發現高密度聚乙烯在成品需要有最佳抗熱性、挺度和阻隔性等性能時很有用。低密度聚乙烯與高密度聚乙烯的混合物還可解決照相紙在塗感光乳液後幹燥時的卷曲現象。
但低密度聚乙烯的應用並沒有增加到所預料的程度。該塑料卓越的機械性能在擠出塗布的應用中並不起到很大作用,因為在擠出塗布中起決定作用的因素是基材。在若幹液體包裝用途上,需要塑料有良好的抗裂性(ESCR)、密封強度或熱黏性,這時應用線性低密度聚乙烯(LLDPE)可能是最佳選擇。低密度聚乙烯也有可能與線性低密度聚乙烯混合使用,雖然這種混合將改進可加工性能,但若低密度聚乙烯用量超過15%時,就失去了線性低密度聚乙烯所具有的很多好處。
(二)聚丙烯
聚丙烯(PP)由丙烯聚合而成,它與聚乙烯在結構上隻是以一個甲基(-CH3)取代了一個氫,其他的鏈結構不變。但卻因此帶來了許多性能上的不同。
聚丙烯樹脂無毒、無味,是適合接觸食品的最佳包裝材料。聚丙烯的化學穩定性好,耐酸、耐堿、耐油,而且耐熱性和機械強度也比聚乙烯好。它對水特別穩定,在水中24h的吸水率僅為0.01%。聚丙烯具有較好的耐熱性,隻是耐寒性不如聚乙烯。
聚丙烯薄膜按製造方法可分兩類:即流延聚丙烯(CPP)和雙向拉伸聚丙烯(BOPP)。流延聚丙烯是用擠出機將聚丙烯塑粒通過口模擠出熔膜,立刻用冷卻輥冷卻。雙向拉伸聚丙烯是將聚丙烯先擠成薄片,然後在一定的溫度下經縱向和橫向以一定倍率進行拉伸,再熱定型後冷卻成膜。
聚丙烯在擠出塗布中主要是利用其耐溫和耐油脂特性。聚合物的熔點溫度約150℃。它可在連續使用中耐受105℃的溫度,在短時間內耐溫可達120~130℃;但耐寒性較差。作為改進,常在聚丙烯中加入少量聚乙烯;加入15%~20%左右的聚乙烯可降低聚丙烯的熔點溫度15~20℃。使用乙烯作為共聚物可改進在低溫下的性能,並降低熱封合溫度。
二、共聚物(Copolymer,或稱異分子聚合物)類
在高壓反應中,各種共聚物可進入聚乙烯鏈而形成側支鏈。
這些側支鏈幹擾了通常存在於聚乙烯鏈之間的結晶結構,引起許多性能上的改變。典型的擠出塗布共聚物有乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸、丙醋酸丁酯和丙醋酸甲酯等。
其中最常用的為乙烯乙酸乙烯酯,它是由乙烯單體與適量的乙酸乙烯酯單體混合後,以生產高壓法聚乙烯那樣的方法聚合而成的共聚物。它的性能由乙酸乙烯酯單體所占比例而決定。當乙酸乙烯酯單體含量大於25%時,特點是耐熱性差,粘接性好,乙酸氣味大;它們多使用在熱熔膠上。而作為包裝用薄膜,乙酸乙烯酯單體含量一般不超過20%。
在擠出塗布中,新開發的共聚物比乙烯乙酸乙烯酯能承受更高的溫度。共聚物所具有的勝過低密度聚乙烯的優點(這些在軟包裝領域特別重要)包括:
——更好的熱封合性能
——更好的粘接力
——柔軟性
——更好的ESCR
——更好的抗低溫能力
共聚物含量是決定擠出塗布聚合物的塗布性能的主要因素。
特別值得注意的是,與低密度聚乙烯比較,共聚物具有較低的熔點和軟化點。
帶極性的共聚物可改善不易黏附到基材上的特性。例如,一般共聚物不易黏附在鋁箔上,但含有酸性基或離子鍵的共聚物,則容易黏附在鋁箔上。
三聚物(即三元共聚物)是在反應中利用第三共聚單體的共聚物。典型的三聚物是用乙烯、順丁烯二酐和丙烯酸鹽的自由基聚合而成。三聚物的黏合性能在擠出塗布中占有重要地位。
三、膠黏劑用聚合物類
在擠出塗布過程中,有兩種不同用途的膠黏劑樹脂。一種是用於與基材(例如鋁箔)的黏合,另一種是在共擠出作業中提供作為層間黏合之用。
(一)基材黏合用的膠黏劑
20世紀60年代,商業名為Surlyn的含離子鍵共聚物(ionomer)開始實現商業化。含離子鍵共聚物是由不飽和羰酸與乙烯共聚而形成。最佳的共聚單體為丙烯酸或甲基丙烯酸。在熔融物均質化階段,共聚物又與鹽基起部分中和作用。與鹽基的中和作用,將金屬陽離子引入到了共聚物基體。
金屬離子一般為鈉或鋅陽離子,它產生的離子力(ionic force)足以形成固態的交聯結構。這種交聯是可逆的,在加熱時,離子鍵分裂,共聚物可以又像普通熱塑性塑料一樣成為流態。
這種含離子鍵共聚物可增強韌性、透明度、抗油性和熱封合性等性能。由鋅離子中和的含離子鍵共聚物,廣泛應用於加強鋁箔的黏合力。
在用於軟包裝時,含離子鍵共聚物和其他酸性共聚物作為熱黏合層具有很大優越性。
(二)在共擠出作業中層間黏合用的膠黏劑