微层分流技术：微层薄膜生产中的新星

图1 AFP公司生产的27层Katanex拉伸薄膜拥有一种独特的分离式微层结构，其中芯 层的两侧各有11层薄层结构

微层分流技术（microlayer feedblock technology）能够将数十层乃至上百层的交替层放置于特种薄膜中，其应用历史已经超过10年。最近，该技术又树立了一个新的里程碑，被用于生产带有更多材质的交替层的拉伸薄膜，这种薄膜具有更高的强度。
到目前为止，微层分流技术主要被用于生产特种薄膜，如用于耐克充气鞋底的气囊（这种气囊有76层，且内置有氮气阻隔层），或者专供3M公司产品应用的高亮度计算机显示器薄膜，这种薄膜的层数最高可达900层。
现在，仅有为数不多的几家生产商正在制造微层拉伸薄膜。荷兰的AEP Flexible Packaging BV (AFP)公司就是其中之一，该公司生产出了一种新的薄膜，其结构是目前为止最为复杂的。这种薄膜呈三明治式结构，中间芯层的两侧分别铺入11层微层结构，再加上媒介层和薄膜表层，整个薄膜共有27层。
AFP公司生产的这种薄膜被称为“Katanex” ，名称源自使用多层钢制造日本武士刀的传统制造方法。该公司表示，这种薄膜已经于2009年1月正式投产。
第一款微层拉伸薄膜的生产可追溯至2005年。那时，薄膜的层数已经发展到21层，其中芯层外夹有17层微层结构，微层外是增强层和表层。Cloeren公司表示，他们已经制造出了拉伸薄膜所需的所有微层分流头和专用模头。所有的型号经过改进后，可被直接装配到现有的3~5层共挤流延薄膜生产线中。
2008年晚些时候，该公司向客户交付了2套微层拉伸薄膜生产系统。其中一套用于带有6台挤出机的31层流延薄膜生产线，由Gloucester Engineering公司生产，销售给了Malpack公司。
AFP公司期望能够生产出强度超过现有3~5层薄膜的薄膜产品，因此正考虑投资一条新的7层或9层流延薄膜生产线，其目的是生产能够支撑2L PET苏打水瓶的高强度托盘包装。
Cloeren公司的11微层分流头能够满足这种需求，而且已经得到了德国的Windmoeller & Hoelscher（W&H）公司的验证（该公司拥有一条可生产11个微层，共计17层的试验生产线）。AFP公司认为，拥有11微层的薄膜的产品性能要远高于传统的7层或9层共挤出薄膜。
AFP公司改进了其3层拉伸薄膜生产线的微层生产能力，将收卷机的绕辊尺寸变为127mm×508mm。这就意味着需要一个专用的分流头和模头，同时配置2台小型的(63.5mm)挤出机，以交替供给微层用材料。这种改进同时也意味着要将挤出机抬高，以便于大型的分流头和模头能够直线挤出产品。尽管如此，改造后的生产线还是要比采购新的7层或9层生产线便宜不少。
分离式微层薄膜
现在，唯一的问题是AFP公司所生产的这种薄膜之前并没有出现过，因此并没有得到证实。该公司希望将微层添加在LLDPE芯层的两侧，并使其尽可能地靠近薄膜表面，以提高薄膜的强度。
Cloeren公司制造出了很多微层分流头，有的甚至能够生产层数高达600层的薄膜产品，但是都是将微层结构放置于薄膜的中间，被更厚的层结构包覆和保护，以提高产品的强度和刚性。需要注意的是，如果微层贴近薄膜表面，模头中的剪切力可能会破坏微层结构。

图2 目前，世界上仅有为数不多的几条流延薄膜生产线用于生产微层拉伸薄膜。其中最特别的一条生产线是来自荷兰AEP Flexible Packaging公司的27层拉伸缠绕薄膜生产线

Cloeren公司的NanoLayer分流头的每一个微层都分别带有一个成型板，这些成型板要比传统分流头中的成型板更薄。比较有代表性的是，Cloeren公司能够提供一个微层包，有11层或17层结构可供选择，而且这种微层包能够被分裂并重新排列，使微层层数成倍增长。
微层包中的层数决定了分流头的高度，实际上，微层包中的分流头要比普通的分流头高。AFP公司的27层分流头有1016mm高，相比之下，普通的5层分流头仅609.6mm高。Cloeren公司还可提供带有扩容器的微层分流头，该扩容器能够向后移动，生出更多空间，让微层包能够添加更多的微层结构。当然，扩容器的添置也增加了分流头的高度。每个微层都拥有一个等长的带有小孔的选择器塞头，能够将分流头与挤出机连接起来。
AFP公司所使用的分流头与Cloeren公司之前的版本有所不同，该分流头先形成一个11层的微层包，然后将其一分为二，并先后将其中的一半提供至芯层的任意一侧，随后铺入介质层和表层，而不是将分离后的微层包进行同步操作。通常，LLDPE芯层约占整个薄膜结构的40%，介质层各占10%，表层各占10%，2个微层部分各占10%。也就是说，每个微层的厚度约为整个薄膜厚度的1%。Cloeren公司的CEO Peter先生表示，当70规格的薄膜拉伸至250%时，这些微层的厚度将只有0.057μm。
“通过在各个挤出机中添加相同的原材料，生产商也可以使用同样的分流头和模头来生产传统薄膜。
” AFP公司的技术经理Eddy Hilbrink先生表示，“结果是，由于增加了2台挤出机，生产线的产量有所提高。同时，由于各层之间的‘层合效应’，薄膜的产品性能也有一定程度的提升。”
实际上，AFP公司这种27层结构的Katanex薄膜只使用了一种LLDPE树脂作为所有微层的原材料，却达到了带有独特微层树脂结构的薄膜的极限拉伸强度，即62010kPa，而采用传统设备所生产的薄膜的极限拉伸强度仅为只有41340kPa。另外，Katanex薄膜在自持力和横向抗撕裂强度方面还拥有显著的优势。
AFP公司表示，他们自2009年年初就已开始生产这种微层薄膜，生产线的收卷速度最高可达360m/min。
AFP公司期望能够开发出在其他性能方面表现优异的微层薄膜生产配方。在2009年8月，该公司计划安装一条27层的试验生产线，用以生产60cm宽的薄膜。AFP公司的Hilbrink先生表示，“我们看到这一技术在食品包装领域有着非常光明的前景。”