非聚烯烃流延产品的现状

黄卫扬

（广东仕诚塑料机械有限公司）

第一部分 流延概述

一、流延工艺

材料性能和产品的不同用途，选择薄膜生产的加工方法不同。薄膜加工方法分为流延法、吹胀法及压延等其它方法，当然压延一般适用于片材的生产。其中，挤出流延是薄膜（片材）生产的主要方式之一，所占比例较大，据业内不完全统计，挤出流延法生产的薄膜占总量的35%以上。

挤出流延法是树脂经过挤出机加热、剪切、塑化和熔融，这些熔融的熔体均匀地流经模头，然后在主冷辊上骤冷并冷却成膜，经测厚仪测量，进行厚薄测厚控制，切除边缘较厚地方，并收卷而生产的一种无拉伸、非定向的平挤薄膜。

二、流延薄膜的应用

流延薄膜由于优良的厚薄平整度、优秀的透明度和光泽度、良好的机械性能，以及投入少，加工方便。因此被广泛地应用在许多领域中，同时，随着市场需求的不断增加，以及流延装备厂家的技术不断成熟和创新，流延膜的应用越来越广,在原来聚烯烃薄膜基础上，已拓展到各种非聚烯烃类材料上，一些高功能非聚烯烃类薄膜或片材越来越多地应用流延生产，如国国内有名流延设备制造厂家广东仕诚塑料机械有限公司，在原来流延聚烯烃PP、PE设备为主的基础上，到目前流延设备已涵盖到食品包装高阻隔膜、汽车PVB玻璃夹胶膜、PVA膜、TPU膜等全新的应用领域。

与聚烯烃容易加工不同的是，大部分非聚烯烃对加工挤出机螺杆通用性不高，加工温度窗口较窄，容易受剪切受热降解，产品容易老化，可再回收性差，亲水性较好，容易吸湿。这些给非聚烯烃产品的成型加工增加了不少难度。尽管如此，由于非聚烯烃产品的特殊功能性，是传统的聚烯烃类产品所不能能取代的，有的甚至是以后行业发展的方向，时代的选择，如可降解膜。下面对非聚烯烃中的挤出流延高聚隔薄膜、PVB玻璃夹层膜、PVA膜等非聚烯烃流延薄膜的现状进行阐述。

第二部分 共挤出流延高阻隔薄膜

一、高阻隔薄膜简介

通常高阻隔膜是由不同材质组成的多层复合薄膜。它利用各层薄膜对气和水的不同阻隔性，实现薄膜的高阻隔性能。高阻隔薄膜一般可以用共挤出、干式复合、涂布和蒸镀等获得。其中由于共挤出高阻隔膜是把气体阻隔性很强的非聚烯烃与热封性、水分阻隔性很强的聚烯烃同时进行挤出而成。高阻隔膜各层材料、结构、厚度可以因需设计。该阻隔膜具有以下优点：1）按需要适当增加低价聚烯烃聚合物的层厚，如PE、PP；2）可在线再循环回收，如设计专门的回收层；3）减小整体薄膜厚度，达到降低成本的目的；4）减少加工生产最终复合薄膜材料所必要的工艺次数，提高生产效率目的。

因此，共挤出高阻隔膜在软包装应用中越来越多。共挤出高阻隔膜一般用吹膜法和流延法生产。下面主要介绍流延共挤出高阻隔膜。

二、流延高阻隔膜的简介和应用

（一）流延高阻隔膜的简介

共挤出流延高阻隔薄膜是不同性能的原料树脂，经过不同挤出机进行熔融塑化后，经过分配器进行分层后熔体进入模头，经模头流出的熔融树脂在流延辊冷却成膜（片材），再经测厚、切边，最后收卷而成的多层共挤复合薄膜。

其中，吹膜法生产的共挤出高阻隔膜，由于较易排产，投入较少，占地少，进入门槛低，在国内共挤出高阻隔膜的生产中，目前仍占大多数，但是，随着人们对产品质量的需求越来越高，流延共挤出高阻隔膜由于较高的质量（较小的厚薄偏差，较好的厚薄平整度及较高透明度），越来越多地被人们所采用，它将是未来高阻隔薄膜生产的发展趋势。

（二）流延高阻隔膜的应用

流延高阻隔膜由于各层在阻水、阻氧、保香等的互补性，因此极大地满足了食品包装上的要求（1.阻氧：包装必须尽可能减少透氧量，抑制细菌繁殖，从而保证食品的品质；2.持水：如果阻隔性不好，食品失水会变硬，影响松软性，影响了食品的口感；3.保香：如何保证食品的香味，延长食品的贮存期是包装所必需的。）。特别是在当今生活节奏越来越快，生活质量要求越来越高，环保要求越来越严的情况下，高阻隔流延膜在食品包装的应用中越来越广泛，如奶制品、肉类、蒸煮袋、调味品、冷冻包装和无菌类包装等。

（三）流延高阻隔膜的生产材料

高阻隔流延薄膜的阻隔性如何，由薄膜各层的材料决定，EVOH和尼龙由于气体阻隔性好，物理性能优，是流延高阻隔薄膜的最常用高阻隔材料，此外，由于这些阻隔材料和PP、PE等相溶性较差，为了增加它们的剥离力，中间需要粘合树脂作为桥梁。

下面将简单介绍高阻隔流延薄膜中的常见的非聚烯烃材料EVOH、PA和粘合树脂：

1.EVOH（乙烯和乙烯醇共聚物）——EVOH是一种链状结构的结晶性聚合物，既有乙烯聚合物良好的加工性，也有乙烯醇聚合物所固有的高气体阻隔性，其对氧的阻隔性，比PA（聚酰胺）高约100倍，比PE、PP高约10000倍，和常用的高阻隔性材料PVDC（聚偏二氯乙烯）相当。所以，含EVOH的高阻隔膜能提供给食品的阻氧防腐和持香，是食品一种最好的高阻隔材料之一。

此外EVOH具有以下性能：1）优异的透明性、光泽性，适合高透明的产品包装；2）良好的力学性能，由于机械强度和拉伸强度都相当好，适合食物包装要求；3）EVOH在高性能阻隔树脂中具有优良的热稳定性及废料再回收性，EVOH树脂很适合用于共挤出高阻隔薄膜；4）在流延共挤出阻隔膜中，由于EVOH有吸湿性，湿度上升导致阻隔性很快地下降，因此在共挤出流延高阻隔膜的设计和生产过程中必须注意。

EVOH在包装上应用越来越广泛，如食品业应用中无菌包装、热罐装和蒸煮袋，奶制品、肉制品、果汁罐头和调味品等。

2.PA（尼龙）——PA，俗称尼龙，是一类分子中含有酰胺基团的聚合物，学名聚酰胺，英文Polymide简称PA。PA具有良好的机械性能、耐穿刺性能特佳、耐热性好、耐油性、耐化学性能和光学性能，无毒无味。因此，很适合薄膜的生产。而且，利用PA氧气透气率低的特点，在共挤出高阻隔膜上也被广泛利用。如一些食品包装如油腻性食品、一般食品、冷冻食品以及蒸煮食品高阻隔膜上。

3.粘合树脂——如上所述，由于像EVOH、PA等大部分阻隔性材料属于极性材料，与聚烯烃PE和PP等相溶性不好，因此，中间需要加增进极性材料与非极性材料的粘接性和相容性的桥梁，粘合树脂就可以起到这个作用。粘合树脂通常是一类接枝改性的聚合物，它在非极性的分子主链上引入了强极性的侧基，如酸酐改性的PE、酸酐改性的PP等，粘合性树脂的润湿，扩散，化学键以及物理纠缠是决定粘合强度的主要因素。粘合树脂在流延共挤出阻隔膜的加工生产中要注意以下几个方面：1）根据不同的聚烯烃PP、PE原料设计，选择以PP或PE为基体的不同粘合树脂，如PP粘合树脂、PE粘合树脂；2）既要保证一定的加工温度以上，使酸杆得到充分激活，也要注意温度不能太高，避免因高温造成树脂老化，产生晶点；3）由于粘合树脂层一般较薄，为了使粘合树脂分布均匀，粘合剂的熔体指数（MFI）必须与所使用的PP或PE、EVOH、PA的熔体指数（MFI）相匹配。

目前主要的粘合树脂主要生产厂家有美国杜邦公司（TIE）、日本三井公司（ADMER）、韩国SK公司，国内有南京奥光和南京六合公司等。

（四）高阻隔薄膜的原料和配方

高阻隔薄膜的最大优势是可以一次成型，并且可以根据需要设计原材料和配方。共挤出高阻隔流延膜的各层结构和材料随着客户的需求不同，选择的树脂和牌号也不同。

可以从以下几个方面考虑不同的材料配方：

2.热封性，据客户对热封性的要求选择PE、PP、弹性体或EVA，现在用得比较多的是LDPE、MLLDPE和六碳或八碳的LLDPE进行共混。

3.力学性能，根据包装的内容物的品种、包装重量、运输条件等的不同，选择不同的树脂，改善拉伸强度、抗穿刺强度、断裂伸长率、抗冲击强度等，如增加MLLDPE，或者用HDPE、PP增加挺性。

4.据摩擦系数的要求，添加相应的爽滑剂，如果是自动包装，一般摩擦系数控在0.3-0.5较适合，如果制袋，摩控系数控制在0.15-0.25较好；

5.光学及其它物理性能。根据对雾度的不同要求，选择高透明的材料等，如果全覆盖的印刷，则透明度可不用太高。

6.EVOH的阻隔性受湿度影响很大，一般放在中间层，与耐水性好的聚烯烃一起复合。

7.由于EVOH与PA有很好的亲合性，中间不用粘粘剂，在结构设计时可利用PA比较强韧，而EVOH成型性好，两者互补进行配方设计，达到降低成本，从而获得最佳性能的目的。

例如以下流延高阻隔膜的典型结构：

PE(或 PP)/tie/EVOH/tie/PE(或 PP)；

观察组患者采取ACEI药物治疗，10 mg/d的苯那普利，对于高血压患者降压效果不好可加至20 mg/d，对照组患者采取非ACEI药物治疗，使用钙离子拮抗剂、β受体阻断剂等。两组患者治疗时间均为3个月。

PE(PP)/Tie/PA/EVOH//Tie/PE；

PE(PP)/Tie/PA/EVOH/PA/Tie/PE(PP或EVA)；

PET/EVOH/tie/PE。

结构不同，作用不同，例如以下：

肉类食品可参考：PA/Tie/PE/Tie/PA/Tie/PE；

阻隔性要求高、耐高温、挺性好适宜印刷可参考：PA/PA/Tie/PP/Tie/PA/EVOH/PA/Tie/PE/PE。

（五）流延高阻隔薄膜设备技术

在流延高阻隔薄膜的生产设备中，在由于使用原材料，层比不同，挤出机的设计大小不一样，含有EVOH的边料一般不能加到包覆层的聚烯烃PP或PE中，因为这样会使增加PP或PE的透湿性，进而影响EVOH层的高阻隔性，也不能加到EVOH层中。同时，不同的树脂的受热熔融流动和剪切的稳定性不同，挤出机螺杆的设计也不同。另外，怎么样通过挤出机螺杆的设计，使各材料合理的挤出机背压，以及通过共挤出分配器分配到平模头后，各种熔体的流变性匹配，达到了各材料保持均匀一致而不混合。因此，在设计共挤出工艺过程及其专用模头时，必须很好地应用聚合物流变学理论及技术进行设计。

流延高阻隔膜对设备要求非常高，暂时生产层数最多可以做到9层和11层，宽度也都在3米以内。目前流延高阻隔设备，大多数还是国外以WH、莱芬等流延设备厂家为主，国内流延设备厂家目前只有广东仕诚塑料机械有限公司等少数厂家可以生产，国内流延设备生产厂家在未来还有很大的提升空间。

第三部分 流延PVB胶片

一、PVB概述

（一）PVB原料及应用

1.PVB原料

聚乙烯醇缩丁醛树脂简称PVB，是以酸作催化剂，由聚乙烯醇与正丁醛进行缩合反应而生成的合成树脂，其化学反应式如下：

由于无法达到100%反应，PVB树脂是一种含有三种链节的聚乙稀醇缩丁醛（PVB）、聚乙烯醇（PVA）、聚乙酸乙烯酯（PVac）链节的官能团。含量不同，性质各易。

2.PVB的应用

PVB对无机玻璃具有良好的粘结性，具有透明、耐热、耐寒、耐湿和强大的耐冲击、耐穿透力，适合用于夹在两层玻璃中间，使玻璃具有良好的抗冲击性和抗穿透性，在玻璃受外界冲击时，通过PVB膜片的弹性变形来吸收冲击动能，如果玻璃破碎时，碎片可粘在PVB胶片上，保持光滑，减少了对人员的伤害，从而改善了玻璃的安全性能。另外，PVB胶片具有良好的隔音效果，由于抗紫外线UV剂的加入，使玻璃可以吸收绝大部分的紫外线。正因PVB胶片的安全、隔音、防紫外线和保温功能，PVB胶片被用于汽车前挡风、飞机、火车、船舶、建筑玻璃幕墙、防弹玻璃上。

二、流延PVB胶片的生产技术

（一）流延PVB胶片的生产

1.挤出法流延生产PVB胶片

挤出法流延生产PVB胶片，PVB树脂通过喂料系统分别送料到不同的挤出机（一般双螺杆挤出机），树脂经过挤出的螺杆剪切、熔融塑化后，通过过滤网滤去杂质，熔体泵均速输送到分配器，通过分配器将熔体输送到模头。经模头流出的熔体在流延辊上冷却成型，再测厚、瑕疵检测以及消除应力，收卷后经过分切成为成品。PVB玻璃夹层膜厚度一般为0.38mm和0.76mm两种。

2.挤出法流延PVB胶片生产配方

由于PVB树脂含羟基、酯基、羧基等，容易氧化降解，因此在加工过程中须加抗氧化剂。在PVB胶片的生产中，必须考虑胶片的用途、性能要求选择适当、适量的增塑剂。因为增塑剂对PVB胶片的粘接强度有一定影响，容易使PVB树脂呈溶涨状态，影响了树脂的流动性，此外有PVB树脂中还有紫外线吸收剂和粘性改进剂等。

（二）挤出法流延PVB胶片技术要点

由于挤出法流延生产技术高，难度大，PVB胶片属于较高科技领域，以前基本由日本、美国和法国公司垄断，但是国内流延设备制造商经过多年发展，已基本达到国外同类设备的水平。国内的广东仕诚塑料机械有限公司已发展成为全球最大的PVB胶片设备的供应商，能提供挤出流延PVB胶片成套工艺技术和设备，设备不但在国内、也远销其它亚州国家和欧美。

流延PVB胶片设备主要关键在以下几个方面进行控制：

1.挤出系统的设计，保证流延PVB胶片的平整度：

① 双螺杆挤出机，可使PVB树脂能充分混炼、剪切和塑化；

② 防止原料的架桥、粘接、挂壁，保证了挤出的进料稳定；

③ 从源头加以控制，准确的称重（或失重）加料系统，保证了下料的准确和稳定；

④ 不同的PVB树脂，采用不同螺杆排布，优化使达到最佳的剪切效果、塑化优良和挤出稳定的目的；

⑤ 使用熔体泵，使原料的流速和压力更加稳定。

2.挤出流延PVB胶片的外观性能控制

PVB胶片对薄膜的外观性能要求非常高，挤出机和模头的温度、水箱的冷却方式、冷却水箱的温度控制等都会影响到胶片的外观如晶点、花纹、白度等。

另外，由于PVB较厚、树脂流动性较差，流延后内应力较大，用合理的多段控制也减少或消除胶片的内应力，同时使胶片的水份含量保持一致。最后冷却定型技术、如何避免了胶片的两次拉伸等这些对工艺和设备有很高的要求。

第四部分 聚乙烯醇（PVA）

聚乙烯醇的英文名：Polyvinyl alcohol，PVA是由英文名简写得来。

PVA是一种水溶性聚合物，PVA的分子链呈规整的平面锯齿，因此是一种高结晶度聚合物。PVA的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。PVA由于分子链中含－OH,因而具有亲水性，但几乎不溶于有机溶剂。此外，PVA具有可降解性，在细菌物酶的作用下，能在短时内大部分降解，PVA也具有耐油、耐溶剂及气体的阻隔性等良好性能。在加工方面，PVA具成膜性，可通过改性，改善PVA的热塑加工性能，提高加工温度窗口范围。

PVA薄膜生产的工艺方法，现在主要有溶液流涎法（湿法）和挤出法（干法）。而挤出法则分吹膜法和流延法，这三种工艺方法，各有特点。由溶液流涎法和流延法生产的PVA薄膜厚度均匀，精度较高。但前者由于在生产过程中，能耗损耗大，在国内对环保越来越重视的情况下，必将慢慢减少。而挤出流延法是近年刚发展起来的工艺方法，国内流延厂家如广东仕诚塑料机械有限公司，在这方面经过多年的研究已经取得一定的成效。流延PVA薄膜具有良好的透明度和光泽度，折光率低，因此可应用在光学偏光膜上。由于具有较高的阻隔性，耐油耐溶剂，而且机械强度高，具有热封性，无毒，因此用于食品和医药包装，特别是用于肉制品等要求阻隔性较好的包装。在利用其溶于水的特点方面，PVA薄膜可用于鱼饲料、洗衣粉、农药、鱼饵、病人衣物洗涤袋等。总之，由于流延PVA薄膜优异的产品性能和可挤出加工性能，已逐步用于各个方面。

第五部分 总结

经过近十年的发展，我国非聚烯烃流延设备技术已经长足的发展。并且随着我国市场经济的不断发展以及消费转型升级，非聚烯烃流延产品的需求也越来越大，一些用于特殊功能的非聚烯烃流延薄膜，如电子包装的SEBS/PE/PET薄膜流延设备、PI流延设备等，对设备的个性化需求，这些都将极大地推动我国非聚烯烃流延技术的发展。但是，我们也要看到，我国在非聚烯烃流延设备技术跟国外同行相比，还是有一定差距的。在目前的国际形势下，突破技术困难重重，相信不久的将来，国内非聚烯烃流延设备技术终将如李白诗句所描述的“两岸猿声啼不断，轻舟已过万重山”一样。