PP、PET等,阻隔层为EVOH、PA、PVDC等,热封层为HDPE、LDPE、LLDPE、CPP等,可剥离层为PP等。相邻层之间如树脂相容性差需加粘接层。根据不同用途,用不同的材质制成不同结构的复合膜,常用的有以下几种:PET/PVDC/PE,OPP/PVDC/EVA,PVDC/PET/PE,EVOH/PVDC/EVA,PVC/PVDC/EVA,NY/EVA/PVDC/EVA等。

真空镀铝是在薄膜(如PET、BOPP、CPP、PE、PVC等)的表面形成一层致密的铝层,从而极大地增加了薄膜对水蒸气、氧气、光线的阻隔能力,复合软包装中应用最多的是VMPET、VMCPP材料,VMPET用于三层复合、VMCPP用于两层复合。
OPP//VMPET//PE结构现在已成熟应用于榨菜、芽菜产品的抽真空水煮包装中,为克服普通镀铝产品铝层易迁移、不耐水煮的缺点,开发了带底涂型的VMPET产品,其水煮前后的剥离强度可达到1.5N/15mm以上,且铝层不出现迁移,增强了包装袋的整体阻隔性能。

PET:耐高温、刚性好、印刷性好、强度大。

多层共挤出复合膜多采用ABCBA五层对称结构,以PA或EVOH为阻隔层,PE为热封层。从其功能组合上看,主要有阻隔、热封以及黏结3个功能。通过不同聚合物的组合满足包装物质防氧、防湿的要求,通常由4种聚合物组成,但市场上也已出现了七层、九层、十一层甚至更多层的共挤出复合膜。其中以PVDC类为中间阻隔层的共挤复合膜发展最快,产量最大,这是因为DCI的洗脱技术已研制成功并应用于新型喷雾干燥洗脱塔,从而能对产物污染进行有效的控制。

7.常用包装材料:铝箔

PA:耐高温、强度大、柔韧性、阻隔性好、耐穿刺。

阻隔树脂要求有较好的加工性能,以适应共挤复合机头要求有良好流动性的需要。流动性太差或几种树脂之间流动性相差太大,都会由于层流形成受到影响而降低复合膜的阻隔性能。主要的结构有PE/胶黏剂/尼龙/EVOH/尼龙/PE,该结构对食品香味泄露率从5%降到1%。其他结构还有HDPE/胶黏剂/EVOH/胶黏剂/HDPE,PP/胶黏剂/PVDC/胶黏剂/HDPE等。

软包装用铝箔一般为6.5μm或9μm厚度,铝箔是理论上的高阻隔性材料,透水、透氧、透光均为“0”,但实际上铝箔存在针孔及耐折耐针孔性差,存在一些实际阻隔包装效果不理想的情况。
铝箔材料应用的关键是避免其在加工、包装、运输过程中产生针孔,从而降低实际阻隔能力。
近年来,在铝箔材料的传统应用领域有被更经济的包装材料替代的趋势。

AL:最佳阻隔性,耐高温。

共挤复合膜中,各层的厚度靠调节挤出机转速来控制,由于挤出机速度控制并不十分精确,往往造成共挤复合膜的厚度也不好控制,需要较高的工人素质和较为精密的机器设备。另外机头设计也十分关键,一般说来,按ABCBA五层及ABCDCBA七层结构设计的机头所成型的包装膜的阻隔性及复合强度最好,主要原因是对称结构的物料流动更易形成层流。共挤复合的缺点是挤出机转速不同会产生料与料之间混淆,而且也只能表面印刷。

8.常用包装材料:涂布型高阻隔薄膜

CPP:为耐高温蒸煮级,热封性好,无毒无味。

3、多层共挤流延

主要是PVDC涂布薄膜、PVA涂布薄膜。

PVDC:耐高温阻隔材料。

高阻隔性共挤流延薄膜是上世纪80年代末开发成功的塑料包装材料。

PVDC具有优良的阻氧性与防潮性,并具有优良的透明性,涂布型PVDC薄膜所使用的基膜主要是BOPP、BOPET、BOPA、CPP等,也可以是PE、PVC、玻璃纸等薄膜,在复合软包装中应用最多的是KOPP、KPET、KPA薄膜。

GL-PET:陶瓷蒸镀膜,阻隔性好,透微波。

近年来,随着多层共挤流延膜的问世,其阻隔性、保香性、防潮性、耐油性、可蒸煮性和热封性能达到进一步提高,可广泛应用于肉类冷冻制品、蒸煮肉类食品、方便食品、水产品、水果和乳制品、食用油、酒类、酱油类等包装,大大延长商品的货架寿命。

高皂化度的聚乙烯醇分子结构具有很高的规整性和高的极性,容易结晶,因而对氧气等非极性气体具有很高的阻隔性。
在干燥条件下,透氧系数仅6.2×10-17ml·cm/(cm2·S·cmHg),明显低于包装材料中常用的PVDC、PET、PE等树脂,PVDC、PET、PE的透氧系数分别为5.3×10-13、2.0×10-12、2.5×10-10ml·cm/(cm2·s·cmHg)。
PVA涂布薄膜已实现工业化生产。

对于具体产品选择合适结构,透明袋大多用于蒸煮,AL箔袋可用于超高温蒸煮。

高阻隔性多层共挤流延膜是以高阻隔材料为主要材料,配合其他复合材料和粘接树脂经一次挤出成型的,其原材料可分为3大类,即高阻隔材料、复合材料和黏结材料。高阻隔材料的性能直接影响共挤流延膜的高阻隔性。目前,常用的高阻隔材料包括PA、EVOH和PVDC三种,由于这些材料均是极性材料,吸湿力很强,而材料中的水分对生产影响很大,水分本身在加热过程中可产生降解作用,而含水分过高在熔融挤出时会产生气泡,使高阻隔材料形成断层,严重影响产品的质量,故对高阻隔材料的水分含量要求很高,一般不能超过0.06%。因此,为防止原材料的吸湿,要求采用防潮的纸铝复合包装,并在运输过程中要确保包装的完好;有条件的厂家可安装干燥器,对购入的原材料实施干燥后再使用。

9.常用包装材料:共挤出高阻隔薄膜

产品要求:阻氧、阻水、避光、耐油、保香、外观挺刮、色彩鲜艳、成本低廉。

根据用途复合材料可采用蒸煮级CPP粒料、复合级CPP粒料、LDPE、LLDPE、茂金属LLDPE,要求MI值在2~8范围,熔融挤出性能良好,热封性能良好。

共挤出是将两种或两种以上的不同塑料,通过两台或两台以上的挤出机,分别使各种塑料熔融塑化后供入一副模头中,制备复合薄膜的一种成型方法。
共挤出阻隔性复合薄膜通常由阻隔性塑料、聚烯烃类塑料以及黏合性树脂三大类物料组合而成,阻隔性树脂主要有PA、EVOH、PVDC等。

设计结构:BOPP/VMCPP

黏结强度的大小直接影响共挤膜的质量。因此,根据不同的高阻隔材料和复合材料而选用黏结力强的黏结树脂,其MI值在2~6之间。

以上仅是常见包装材料,实际上用到的至少还有氧化物蒸镀膜、PVC、PS、PEN、纸张等,而且同一树脂按不同的加工方法、不同的配方改性可制得不同功能性质的薄膜材料。
以不同的功能性薄膜的层合,就可通过干法复合、无溶剂复合、挤出复合等复合技术制作出满足不同内容物包装需求的功能性复合软包装材料。

设计理由:BOPP与VMCPP均挺刮,BOPP印刷性好,光泽度高。
VMCPP阻隔性好,保香阻湿。
CPP耐油性也较好。

在原材料质量保证的前提下,生产工艺是控制产品质量的关键,主要包括温度、生产线速度、厚度控制、分层分流控制、表面处理等。

产品要求:无臭无味、低温封口性、抗封口污染性、阻隔性好、价位适中。

高阻隔多层共挤流延膜从结构上可分两大类,即对称结构A/B/C/B/A和非对称结构C/B/A。A为复合材料,B为黏结材料,C为高阻隔材料。例如常用的对称结构有PE/Tie/PA/Tie/PE,PP/Tie/PA/Tie/PP,PE/Tie/EVOH/Tie/PE,PE/Tie/PVDC/Tie/PE等;常用的非对称结构有PA/Tie/PE,PA/Tie/PP,PA/EVOH/Tie/PE等。

设计结构:KPA/S-PE

由于高阻隔多层共挤流延膜是由几种材料共挤成型的,其集合了多种材料的优点,因而具有很好的使用性能,可广泛应用于各类食品包装。但由于这种薄膜目前尚无法回收利用,相对增加了生产成本,因此,加快科技创新,优化工艺流程,已成为其规模化生产应用的必然选择。

设计理由:KPA阻隔性极佳、强韧性好,与PE复合牢度高、不易破包、印刷性好。
改性PE是多种PE共混物,热封温度低、抗封口污染性强。

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产品要求:阻隔性好、遮光性强、耐油、强度高、无臭无味、包装挺刮。

设计结构:BOPP/EXPE/VMPET/EXPE/S-CPP

设计理由:BOPP刚性好、印刷性好、成本低。

VMPET阻隔性好、避光阻氧、阻水。

S-CPP低温热封性好、耐油。

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