挤出复合工艺和装备发展探讨

• 　　绿色包装已提到我们日常生活中来了，中国也在2006年制订了《绿色食品包装通用准则》，对食品包装使用纸类包装、金属类包装、塑料制品、外包装等提出了具体规定。我们软包装使用的纸类印刷油墨必须使用水溶性油墨，不允许用溶剂性油墨；塑料制品不允许使用发泡聚苯乙烯，聚氨酯；印刷的油墨和粘合剂应无毒，且不应接触食品。

  　　我们软包装通常的复合结构是:基材/热封底材或基材/1～3种基材/底材。要完成这样的复合，日前已有干式复合、无溶剂复合、挤出复合以及湿式复合。在这4种复合工艺中，挤出复合有以下优点:

  　　(1)适应的基材最广泛，软包装用的基材:纸类、塑料、膜类(BOPP，BOPET，BOPA，PT，BOPS，CPP，CPE……)铝箔(AL，VM-PET)都可使用；

  　　(2)挤出的树脂无毒、无污染；

  　　(3)使用的粘合底涂促进AC剂完全可用聚乙烯亚胺类底涂AC剂，成本低廉。

  　　既然挤出复合具有上述优点，在今天提倡的绿色包装更应得到充分的发展，但是挤出复合机由于其设备制造复杂，成本高，工艺操作难掌握，通常会造成以下问题:

  　　(1)复合产品厚度不均匀；

  　　(2)剥离强度不高；

  　　(3)透明膜有“晶点”。

  　　如果机器不好，也无法保证产品质量，很多厂家都放弃挤出复合而选择干式复合，尤其是小厂。

  　　辉隆塑机通过十年的研发生产技术积累及本人用了二十多年时间对挤出复合工艺技术的探索，目前解决了挤出复合存在的以下缺点:

  　　一、提高复合剥离强度和复合膜质量的核心技术——挤出机的性能。

  　　底膜基材经电晕处理后会形成极性的羰基，同样，纸和布具有羟基，羰酰基，羧基等极性基团。

  　　熔融的PE 经空气的氧化作用会在表面产生极性基团(LLDPE、LDPE、EAA、EMA、EVA机理一样)只是程度不一样。

  　　PE通过与这些极性基团的氢键结合而促进粘合力。结合上述的粘合机理，提高粘合强度有以下方法:

  　　(一)薄膜表面、纸张表面进行处理，产生足够的极性基团，日前我们的薄膜都是经过足够处理才使用，纸张经过电晕处理，但处理到一定以后，再增加就不可能了，这一点应该在装备和工艺 都很容易做到，只要注意就是了。

  　　(二)提高PE的氧化程度  在相同的挤出机条件下，可采用:

  　　1、提高挤出温度

  　　2、增加氧化时间(复合速度降低，升高T模高度而氧化高度提升)

  　　3、外加臭氧 

  　　采取任一项措施，可提高剥离强度，但会带来复合后的产品有“臭味”，热封强度下降，辉隆塑料和华南理工大学轻工装备与研究院发明了一种《能量动态平衡节能挤出机》，这一专利技术，详细介绍见附文《能量动态平衡节能挤出机》，比其他厂家的挤出复合机节能达30%～40%以上，挤出温度低10～20℃，关键是熔融的树脂，混炼效果好，分子内焓内能很高，挤出到T模外和空气中的氧接触迅速产生大量的极性基团，是普通机器的2～3倍。

  　　为提高剥离强度，提高制品膜的质量，挤出机是挤出复合的核心技术。好的挤出机塑化良好，极少“晶点”，无需配静态混炼器。塑化不好的挤出机为了补其不足，在模头前增加静态混炼器(没有动力)，再进行混炼，来提塑化效果，会消耗大量功力。

  　　二、提高“三文治”式复合剥离强度的工艺和装备，这是辉隆的又一专利技术。通常的挤出复合机在复合BOPET/LDPE/CPP或BOPP/LDPE/VM-PET都会出现夹层复合剥离强度不好，辉隆的专利技术可使BOPET/LDPE，LDPE/CPP，LDPE/VM-PET的剥离强度≥2N/15mm。

  　　三、复合膜产品均匀度的核心技术——T模       

  　　挤出涂复流延模头以美国科罗炼CLOERN为最贵。最昂贵1300mm的单层T模为12～13万美元，日本或欧洲产为6～7万美元，台湾产在2万美元以下，我们国内也有厂家生产，仿造的在0.5万美元左右，为什么会产生如此大的价格差？首先肯定不是制造精度的原因，核心是材料的热稳定性，材料的加工应力所致。

  　　辉隆公司选用的T模由该厂自主设计，选择国外进行加工，如美国加工模唇等，进行组装、装配，这是辉隆拥有自己知识产权的产品，已销到国内外将近300只模头，其中共挤T模更是他们的核心技术之一，(多层树脂温度差可达100℃，流动性相差很大也可共挤)，3年已用去40多只共挤T模。当然辉隆同时也使用美国科罗炼的自动模头或根据客户的要求使用日本模头。这样既保证了产品的厚薄均匀度，在价格服务方面也有所保障。

  　　四、挤出厚度控制的简易操作。过去的挤出复合机要控制涂复厚度非常困难，很难操作，现在采用PLC系统进行控制，将挤出机的参数和复合机联动起来。具体控制过程如下:

  　　A、整机采用PLC系统进行控制，中央操作台采用触摸屏人机界面进行操作；

  　　B、复合机的运转和速度显示、螺杆的转动和速度显示以及整机的升降速都集中在中央操作盘上；触摸屏的人机界面输入生产的参数(基材宽度、涂复厚度)，可实现复合速度、螺杆转速和涂复厚度相对应的自动演算精确的联动运行(例如材料宽度900mm，需要挤出层厚度为0.020mm，将上述参数在人机界面上输入并选择联动演算运行，整机只使用升降速按钮，即可实现复合速度、挤出厚度自动演算精确的联动运行，并且能保证在升降速过程中挤出薄膜厚度不改变)，也可进行分离独立调速运行；

  　　C、运转故障报警；

  　　D、运转工艺数据记录；

  　　从目前的操作来看，本机可说是一种“傻瓜”机。

  　　五、底涂粘合促进剂工艺:在基材上湿润底涂聚乙烯亚胺醇溶水性AC剂，其AC剂的活性基团—N—很容易与熔融的PE 氢键结合而促进粘合力，提高了剥离强度。

  　　当然很多情况下，基材的活性基团、熔融的活性基团也直接生成氢键结合，应该占去大部分。因此底涂的AC剂仅仅是湿润薄膜，绝对不允许产生粘合层，以免阻隔其自身的粘合。因此AC剂的涂布量极小，通常为0.01～0.03g/m2 (干基)，涂布的AC剂通俗一点来讲是增加了很多“铆钉”，如果涂布量过大，产生的粘合层会阻隔熔融的PE和基材的粘合，反而造成粘合强度下降，绝对不能将干式复合的做法用在挤出复合上以增加剥离强度。