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要薄膜包裝,關心什麼開口劑/爽滑劑?

一、樹脂本身的影響

1、薄膜一般是用高分子量的樹脂加工而成,樹脂是由大小不一分子組成的,而且不同樹脂的分子量分布不同,低分子的含量也不同。低分子物質在擠出加工時容易被氧化揮發,產生氣味。

2、樹脂合成工藝溶液法和氣象法之分,兩種不同的合成法本身在氣味上也有差異:溶液法由於在合成後經過去除溶液這一工序,很多低分子的物質被去除掉,因此味道在理論上要比氣象法要好。

3、樹脂當中要添加很多添加劑來改善性能,這些添加劑是味道的最大來源:爽滑劑一般是醯氨類的化合物,有些發甜的味道。抗靜電劑的味道非常刺鼻,在低氣味的包裝中不可以使用。開口劑一般以無機物為主,通常是碳酸鈣和二氧化硅。但是就開口效果而言,二氧化硅要遠遠好於碳酸鈣。但就味道而言碳酸鈣要好於二氧化硅。抗氧劑通常是苯酚類的東西,也有一定的味道。一般線形分子由於有催化劑殘留的問題,因此必須加抗氧劑。色母料:常用的白母料一般會加一些蠟和硬脂酸鹽來作為分散劑和潤滑劑。這些低分子的物質會在加工時析出,味道很大,因此在多層共擠中儘可能放在中層。

二、薄膜加工工藝的影響

一般而言加工溫度越高則產生的異味越高。因為在高溫的加工環境中樹脂中的低分子物質會更容易揮發。由於高溫氧化而產生的少量碳酸、醛類等物質會造成很強的氣味。因此流延加工理論上會比吹膜的味道高。有內冷的設備一定比沒有內冷設備的要好。

關於有機的爽滑劑的特性,眾所周知:溫度降低時它會向薄膜的表面遷移,使得薄膜表面的摩擦係數下降;溫度升高時它會向薄膜內部遷移,造成薄膜表面的摩擦係數上升

問題在於:如下表一所示,當溫度再度降低並保持一段時間後,爽滑劑仍會向薄膜的表面遷移,並最終使表面的摩擦係數降低到原來的水平。因此,完全沒有必要為了維持複合薄膜出廠時的表面摩擦係數而降低熟化室的溫度、犧牲膠水的熟化程度,因為這可能會導致其他質量問題。

表一:某AL/PE複合膜的表面摩擦係數與停放時間的關係

三.適量加入無機開口劑

需要注意的是:這裡所說的溫度是指整個加工、應用過程的溫度,它包括軟包裝企業的車間、熟化室的溫度、運輸車輛所處的溫度、食品加工企業的倉庫、車間、包裝機成型裝置的溫度等。如果上述任何一個環節的溫度高於40℃,則包裝材料的表面摩擦係數上升就成為一個必然的結果。

在查詢的結果是:受到與複合薄膜的摩擦作用及熱封裝置的「烘烤」作用,自動包裝機的成型裝置的表面溫度一般不會低於50℃;如果包裝機的運行速度很快的話,其成型裝置的表面溫度還會更高。這可能就是前人在做「不同內層材料的動摩擦係數與溫度的關係」實驗時把70℃作為一個實驗點的依據吧?!

所以,在薄膜的熱封層加入適量的無機開口劑應當是一個不錯的選擇!解決了爽滑性的根本問題後,熟化溫度和熟化時間就應該可以恢復到正常的水平了!

薄膜粘連產生的原因?

塑料薄膜的粘連問題主要有兩方面原因:一種是由於薄膜閉合後膜間形成真空密合狀態,不易分開;另一種是薄膜成型後其表面有大量的外露分子鏈,在兩片薄膜閉合後產生了大分子鏈之間的互相纏繞,使其無法打開。事實上造成薄膜開口困難的原因是二者共存的,且後者是主要原因。早期的無機開口劑就是使薄膜的表面產生凸凹不平來減少膜問負壓使其分離;後期的有機開口劑是在薄膜表面形成一層潤滑膜,降低薄膜的摩擦係數,使之不互相粘連。二者同時也阻礙了分子鏈之間的纏繞。但這些開口劑都存在上述提到的不足之處。

新型開口爽滑劑的工作原理是:選用納米級的二氧化硅粉體,使其在樹脂中分散到微米級的顆粒,這種顆粒是由二氧化硅自身的聚集能形成,沒有添加任何輔助助劑。該種顆粒是多孔有間隙的、不規則的、比表面積很大的鬆軟顆粒,其直徑為卜2微米,比表面積為550—600平方米/克。聚合物在加工過程中大分子鏈的末端被二氧化硅顆粒的空隙吸入,該顆粒同時成為成核中心使其結晶。這樣就大大地減少了外露的分子鏈,使兩膜接觸時沒有大分子鏈的纏繞,從而解決了開口問題;同時也因為分子鏈的不外露,薄膜在經過物體摩擦時也減輕了吸附力,從而增加了爽滑性能。

爽滑劑能提高開口性,為什麼也能夠引起開口不良?

1)大量的實踐證明,在熱封層薄膜中單純加入爽滑劑確實能夠提高複合包裝袋的開口性;

2)然而,大量的實踐也證明,在一定的條件下,複合包裝袋的開口性不良問題確實是由於熱封層中薄膜中單純加入的爽滑劑所引起的。這是為什麼呢?

複合包裝袋的開口性問題通常是發生在兩種情況下:一是軟包裝企業的制袋工發現制好的包裝袋的開口端粘連在一起,沒有自然打開,同時不同程度地用手難以「搓」開袋子的開口端;二是食品企業的包裝工在充填內容物的同時,發現所使用的包裝袋難以「在規定的時間內開啟到需要的程度」。

雙向拉伸助劑

雙向拉伸材料在拉伸膜包裝中一直居於重要位置,雙向拉伸聚丙烯(BOPP)、聚酯(BOPET)、尼龍(BOPA)等應用日益廣泛。傳統的PVC拉伸膜在各種蔬菜和水果保鮮、長期冷凍食品包裝、微波烘烤食品包裝、電子元器件包裝用導電拉伸膜中得到廣泛應用。此外,流延聚丙烯(CPP)和流延聚乙烯(CPE)等產品的產量也較大。配合上述包裝拉伸膜材料的助劑產品主要包括抗靜電劑、爽滑和抗粘連劑、增剛劑、熱穩定劑、抗氧劑和阻隔劑等。

拉伸膜抗靜電劑

工業用抗靜電劑主要是一些非離子型與離子型表面活性劑的單一化合物或復配物。按其分子中親水基能否電離,分為離子型和非離子型,而離子型又分為陽離子型、陰離子型和兩性型。抗靜電原理是利用其親水基在塑料表面吸收空氣中的水汽,或在表面排列形成一個導電層來降低表面電阻值。

陽離子型抗靜電劑抗靜電性能優良,但通常熱穩定性差,高溫加工條件下易分解而致變色,一般只用於PVC製品中。而陰離子型抗靜電劑由於會影響透明性不能用於拉伸膜製品。

非離子型抗靜電劑具有低毒、熱穩定性好、不易引起塑料老化等特點,使之成為包裝材料中主要的內添加型抗靜電劑。主要品種有脂肪酸多元醇酯,脂肪酸、醇、胺的環氧乙烷加成物。

在包裝材料中,抗靜電劑性能好壞的判定不僅要考察其抗靜電效果,還要關注它對於製品性能的影響。正因如此,抗靜電劑開發的技術關鍵集中在各類表面活性劑的結構設計和配伍性的考察。當前,開發系列化、專用化的產品是抗靜電劑的一個重要發展方向。

拉伸膜抗粘連劑

加工速度越快,越易因摩擦而產生靜電,拉伸膜(塑料製品)之間越容易粘連,嚴重阻礙高線速度擠出;拉伸膜的透明性越好,加工成型溫度越高,越容易結團、粘連。因此,高效爽滑劑和抗粘連劑在塑料生產和自動化包裝中起到異常重要的作用。

國內常見爽滑劑品種有胺類(油酸胺和芥酸胺)、皂類(硬脂酸鈣等)和有機硅類(硅酮)。後者是液體,添加使用不方便,且價格昂貴。皂類產品雖然廉價,但效果不理想,且添加量大,在中、高檔製品中基本不能使用。包裝拉伸膜中常見的爽滑劑多為胺類化合物,如用於LDPE拉伸膜中的油酸胺;用於PP拉伸膜中的芥酸胺。

而抗粘連劑又稱為開口劑,一般為無機類細小顆粒,如:二氧化硅等。但傳統的無機類開口劑由於折光係數與基礎樹脂不同,往往會影響霧度。而最新發展的聚合物微粒作為開口劑則解決了這一問題。

拉伸膜增剛劑

包裝材料用增剛劑又稱為增挺劑,主要用於煙用BOPP熱收縮膜中,提高BOPP拉伸膜的挺括度,改善被包裝商品的外觀,從而提升商品價值。目前,衡量增剛劑的優劣主要是通過考察它對拉伸膜的彈性模量的改善程度來測定。對於煙用BOPP熱收縮膜,廠家對增剛劑的性能要求還包括:不能影響拉伸膜霧度和其他機械性能、降低熱封溫度等。

目前,增剛劑的研製開發主要集中在兩個領域。一個途徑是採用結構中含剛性鏈段的聚合物與PP形成合金,提高BOPP的彈性模量。通常使用的聚合物有:聚環戊二烯等。另一途徑是依據促進成核的原理來實施增剛,通過細微顆粒的存在發揮異相成核作用,促進和改善PP的結晶,使其晶粒均勻、細化,來提高製品剛性。在這一思路影響下,使用有機成核劑實現增剛的應用得到一定發展。

拉伸膜熱穩定劑

用於PVC包裝材料製品的熱穩定劑集中在開發取代鎘、鉛等重金屬的無毒熱穩定劑方面。

有機熱穩定劑的開發是其中一個重要方面。有機錫穩定劑在透明性、色澤穩定性方面具有顯著優勢。有機錫產品的開發集中在甲基錫和無硫有機錫的研製。目前,國內有機錫熱穩定劑生產初具規模。

隨著環保的進一步要求,國家正陸續限制使用有機錫,這使鈣/鋅熱穩定劑逐漸成為PVC熱穩定劑無毒化的主流。隨著國內鈣/鋅穩定劑技術的發展,其熱穩定效率得到提高,陸續開發出高效鈣/鋅熱穩定劑,可以部分或全部替代有機錫或鋇鎘鋅熱穩定劑。

拉伸膜抗氧劑

包裝材料因其應用的特殊性,如包裝食品、化妝品等,對於抗氧劑的衛生性要求很高,儘管很多常見的抗氧劑作了毒性檢驗,但應用中仍難免讓人擔憂。新型抗氧劑維生素E具有優良的抗熱氧化作用,本身無毒副作用,得到包裝製品行業的青睞。

包裝材料緊密貼近日常生活,且消耗量巨大,塑料包裝廢棄物的回收再利用問題更顯得突出,由此對各類新型回收塑料專用添加劑產生了較大的需求。其中,專用抗氧劑可避免重複加工時樹脂發生變黃、強度大幅度下降的弊病,利於回收工作的開展。但包裝材料特別是拉伸膜材料,往往是多種樹脂的複合物,一般的受阻酚和亞磷酸酯配合體系,對於混合體系的抗熱氧化效果不大令人滿意。開發回收包裝材料的抗氧劑或加工穩定劑體系助劑正成為此類領域研究的熱點。

拉伸膜阻隔劑

為防止各類氣體透過拉伸膜,延長包裝物質的貯存期,市場對新型阻隔型包裝拉伸膜的需求越來越多。獲得新型高阻隔包裝材料除採用阻隔性優良的樹脂和採用SiOx蒸汽進行表面沉積處理外,添加一定量的阻隔劑也是一種重要的手段。目前,阻隔劑以無機填料為主,如:層狀水滑石和絹雲母等,其形態往往是片狀,在制品中以層狀分布,通過增加氣體與水汽在樹脂中的擴散行程,降低氣體的透過率。隨著國內外對納米材料的研究日益升溫,納米材料在包裝材料上的應用,特別是用於具有良好阻隔效果拉伸膜的研究開發已在逐步開展。

巧克力包裝若要實現對內容物的品質保障,至少應具有如下特性:(1)包裝應具有優異的水蒸汽阻隔性能,防止外界水蒸汽侵入包裝內部,使巧克力受潮變質和起霜。南方大部分地區的空氣濕度高,對包裝阻濕性提出了更高的要求。

(2)針對堅果巧克力,包裝除了具備阻濕性能,還應表現出良好的阻氧效果,通過減少氧氣透過包裝材料的滲入量,降低倉儲期間巧克力包裝內的氧含量,從而控制內容物的氧化變質。

(3)由於高溫和強烈的溫度波動都會促進巧克力脂霜的形成,因此包裝的隔熱性能不可忽視。

(4)包裝工藝上,需採用低溫封合的方式,同時亦要保證包裝整體的密封性,斷絕外界蟲害的侵入。因此,無論何時代的巧克力包裝,都為追求上述性能而進行包裝材料和形式的演變。最早的巧克力包裝為錫箔紙雙層包裝,錫的導熱係數為67W/mK,具有優異的隔熱性,同時由錫箔紙製得的包裝材料能有效的阻隔水蒸汽的侵入。由於全球錫的儲量有限,錫箔的成本逐年上升,錫箔材料日益被其他材料,例如鋁箔所代替。以鋁箔為主的包裝材料幾乎佔了巧克力包裝的半壁江山,常見的形式有鋁塑複合包裝、鍍鋁膜複合包裝以及鍍鋁紙包裝。隨機選取了三種類型的巧克力包裝分別為PET/AL/CPP鋁塑複合膜、OPP/VMPET/PE鍍鋁複合膜和真空鍍鋁紙材質,進行了氧氣透過率、水蒸汽透過率和密封性的測試,以期為相關生產提供基礎的數據參考。

測試儀器與方法:氧氣透過率測試,根據GB/T19789測試方法標準中庫侖計檢測法,採用OX2/230氧氣透過率測試系統進行檢測。水蒸汽透過率測試,根據GB/T21529-2008測試方法標準,採用W3/330水蒸汽透過率測試系統進行檢測。密封性測試,根據GB/T15171標準測試方法,採用MFY-01密封試驗儀進行檢測。

測試結果與分析:

表二:不同內層材料的動摩擦係數與溫度的關係

如表二中可以發現,樣品④已是擠出複合法加工的產品,未加爽滑劑;①、②、③號樣品是干法複合加工的產品,加了爽滑劑。所以,④號樣品在25℃的環境溫度下的動摩擦係數明顯大於①②③號樣品,但在25℃到65℃溫度變化區間內動摩擦係數的變化不是很大;而①②③號三種樣品因為爽滑劑的品種不一樣,因此在相同溫度變化區間內,內層材料的動摩擦係數有著明顯不同的變化及結果。

1、保護功能

作為包裝材料,塑料薄膜對商品的保護功能是最為重要、最基本的功能。如果塑料薄膜對所包裝的商品沒有可靠的保護作用,造成商品損壞或貶值,那麼它就失去了作為包裝材料的使用價值。塑料薄膜對商品的保護功能是多方面的,不同的商品,不同的包裝形式,對於塑料包裝薄膜保護功能要求的側重點亦不盡相同。

2、機械保護作用

防止包裝內商品泄漏或者外界物質進入包裝對商品的破壞與污染。直接反映塑料薄膜的機械保護功能的性能指標,主要是薄膜力學強度,如拉伸強度、撕裂強度、落體衝擊強度(落標衝擊)以及抗穿刺強度等等。

3、良好的焊接強度

焊接強度也是塑料薄膜袋可靠地保護商品的必要條件。如果焊縫強度不足,焊縫將成為塑料薄膜袋的致命弱點,由於焊縫破裂而使塑料袋失去對商品的保護作用。

4、阻隔性能

阻隔性能指塑料薄膜防止氧氣、二氧化碳、氮氣等氣體以及香氣、水蒸氣等物質透過的性能,在未明確範圍時,一般多指對氧氣、二氧化碳以及氮氣等非極性氣體的阻隔。塑料薄膜對商品展示效果的好壞與薄膜本身的透光率、霧度、光澤度、抗靜電性、印刷性等關係十分密切,需要引起足透光率與霧度夠的重視。

5、透光率與霧度

透光率與霧度是決定被包裝商品可見性與清晰度的重要指標,對商品的展示效果的關係特別大。透光率與霧度均以百分率表示,透光率的值愈大,表明薄膜的透明度愈好;而霧度愈大,表示透過薄膜觀察物體的混濁度愈大,即清晰度愈差。

6、光澤度

光澤度表示塑料薄膜在愛光照時的反光能力,以樣品在正反射方向,相對於標準表面反射光亮度的百分率表示。

7、抗靜電性

隨著電子工業的迅猛發展 ,電子線路板集成度越來越高。用抗靜電薄膜包裝產品能夠避免靜電損壞集成電路。

8、良好的爽滑性

良好的爽滑性有利於包裝時薄膜在包裝生產線上的順利移動,避免它的移動中因阻力過大而破損。薄膜的爽滑性可以通過其摩擦係數的大小予以描述。摩擦係數愈小,爽滑性性能愈佳。

9、耐高溫性能

常需考慮的是薄膜的耐高、低溫性能,例如冷藏,特別是冷凍食品使用塑料包裝薄膜,需要具有良好的耐低溫性能;蒸煮食品用塑料包裝薄膜,需要具有良好的耐高溫性能等等。

10、耐高溫性能

常需考慮的是薄膜的耐高、低溫性能,例如冷藏,特別是冷凍食品使用塑料包裝薄膜,需要具有良好的耐低溫性能;蒸煮食品用塑料包裝薄膜,需要具有良好的耐高溫性能等等。

11、氣密性

氣密性好,可有效地阻隔包裝容器內外氣體的交換,這對多數產品是必需的。

12、防潮性

良好的防潮性是有效地保護商品的手段,一般塑料薄膜的防潮性隨厚度的增加而提高,隨溫度的降低而變小。

13、耐油性

對於油性食品,如香腸、臘肉等,其包裝薄膜必須耐油,否則會影響產品質量

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