[发明专利]多层塑料复合阻隔片材及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层塑料复合阻隔片材及其生产工艺。

背景技术

塑料片材，常用于塑料包装生产企业生产杯、盘、碟等各种造型的塑料制品，以及食品和药品生产企业进行在线热成型-灌装-封盖生产线。目前，市场上用于成型-灌装-封盖生产线的连杯包装的热成型片材主要是聚苯乙烯（PS）片材、聚氯乙烯（PVC）片材和聚丙烯（PP）片材。其中，聚苯乙烯（PS）片材主要用于常温灌装产品包装，聚氯乙烯（PVC）片材主要用于医药泡罩包装，聚丙烯（PP）片材主要用于高温灌装产品包装。这些片材的共同特点是阻隔性不佳，包装的产品保质期较短。

传统的在线成型灌装发酵乳产品，采用普通聚苯乙烯（PS）片材包装，需要全程冷链低温冷藏，产品货架期不到一个月。当热处理技术应用于发酵乳产品时，一般利用无菌工艺生产常温酸奶，并采用阻隔包装，产品无需冷藏，大大延长产品货架期，方便市场销售与运输贮存。在成型-灌装-封盖生产线生产的热处理发酵乳产品，一般要求这种阻隔包装为复合阻隔片材，并能够在线成型。

在软包装领域，为延长产品的保质期，阻隔材料应用非常广泛，常用的阻隔材料为（乙烯/乙烯醇）共聚物（EVOH）和聚偏氯乙烯（PVDC）。其通过塑料片材与阻隔材料复合在一起，利用片材的在线成型性能和阻隔材料的阻隔性能，大幅度提高成型片材的阻氧能力，由此延长产品的保质期和货架期。

理论上讲，塑料片材与阻隔材料复合在一起，最终片材产品不论在功能上还是在结构上都具有很大的灵活性，由此可以根据不同性能和设备需求进行灵活的设计和搭配。比如，塑料片材可以采用聚苯乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等实现热成型功能，阻隔材料可以采用EVOH、PVDC、甚至PA等材料实现阻氧、保香、延长货架期等功能，热封材料可以采用EVA、聚乙烯（PE）、PP、MPE树脂等提供封口功能，采用粘合树脂或胶黏剂来实现粘合功能。

然而，要想真正开发一种特别适用于热处理发酵乳在线成型-灌装-封盖生产线的塑料复合片材却非常不容易，其原因主要有：

1、塑料片材须满足生产设备和生产产品的要求。现有聚丙烯片材一般用于高温灌装产品的包装，其二次成型性能不太理想；而聚氯乙烯片材尽管二次成型性能很好，但聚氯乙烯片材非环境友好材料，一般不用于直接接触食品的包装。由此，仅有聚苯乙烯片材常用于酸奶连杯包装材料，能够适应现有的乳制品工厂的连杯酸奶灌装生产线。

2、阻隔材料的选择和生产工艺受到一定限制。首先阻隔材料必须与塑料片材具有相近的热成型温度范围，其次阻隔材料必须与塑料片材的加热收缩率匹配，另外阻隔材料还需具备一定的深拉伸和热稳定性能。然而，通常集高阻隔、深拉伸、热稳定、耐产品污染、封口强度等性能优越的功能材料采用常规生产工艺共挤出成型时，因材料加工条件的差异在结构选择时又受到限制。例如，聚偏氯乙烯（PVDC）是偏二氯乙烯和氯乙烯的共聚物树脂，具有较高的结晶性和极佳的阻隔性能，是一种阻隔性高、韧性好，并具有低温热封、热收缩性和化学稳定性的包装材料；但其最大缺点是结晶性强，容易开裂穿孔，耐老化性差；热稳定性差，成型加工时较易分解，对温度非常敏感。再如，（乙烯/乙烯醇）共聚物（EVOH）具有较好的加工性能和阻隔性能，而其最大缺点是在高湿度环境下，阻隔性能急剧下降，即阻氧性好，阻湿性差，而且阻氧性随温度上升而下降。

3、塑料片材和阻隔材料的复合结构设计与工艺的矛盾。首先，现有的乳品生产企业的连杯酸奶灌装设备，由于切刀位置和连杯包装的要求，片材必须是非对称结构设计。这种非对称结构的多层塑料复合阻隔片材，对生产设备的要求非常高，至少是五层以上共挤出片材机方能生产，设备昂贵，工艺复杂。国内一般片材挤出机都是两层或三层挤出机，如何在普通片材挤出机上生产多层塑料复合片材，是一个难题。其次，非对称结构片材在挤出过程中由于不同材料结晶温度、结晶速度、加热收缩率的不同，极易产生应力不平衡，导致片材发生卷曲、收卷松弛和皱褶等现象，进而影响片材将来的二次热成型和深拉伸加工能力。比如，卷曲和翘边的复合片材在成型-灌装-封合生产线上，极易产生暴杯、漏气、坍塌、分层等无法正常成型现象。

4、多层塑料复合阻隔片材成型后要求具有封盖易撕性。这种材料应用于酸奶产品包装，塑杯成型后与盖膜封合，要求产品封合牢固，不漏杯且具有低温热封和易撕易剥离性能。

目前国内已有此类含阻隔材料的塑料制品推出，如PVC/PVDC/PE，PVC/EVOH/PE，PS/EVOH/PS等。但是至今还没有完善的工业化产品应用于长保质期发酵乳产品的适用于在线成型灌装生产线的片材包装，因而这类产品包装主要依赖进口。