第一節(jié)　共擠出復(fù)合工藝

一、何謂共擠出復(fù)合

共擠出復(fù)合指通過兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的擠出機(jī)，分別將兩種及兩種以上的不同性能的塑料顆粒（或粉體）熔融塑化，并通過一個(gè)共擠出模頭，制取多層復(fù)合薄膜的工藝，也稱為共擠出多層復(fù)合成膜工藝。

共擠出多層復(fù)合成膜工藝，是在單層擠出薄膜生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一種制造多層塑料薄膜的工藝。它是擠出成膜工藝的一個(gè)重要的分支，其本質(zhì)上仍然是一種擠出復(fù)合工藝，因此具有擠出成膜工藝的基本特征，即直接由塑料粒子（或粉狀物料）經(jīng)擠出成型，一次生產(chǎn)出復(fù)合薄膜，具有工藝路線短和節(jié)約人力、物力及能耗低的優(yōu)點(diǎn)。在正常生產(chǎn)條件下，采用該工藝生產(chǎn)時(shí)，塑料全部轉(zhuǎn)變?yōu)樗芰媳∧ぃ瑳]有任何有毒有害的物質(zhì)產(chǎn)生，不對(duì)生產(chǎn)車間及周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，是典型的“綠色包裝工藝”，于人類的可持續(xù)發(fā)展十分有利，因此它被人們認(rèn)為是塑料軟包裝行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的首選工藝之一。同時(shí)共擠出多層復(fù)合成膜工藝通過各種不同的原料（或不同配方）的搭配，組成各自不同的多層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)塑料薄膜的高功能化從而顯著地提高薄膜的使用效果或者明顯地降低薄膜的生產(chǎn)成本，運(yùn)用得當(dāng)，甚至可以達(dá)到同時(shí)提高產(chǎn)品性能和降低產(chǎn)品成本的雙重效果。多層共擠出復(fù)合成膜工藝，在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮了越來越大的作用，因此多層共擠出復(fù)合成膜工藝也越來越得到軟包裝界同仁的青睞，成為目前發(fā)展多層復(fù)合薄膜的首選工藝。當(dāng)前雙向拉伸聚丙烯薄膜的生產(chǎn)中，基本上已經(jīng)完全完成了由單層雙向拉伸向多層共擠出雙向拉伸的轉(zhuǎn)變，在聚丙烯流延薄膜的生產(chǎn)中，共擠出成膜工藝也已成為主流工藝；含EVOH層的高阻隔塑料復(fù)合薄膜，也毫無(wú)例外地采用多層共擠出復(fù)合成膜工藝，在量大面廣的聚乙烯吹塑薄膜的生產(chǎn)中，也越來越重視多層共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)工藝的應(yīng)用。

目前多層共擠出復(fù)合成膜工藝的產(chǎn)品，已從初始的兩層復(fù)合薄膜，經(jīng)三層、五層發(fā)展到七層乃至九層結(jié)構(gòu)，雖然隨著層數(shù)的增加，設(shè)備的價(jià)格相應(yīng)提高，但產(chǎn)品性能的提高和成本優(yōu)勢(shì)的支撐，使多層共擠出復(fù)合成膜工藝，正在不斷向多層化的方向發(fā)展。成百上千層的超高多層薄膜的生產(chǎn)技術(shù)，已開始實(shí)用化研究。

多層共擠出復(fù)合成膜工藝的產(chǎn)品，除了大量直接應(yīng)用于包裝材料之外，也可用于無(wú)溶劑復(fù)合、干法復(fù)合等貼合型復(fù)合工藝的基材，采用多層共擠出薄膜為基材時(shí)，可大大減少貼合型復(fù)合的工序，簡(jiǎn)化復(fù)合進(jìn)程，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，獲取更好的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

二、共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備

共擠出薄膜復(fù)合設(shè)備，除向由多臺(tái)擠出機(jī)替代單臺(tái)擠出機(jī)塑化、并向模頭供應(yīng)多種不同的塑料熔體以及采用特殊結(jié)構(gòu)的共擠出模頭替代簡(jiǎn)易的單層模頭之外，共擠出薄膜生產(chǎn)線的組成和配置，包括薄膜的卷取及表面處理（電暈處理、等離子處理或火焰處理等）裝置，基本上與單層薄膜生產(chǎn)線相近。共擠出薄膜復(fù)合設(shè)備基本上與單層薄膜生產(chǎn)線相近，主要差別是模頭結(jié)構(gòu)和塑化用擠出機(jī)數(shù)量不同，多臺(tái)擠出機(jī)以保證不同塑料層原料的塑化、輸送和復(fù)合成型。共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備，有管膜類共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)線（即吹塑共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)線）和平膜類共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)線（亦稱流延共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)線）兩個(gè)大類。

1.管膜類共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備

管膜類共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備，由多臺(tái)塑化用擠出機(jī)、共擠出管模、吹塑收卷等基本部件組成，為滿足后繼印刷、復(fù)合工藝的需要，通常在吹塑收卷裝置中，還有一個(gè)電暈處理裝置。

管膜類共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備，主要有上吹空冷式及下吹水冷式兩種。上吹空冷式共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備，主要用于聚乙烯類多層共擠出薄膜以及以聚乙烯為主體的多層共擠出薄膜的生產(chǎn)，如LLDPE/mPE+LDPE，LDPE∥PA∥LDPE等；下吹水冷式管膜類共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備，主要用于聚丙烯類多層共擠出薄膜，如PP∥PA∥PP薄膜的生產(chǎn)。

多層薄膜共擠出用管模，是管膜類共擠出復(fù)合薄膜生產(chǎn)設(shè)備的核心部件。按其結(jié)構(gòu)分，主要有套管式和疊加式兩大類。

（1）套管式多層薄膜共擠出用管模　套管式多層薄膜共擠出用管模示意圖見圖2-1。

套管式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭開發(fā)應(yīng)用較早，曾被認(rèn)為是傳統(tǒng)的、經(jīng)典式共擠出吹塑模頭，目前應(yīng)用亦相當(dāng)普遍，其主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、加工制造方便。

套管式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，主要的缺點(diǎn)是隨著層數(shù)增加，模頭直徑增大，當(dāng)模頭的層數(shù)多時(shí)，模頭會(huì)變得直徑很大而十分笨重；模頭的層數(shù)不能根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行變換，例如，不能根據(jù)生產(chǎn)的需要，將三層模頭變成五層模頭；只能從模頭的外面，對(duì)模頭整體（各層）進(jìn)行加熱，不能根據(jù)各層樹脂的熔點(diǎn)、黏度等特性，對(duì)各層進(jìn)行針對(duì)性的溫控。除上述缺陷之外，套管式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，清理也比較困難。因此，多層共擠出吹塑模頭，特別是層數(shù)比較多的多層圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，有疊加式發(fā)展的趨勢(shì)。

（2）疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭　疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭示意圖見圖2-2。

疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，能克服套管式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的眾多缺點(diǎn)，因此近年來有較大的發(fā)展，特別是層數(shù)多的（五層以上的）復(fù)合薄膜多采用此種模頭。疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭與傳統(tǒng)的套管式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的比較，見表2-1［1］。

疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，根據(jù)疊加模塊的不同，有圓筒狀和圓錐狀兩種，前者的疊加模塊為圓筒形，后者的疊加模塊為圓錐形。

①圓筒狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭。圖2-3是典型的圓筒狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的結(jié)構(gòu)示意圖［1］。

由圖可以看出，每一塑料層與由兩圓筒狀模板組成的模塊相對(duì)應(yīng)。組成模塊的兩模板中，一塊模板的表面上，設(shè)有平面形螺紋流道，該平面螺紋流道，將從模塊側(cè)面供入的塑料熔融體，供入合流部位，平面螺紋流道的應(yīng)用，可以最大限度地降低軸向尺寸，從而減小整個(gè)疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的軸向尺寸（模頭的高度）。另外，相鄰兩模塊的結(jié)合面間，可設(shè)置間隙并于每一模塊的外側(cè)，設(shè)置加熱器，使各模塊獨(dú)立加熱，據(jù)稱這樣的結(jié)構(gòu)，可以使相鄰兩塑料層的溫度差，在高達(dá)50℃的條件下，進(jìn)行生產(chǎn)。

②圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭。圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭例見圖2-4。

圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，與圓筒狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭相似之處，它們均為疊加式結(jié)構(gòu)；不同之處則在于，圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的模塊不是圓筒狀而是圓錐狀，而且模塊中的塑料熔體的流道也是圓錐螺紋。

圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭有很多優(yōu)點(diǎn)，可以列舉如下：

a.密封性好。圓錐狀金屬零件的抗變形能力大大高于板狀零件，因而圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭能有效地抵制熔體高壓所引起的變形，因此圓錐狀表面的接觸、密封效果明顯地要優(yōu)于平面的接觸、密封效果。

b.復(fù)合產(chǎn)品厚度均勻性好。一方面，如前所述圓錐形零件不易變形，能很好地保持高的加工精度，另一方面，圓錐形零件組合時(shí)，具有自動(dòng)對(duì)中的特性，因此圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，可以很好地保持流道尺寸的均勻性，從而有利于保證復(fù)合薄膜的厚度均勻性。

c.模頭外形尺寸較小。在等長(zhǎng)螺紋流道的情況下，圓錐狀模塊的直徑，較圓柱狀模塊的直徑要小得多；生產(chǎn)同樣規(guī)格的產(chǎn)品，采用圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的直徑，可望較圓柱狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，減少50％左右。

d.維修方便。圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭，無(wú)論拆卸、裝配還是清理工作，都要比圓柱狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭方便得多。

圓錐狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是，它的軸向尺寸要比圓柱狀疊加式圓管形多層共擠出復(fù)合模頭的軸向尺寸要大。

2.平膜類共擠出薄膜用復(fù)合設(shè)備

平膜類共擠出薄膜用復(fù)合設(shè)備，亦稱共擠出流延薄膜設(shè)備，除以多臺(tái)擠出機(jī)代替一臺(tái)擠出機(jī)塑化供料、以共擠出模頭替代單層模頭之外，整個(gè)生產(chǎn)線的配置，與單層平模的生產(chǎn)線基本一致。流延共擠出模頭，從結(jié)構(gòu)上講，主要有多流道型多層共擠出流延模頭與喂料塊型多層共擠出流延模頭兩種。

（1）流道式多層共擠出復(fù)合平膜模頭　多流道式多層共擠出復(fù)合平膜模頭見圖2-5。

該模頭中，各熔融樹脂層分別在各自的流道（歧管）內(nèi)流動(dòng)、展開之后，在緊臨近模唇處，匯合成多層層流。

多層層流流動(dòng)的距離相當(dāng)?shù)囟蹋粫?huì)產(chǎn)生由于多層層流中可能出現(xiàn)的低黏度樹脂對(duì)高黏度樹脂層的包圍現(xiàn)象，以及界面不穩(wěn)定流動(dòng)所導(dǎo)致的復(fù)合薄膜厚度不均勻、透明性下降和紋理等缺陷。多流道式多層共擠出復(fù)合平膜模頭的優(yōu)點(diǎn)還有：各層的層厚，可以通過各層的調(diào)節(jié)螺栓分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而薄膜的厚度比較容易控制；可以用于塑料熔體黏度和溫度差較大的塑料間的復(fù)合等。

多流道式多層共擠出復(fù)合平膜模頭的缺點(diǎn)是，體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、難于用于制造四層以上的多層共擠出復(fù)合薄膜。

（2）喂料塊式多層共擠出復(fù)合平膜模頭　喂料塊式多層共擠出復(fù)合平膜模頭，由喂料塊（或稱連接器）和成型模頭兩部分組成。各擠出機(jī)所供的塑料熔融體，先在被稱為喂料塊的連接器中匯合，形成多層層流。該多層層流，再進(jìn)入成型模頭中，經(jīng)成型模頭的模口（直線狀的狹縫）擠出到成型輔機(jī)的流延輥上，經(jīng)冷卻、定型而得到多層復(fù)合薄膜，其成型模頭部分基本上與普通單層薄膜的模頭相同，屬單流道型，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。保持成型模頭部分不變，更換連接器，配之以相應(yīng)的擠出機(jī)，即可得到不同組合的多層共擠出復(fù)合薄膜。

連接器型多層共擠出平膜模頭見圖2-6。

兩種多層共擠出復(fù)合平膜模頭的比較見表2-2。

注：〇良，△可，×差。

連接器型共擠出復(fù)合平膜模頭，適用范圍廣，特別適于多層及超多層薄膜的生產(chǎn)，加之維修保養(yǎng)方便以及制造成本較低等方面的明顯優(yōu)勢(shì)，其使用有日益擴(kuò)大的趨勢(shì)。

三、共擠出復(fù)合常用原料

原則上所有熱塑性塑料，比如聚乙烯與乙烯共聚物（EVA、EEA、離子型聚合物），聚丙烯與丙烯共聚物，聚氯乙烯與氯乙烯共聚物（PVDC），熱塑性聚酯（PET、PEN、PETG），熱塑性橡膠（熱塑性彈性體），等等，均可用于共擠出復(fù)合，生產(chǎn)多層塑料復(fù)合薄膜。生產(chǎn)實(shí)踐中，共擠出復(fù)合薄膜應(yīng)用較多的主要是聚烯烴（聚乙烯和聚丙烯）、EVOH、PA、黏合性樹脂等。

1.聚烯烴樹脂

聚烯烴樹脂及其復(fù)配物，本身可以通過特定搭配而生產(chǎn)復(fù)合薄膜，同時(shí)也常常作為熱封層和防潮層與EVOH、PA等阻隔性塑料搭配，生產(chǎn)阻隔性復(fù)合薄膜。

2.乙烯-乙烯醇（EVOH）、尼龍為代表的阻隔性樹脂

乙烯-乙烯醇（EVOH）、尼龍作為氧氣、油脂等物質(zhì)的阻隔性材料，與聚烯烴類塑料搭配，可生產(chǎn)出包裝領(lǐng)域所需要的阻隔性良好且具有熱封性的阻隔性復(fù)合薄膜。

3.黏合性樹脂

聚烯烴類樹脂和EVOH、PA等阻隔性塑料之間相容性較差，當(dāng)它們相互搭配，生產(chǎn)共擠出復(fù)合薄膜時(shí)，層間的黏合強(qiáng)度較差，甚至沒有黏合強(qiáng)度可言。黏合性樹脂層的引入，可以使共擠出復(fù)合薄膜層間黏合強(qiáng)度大幅度提高，滿足使用上的要求。目前所使用的黏合性樹脂，主要是乙烯或者丙烯與極性單體的共聚體，如聚乙烯、聚丙烯與馬來酸酐或者丙烯酸的接枝共聚體，乙烯與丙烯酸類單體的共聚體以及乙烯、丙烯酸與馬來酸酐的三元共聚體等。

四、應(yīng)用例

1.高阻隔納米抗菌包裝膜的研制與應(yīng)用

通過擠出復(fù)合，可以生產(chǎn)出性能優(yōu)良的各種功能性復(fù)合薄膜，在生產(chǎn)應(yīng)用中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，例如利用高阻隔性樹脂EVOH和納米抗菌劑，通過共擠出復(fù)合工藝，制備高阻隔抗菌復(fù)合薄膜，用于檳榔的包裝，較之常規(guī)的高阻隔復(fù)合薄膜，保質(zhì)期可延長(zhǎng)1倍以上［2］。

（1）主要原料　納米抗菌聚乙烯。先用分散劑等助劑處理納米抗菌劑，再與聚乙烯混合，用雙螺桿擠出機(jī)造粒得到抗菌母料，抗菌母料與聚乙烯樹脂共混，得到用于共擠復(fù)合納米抗菌聚乙烯粒料。乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH），可樂利公司。黏合層樹脂（AD），美國(guó)杜邦公司Bynel系列。低密度聚乙烯（LDPE），LD155，上海金山石化股份有限公司。

（2）主要設(shè)備　奧地利蘭精公司共擠平膜流延機(jī)組。

型號(hào)：92F057

擠出機(jī)：A機(jī)，?55，長(zhǎng)徑比30/1

　　　　B機(jī)，?40，長(zhǎng)徑比30/1

　　　　C機(jī)，?55，長(zhǎng)徑比30/1

　　　　D機(jī)，?55，長(zhǎng)徑比30/1

模頭寬度（mm）：1350

模口間隙（mm）：0.7～1.2

牽引速度（m/min）：15～40

流延輥表面溫度（℃）：15～30

氣刀壓力（Pa）：300～600

表面張力（mN/cm）：380～420

產(chǎn)量（kg/h）：120～200

（3）工藝條件

加工溫度（℃）：A機(jī)料筒210～250、B機(jī)料筒200～240、C機(jī)料筒230～260、D機(jī)料筒200～240、法蘭240～260、機(jī)頭230～255。

螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：A機(jī)為80～150，B機(jī)為60～140，C機(jī)為25～50，D機(jī)為70～130。

（4）典型產(chǎn)品

結(jié)構(gòu)：PE（40μm厚）/AD（10μm厚）/EVOH（20μm厚）/AD（10μm厚）/抗菌PE（40μm厚）

性能：抗菌高阻隔包裝膜同時(shí)具有高阻隔與高抗菌特性，其主要性能指標(biāo)如表2-3所示。

（5）應(yīng)用　為了較長(zhǎng)時(shí)間保證檳榔產(chǎn)品的品質(zhì)，采用抗菌高阻隔包裝薄膜與目前廣泛使用的鋁塑復(fù)合包裝進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)：將兩種包裝材料制作成包裝袋，規(guī)格為常用的150mm×110mm，每袋64g，然后置于常溫下儲(chǔ)存，觀察外觀、香味變化情況。

結(jié)果見表2-4、表2-5。

從表2-4、表2-5可以看出，傳統(tǒng)鋁塑復(fù)合包裝檳榔的保質(zhì)期在3個(gè)月左右，升級(jí)為納米抗菌高阻隔包裝后其保質(zhì)期至少在6個(gè)月以上，而且解決了檳榔由于存儲(chǔ)時(shí)間過長(zhǎng)發(fā)生霉變的問題。

共擠出納米抗菌高阻隔薄膜，由原料塑料粒子一次成型為薄膜，成本較為低廉，因此納米抗菌高阻隔袋與傳統(tǒng)鋁塑復(fù)合袋相比，經(jīng)濟(jì)上有較大優(yōu)勢(shì)，裝64g檳榔的袋子，納米抗菌高阻隔包裝袋的生產(chǎn)成本僅約0.11元，而鋁塑復(fù)合袋的成本約0.15元。

2.低溫?zé)岱饬餮泳郾┍∧さ难兄?/p>

潘建等曾通過多層共擠出流延工藝，利用共混料的優(yōu)勢(shì)，對(duì)CPP流延薄膜的熱封合性能進(jìn)行研究，并取得了較好的實(shí)用效果，介紹如下［3］。

眾所周知，當(dāng)采用高速生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)包裝時(shí)，對(duì)于塑料軟包裝熱封合材料而言，走膜流暢和低溫?zé)岱庑允歉咚僮詣?dòng)包裝的兩個(gè)重要性能指標(biāo)。所謂低溫?zé)岱庑裕缚稍诜夂蠝囟鹊汀⒎夂蠒r(shí)間短的條件下可得到合格的封口強(qiáng)度。“低溫?zé)岱庑浴币蟀b材料的熱封層，要有低的始封溫度和低的熱封溫度。始封溫度指封合壓力1.8kg/cm、封合時(shí)間1s，封合強(qiáng)度達(dá)到0.5N/15mm所需的溫度；熱封溫度指封合壓力1.8kg/cm，封合時(shí)間1s，封合強(qiáng)度達(dá)到要求的封口強(qiáng)度所需的溫度。

封口強(qiáng)度與薄膜材料、厚度有關(guān)。在塑料軟包裝熱封合材料中，熱封層主要是用PE薄膜和CPP薄膜兩類材料，通常PE薄膜的始封、熱封溫度較CPP薄膜低，但考慮到其他性能的優(yōu)勢(shì)（如力學(xué)性能、透明度、阻水性），選用CPP薄膜作熱封層仍是重要的選項(xiàng)之一。

降低CPP薄膜始封、熱封溫度，可以通過在熱封層混入或選用PE樹脂原料，但由于PE、PP的相容性不好，生產(chǎn)的薄膜雖然有較低的始封、熱封溫度，但會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象使熱封強(qiáng)度難以提高，且在熱封層混入或選用PE樹脂原料薄膜容易卷曲。因此探討降低CPP薄膜的始封、熱封溫度新的技術(shù)途徑，對(duì)優(yōu)化CPP薄膜的性能與降低CPP薄膜使用者的包裝能耗成本均有重要意義。

選用在三層共擠CPP薄膜熱封層原料樹脂中，共混一定量的彈性體和用茂金屬共聚PP作熱封層，可以降低薄膜的始封、熱封溫度。這里介紹加入不同彈性體和茂金屬共聚PP的加工性和產(chǎn)品的熱封性能的變化情況。

（1）原料　原料一覽見表2-6。

（2）樣制備　采用三層共擠流延法，制備25μm厚的CPP薄膜樣品，其熱封層厚度為5μm，制備工藝流程如圖2-7所示。

試驗(yàn)共研究了四個(gè)樣品：

參考樣以三元共聚PP3為熱封層；

樣品1以三元共聚PP3中混入20％丙烯丁烯共聚彈性體為熱封層；

樣品2以三元共聚PP3中混入20％乙烯辛烯共聚彈性體為熱封層；

樣品3使用茂金屬共聚PP為熱封層。

各樣品除熱封層原料配方變化外，其他工藝條件都穩(wěn)定不變，見表2-7。表中AB為開口劑，SL為滑爽劑。

（3）性能評(píng)價(jià)方法　熱封強(qiáng)度的測(cè)試按QB/T2358—1998《塑料薄膜包裝袋熱合強(qiáng)度試驗(yàn)方法》，在美國(guó)SENCORP SYSTEMSINC制造的12AS/1型熱封試驗(yàn)儀進(jìn)行；封合壓力18kgf/cm，封合時(shí)間1s，使用廣州試驗(yàn)儀器廠制造的XLW-100型微控電子拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行封合強(qiáng)度的測(cè)試。

（4）結(jié)果與討論

①不同配方的加工性能為進(jìn)行加工性的對(duì)比分析，各樣品的生產(chǎn)按：參考樣-樣品1；參考樣-樣品2；參考樣-樣品3的順序生產(chǎn)。

在生產(chǎn)樣品1時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱封層加入20％丙丁共聚彈性體后，熔體壓力有4％的下降，后又回升到原壓力值；薄膜縱向出現(xiàn)間斷紊流，紊流寬度約占橫向膜寬的2％，1～2min后紊流消失。丙丁共聚彈性體加入后除了換料的波動(dòng)外，其他無(wú)明顯變化，該配方加工性好，原因可能是丙丁共聚彈性體與PP有很好的相容性，且選用的熔融指數(shù)與相混的PP3相同。

在生產(chǎn)樣品2時(shí)，當(dāng)熱封層加入20％乙辛共聚彈性體后，薄膜霧度明顯增大，縱向出現(xiàn)連續(xù)紊流，紊流寬度約占橫向膜寬的9％，在樣品試制的整個(gè)過程中（約40min）紊流都沒有減少，熱封層擠出量下降13.4％；切邊料破碎后回收困難，回收擠出機(jī)電機(jī)負(fù)載從33％升到55％，收卷粘連，該配方加工性不好，原因可能是乙辛共聚彈性體雖然其與PP的相容性與PE比較有很明顯的改善，但仍不能達(dá)到很好的相容，使薄膜霧度增大；選用的熔融指數(shù)較共混的PP3小，使得熱封層擠出量下降；乙辛共聚彈性體自黏性大，切邊料中有一定含量后，使得回收加入困難；薄膜柔軟，收卷粘連。

在生產(chǎn)樣品3時(shí)，熱封層料更換茂金屬共聚PP后，熔體壓力上升了3.5％，其他無(wú)明顯變化，原因可能是茂金屬共聚PP分子量分布窄，熔體黏度大。

綜上所述，樣品1和樣品3與參考樣加工性相當(dāng)，樣品2加工性較差。

②熱封性能。各樣品測(cè)試的始封、熱封溫度及相應(yīng)的封合強(qiáng)度見表2-8、表2-9。

注：25μm厚CPP薄膜熱封口強(qiáng)度要求≥8N/15mm。

從表2-8可見，樣品2的始封溫度最低，較參考樣降低12℃；樣品1、樣品3始封溫度也較參考樣分別降低了4℃和7℃。從表2-9可知，樣品3的熱封溫度最低，較參考樣降低12℃；樣品1、樣品2熱封溫度也較參考樣降低了6℃。由于各樣品除熱封層樹脂配方有變化外，其他工藝穩(wěn)定不變，樣品1、樣品2都在熱封層加入了低熔點(diǎn)的彈性體，樣品3使用的茂金屬共聚PP熔點(diǎn)較三元共聚PP3低，因此低熔點(diǎn)的彈性體加入，可以降低成膜產(chǎn)品的始封溫度與熱封溫度：同樣的加入量，熔點(diǎn)愈低的彈性體使成膜產(chǎn)品的始封溫度降得愈低，但熱封溫度不因彈性體熔點(diǎn)低而隨之降低，這與彈性體的力學(xué)強(qiáng)度有關(guān)：相對(duì)熔點(diǎn)較低的茂金屬共聚PP樹脂成膜后，產(chǎn)品的始封、熱封溫度也相對(duì)較低。

（5）應(yīng)用　熱封層加20％低熔點(diǎn)的彈性體，可以明顯降低CPP薄膜的始封溫度與熱封溫度。相對(duì)熔點(diǎn)較低的茂金屬共聚PP作熱封層原料，較一般三元共聚PP生產(chǎn)的CPP薄膜的始封溫度、熱封溫度低，且二者加工性相當(dāng)。在低熔點(diǎn)彈性體的選擇上，還需考慮與PP的相容性，如果相容性不好，產(chǎn)品始封溫度、熱封溫度雖然會(huì)有降低，但同時(shí)也會(huì)降低產(chǎn)品的一些其他性能，特別是產(chǎn)品的外觀。

低溫?zé)岱饬餮泳郾┍∧た梢耘cPET、BOPP、VMPET等薄膜進(jìn)行多層復(fù)合使用，也可直接印刷、作為熱封包裝使用。該低溫?zé)岱饬餮泳郾┍∧た蓱?yīng)用于休閑食品、藥品等商品的包裝。由于該熱薄膜的低溫?zé)岱庑裕b時(shí)可節(jié)約熱封的電能、延長(zhǎng)熱封模具及與加熱相關(guān)部件的使用壽命，還可大大提高包裝速度，從而提高生產(chǎn)效率。在使用旋轉(zhuǎn)切刀的高速包裝線上，對(duì)包裝材料要求低溫?zé)岱獾耐瑫r(shí)，還要求包裝薄膜有一定的剛性，低溫?zé)岱饬餮泳郾┍∧け热彳浀腜E有更好的包裝適用性，因此更具競(jìng)爭(zhēng)力。

3.五層共擠出輸液袋用薄膜

輸液或血液等類醫(yī)療用品至今仍大量使用軟聚氯乙烯薄膜。軟聚氯乙烯薄膜由聚氯乙烯樹脂中添加各種助劑制得，聚氯乙烯樹脂中單體的含量及各種添加劑衛(wèi)生性能的控制，一直是備受關(guān)注和人們非議的問題，使用性能更佳、衛(wèi)生安全性更為可靠的多層共擠出輸液袋用薄膜用復(fù)合薄膜。近年來頗引人注目。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，共擠出輸液袋用薄膜已成為一個(gè)工業(yè)化產(chǎn)品，在實(shí)際應(yīng)用中大量使用，取得了良好的實(shí)效；國(guó)內(nèi)共擠出輸液袋用薄膜的工作起步較晚，目前應(yīng)用也還比較少。陳亦鋒在中國(guó)專利中，披露了一種五層共擠出輸液袋用薄膜的制造方法［4］。

根據(jù)專利披露的情況，這里向讀者作一個(gè)概略的介紹。

該發(fā)明的多層共擠輸液膜，為五層結(jié)構(gòu)。其特征在于：

第一層為封內(nèi)層A，其成分是聚丙烯與SEBS熱塑性彈性共聚物組成的混合樹脂，SEBS為苯乙烯-乙烯-丁烯橡膠-苯乙烯嵌段共聚物，且SEBS熱塑性彈性共聚物在混合樹脂中的加入量為40％～60％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；熱封內(nèi)層A中所用聚丙烯與SEBS熱塑性彈性共聚物組成的混合樹脂的熔融指數(shù)為2.0～15g/10min，密度為0.89～0.9g/cm3；該層厚度為20～45μm，占多層共擠輸液膜總厚度的15％～25％。SEBS彈性體為苯乙烯-乙烯-丁烯橡膠-苯乙烯嵌段共聚物，由于丁烯橡膠的彈韌性特別好，所以不但成品柔軟性和強(qiáng)韌度極佳，低溫?zé)岱庑阅芤埠芎谩EBS用在內(nèi)層還具有自粘作用，在膜泡內(nèi)用100級(jí)無(wú)菌超凈空氣吹制，經(jīng)夾棍壓扁后，能使兩層膜始終在自粘閉合的狀態(tài)下分切包裝，杜絕外界低凈化級(jí)別的空氣污染，從而保證了直接接觸藥液的內(nèi)層具有優(yōu)良的衛(wèi)生和生物指標(biāo)。經(jīng)藥物相容性試驗(yàn)證明，它耐化學(xué)穩(wěn)定性能特別好，具有廣泛的藥物相容性，灌裝藥液后經(jīng)微粒儀在6個(gè)月的加速試驗(yàn)中檢測(cè)證明，滲出物和微粒數(shù)極少，完全達(dá)到和超過了歐美及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

第二層為粘接層B，其成分是丙烯-乙烯共聚物，熔融指數(shù)為1.5～5g/10min，密度為0.89～0.9g/cm3；該層厚度為15～26μm，占多層共擠輸液膜總厚度的8％～15％。該層作用是對(duì)第一層A和第三層C原料具有良好的黏結(jié)強(qiáng)度，使它們不管是低溫儲(chǔ)藏，還是高溫滅菌始終結(jié)合在一起。

第三層為核心層C，其成分是丙烯-乙烯/α-烯烴共聚彈性體，熔融指數(shù)為1～5g/10min，密度為0.89～0.92g/cm3；該層厚度為50～80μm，占多層共擠輸液膜總厚度的30％～45％。該層特點(diǎn)是柔軟度特別好，能耐沖擊和彎曲，透明度和耐穿刺極佳，在低溫下仍能保持良好的韌性，垂伸強(qiáng)度和力學(xué)性能好，是能保證通過2.5m跌落實(shí)驗(yàn)的主要材料。

第四層為粘接層D，其成分是乙烯甲基丙烯酸酯聚合物，熔融指數(shù)為1.5～ 5g/10min，密度為0.9～0.93g/cm3該層厚度為15～25μm，占多層共擠輸液膜總厚度的8％～14％。該層質(zhì)地柔軟，冷熱穩(wěn)定性好，對(duì)第三層C和第五層E原料具有良好的粘接牢度。

第五層為耐候?qū)覧，其成分為彈性樹脂聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，熔融指數(shù)為4～10g/10min，密度為1.1～1.3g/cm3；該層厚度為18～36μm，占多層共擠輸液膜總厚度的10％～20％。聚酯具有良好的阻隔性能和耐沖擊強(qiáng)度，透明度好，強(qiáng)韌耐磨，冷熱穩(wěn)定性能好，在高溫?zé)岱夂透邷貧⒕鷷r(shí)不會(huì)變形，并以優(yōu)良的物理性能，保證外層的耐摩擦性能和印刷牢度。

眾所周知，聚酯的熔點(diǎn)溫度為225～260℃，丙烯的熔點(diǎn)溫度為164～172℃，乙烯的熔點(diǎn)溫度是125～128℃，用聚酯作為外層，能利用它的耐高溫性能，解決了很多專利中所謂的對(duì)稱結(jié)構(gòu)（即內(nèi)外層都用丙烯或乙烯）在實(shí)際應(yīng)用的熱封制袋時(shí)會(huì)碰到的困難，如外層樹脂熔融溫度與內(nèi)層差不多的話，熱合時(shí)溫度低了根本燙不牢，如把溫度調(diào)高到內(nèi)層樹脂能熔融粘牢的時(shí)候，外層樹脂先接觸燙模，因經(jīng)不起長(zhǎng)時(shí)間的高溫而變形，甚至破裂，盡管溫度、時(shí)間、壓力微調(diào)得很仔細(xì)，由于輸液膜的厚度大，總是感覺外面的膜快熔破了，而傳遞到內(nèi)層的熱合溫度還不夠，這樣熱合成袋的平整度肯定不好，漏包等次品比例也很高。

陳亦鋒等在大量的生產(chǎn)實(shí)踐中分析研究，結(jié)論是內(nèi)層A樹脂在能經(jīng)得起高溫121℃、30min滅菌的同時(shí)，應(yīng)選用熔點(diǎn)溫度應(yīng)盡量低的樹脂，加入SEBS，滿足了這方面的要求，同時(shí)外層必須選用能耐高溫的聚酯，才能保證制袋質(zhì)量和輸液袋上燙印文字的效果，隨著外層溫度適應(yīng)范圍的寬廣，就有把握提高制袋速度，在保證內(nèi)層熱封效果的同時(shí)，也提高了生產(chǎn)效率。

聚酯不但透明度和透光率好，還有著良好的阻隔性能和拉伸強(qiáng)度，聚酯的氧氣透過量比聚丙烯少25倍以上，比聚乙烯要少50倍以上，這就是用了聚酯后，拉伸強(qiáng)度和透氧、透濕等物理性能大幅提高，輸液膜的厚度降低了，還有把握達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的理由之一。

所述多層共擠輸液膜的總厚度為150～190μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，該法的優(yōu)點(diǎn)在于：

①內(nèi)層具有自粘性能，在收卷、分切包裝出廠時(shí)始終密閉，衛(wèi)生性能好，微粒數(shù)極低，滲出物極少。

②透明度和柔軟性極佳，可完全壓扁，避免瓶裝輸液空氣交換帶來的藥物污染。

③耐121℃高溫滅菌30min，不漏液，物理性能不下降，在低溫環(huán)境下仍能保持良好的韌性，解決了玻璃瓶不能冷藏的難題，尤其是經(jīng)高能電子輻照處理后的多層膜，其在此方面的表現(xiàn)尤佳。

④和氧氣透過率低，阻隔性能好，可以做成雙室袋或多室袋，在同一袋內(nèi)灌裝不同藥液，用力一拍即可混合，減少配藥時(shí)間，方便醫(yī)院使用。

⑤廣泛的藥物相容性，不會(huì)與藥液起不良反應(yīng)。

⑥熱合強(qiáng)度高，滲漏率低，適應(yīng)各種自動(dòng)灌裝機(jī)高速連續(xù)生產(chǎn)。

⑦耐穿刺和沖擊性能好，抗2.5m跌落實(shí)驗(yàn)。

⑧環(huán)保材料，生產(chǎn)、使用及回收中不產(chǎn)生毒素。

五、共擠出復(fù)合的局限

前面講了許多共擠出復(fù)合工藝的許多優(yōu)點(diǎn)，并指出共擠出復(fù)合工藝是生產(chǎn)多層復(fù)合薄膜的首選工藝，但和所有事物一樣，共擠出復(fù)合工藝并非完美無(wú)缺，可以由它“包打天下”，由它解決復(fù)合軟包裝材料生產(chǎn)的所有問題，共擠出復(fù)合工藝也有其重大的缺陷，只有用其所長(zhǎng)，和其他復(fù)合工藝特別是和無(wú)溶劑復(fù)合、干法復(fù)合等貼合型復(fù)合工藝相配合，取長(zhǎng)補(bǔ)短互為依托，才能充分發(fā)揮現(xiàn)代復(fù)合工藝的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)塑料軟包裝行業(yè)的發(fā)展。

共擠出復(fù)合工藝有一個(gè)重大的無(wú)法回避的缺陷，那就是共擠出復(fù)合工藝是只能用于生產(chǎn)由各種熱塑性塑料組成的復(fù)合薄膜，對(duì)于含有紙張、鋁箔或者含有金屬、無(wú)機(jī)蒸鍍層等等非熱塑性塑料層的復(fù)合薄膜，則絕對(duì)不可能采用共擠出工藝生產(chǎn)的；另外當(dāng)復(fù)合薄膜需要里印時(shí)，也不可能僅僅依靠共擠出復(fù)合工藝制得，因?yàn)楣矓D出工藝從塑料原料的粒子（或粉體），直接制得多層復(fù)合薄膜，層間印刷自然是不可能的事。生產(chǎn)含有紙張、鋁箔或者含有金屬、無(wú)機(jī)蒸鍍層等等非熱塑性塑料層的復(fù)合薄膜以及需要里印的復(fù)合薄膜，要生產(chǎn)這些材料，都是共擠出復(fù)合工藝本身固有的、不可逾越的紅線，而生產(chǎn)這類材料，正是無(wú)溶劑復(fù)合、干法復(fù)合等復(fù)合方法英雄用武之地，因此當(dāng)我們開發(fā)新品，選用復(fù)合工藝的時(shí)候，在首選共擠出工藝的原則下，還應(yīng)當(dāng)高度重視無(wú)溶劑復(fù)合等復(fù)合工藝，通過共擠出工藝、無(wú)溶劑復(fù)合工藝或者它們的合理匹配，以獲取最佳的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。