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软包装材料之——塑料薄膜基本知识(上)

发布时间:2022-08-29 09:27:44 作者:8亿彩官方注册网址 来源:8亿彩平台在线下载app

  在国家包装通用术语(GB4122—83)中,软包装的定义为:软包装是指在充填或取出内装物后,容器形状可发生变化的包装。用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。塑料薄膜透明、柔韧,具有良好的耐水性、防潮性和阻气性、机械强度较好,化学性质稳定,耐油脂,易于印刷精美图文,可以热封制袋。它能满足各种物品的包装要求,是用于包装易存、易放的方便食品,生活用品,超级市场的小包装商品的理想材料。

  以塑料薄膜为主的软包装印刷在包装印刷中占有重要地位。据统计,从1980年以来,世界上一些先进国家的塑料包装占整个包装印刷的32.5%~44%。

  一般来说,因为单一薄膜材料对内装物的保护性不够理想,所以多采用将两种以上的薄膜复合为一层的复合薄膜,以满足食品保鲜、无菌包装技术的要求。复合薄膜的外层材料多选用不易划伤、磨毛,光学性能优良,印刷性能良好的材科,如:纸、玻璃纸、拉伸聚丙烯、聚酯等;中间层是阻隔性聚合物,如:铝箔、蒸镀铝、聚俯二氮乙烯电里层材料多选用无毒、无味的聚乙烯等热塑性树脂。

  一定厚度(1mm)的塑料制品,在一定的压力(1Mpa),一定的温度(23度),一定的湿度(65%)下,单位时间(1day=24小时),单位面积(1m2),通过小分子物质(O2、CO2、H2O)的体积或重量。表示为(cm3)、(g)

  干式复合阻透典型为纸、CPP、BOPP、PET、铝铂、或镀铝膜的经层压后复合成型,如奶包装屋顶盒、枕型袋等,

  1]、一般性树脂与一般性树脂复合------适应于阻透性不强的酱油、醋等包装。

  MXD6,PA6,PEN,PET,EVA,PA666,相容性好不需要黏结树脂,通常为2-3层结构的复合成型。

  高阻隔标准 :O2透过量为5 ml/m2,d以下,透湿量为2g/m2,d以下。

  在包装工业发展的基础上,物品的包装也得到相应的发展。从简单纸包装,到单层塑料薄膜包装,发展到复合材料的广泛使用。复合膜能使包装内含物具有保湿、保香、美观、保鲜、避光、防渗透、延长货架期等特点,因而得到迅猛发展。

  复合材料是两种或两种以上材料,经过一次或多次复合工艺而组合在一起,从而构成一定功能的复合材料。一般可分为基层、功能层和热封层。基层主要起美观、印刷、阻湿等作用。如BOPP、BOPET、BOPA、MT、KOP、KPET等;功能层主要起阻隔、避光等作用,如VMPET、AL、EVOH、PVDC等;热封层与包装物品直接接触,起适应性、耐渗透性、良好的热封性,以及透明性、开日性等功能,如LDPE、LLDPE、MLLDPE、CPP、VMCPP、EVA、EAA、E-MAA、EMA、EBA等。以下就复合软包装材料的内层材料开发、发展与现状作一点简述。

  我国的复合膜是从七十年代末起步的,从八十年代初期至中期,我国开始引进一些挤出机、吹膜机和印刷机,生产简单的二层或册层复合材料。如挤出复合的BOPP/PE、纸/PE、pp/PE;干式复合的BOPP/PE、PET/PE、BOPP/AL/PE、PET/AL/PE等,其中LDPE树脂和膜中,常共混一定比例的LLDPE,以增强其强度和挺度。主要应用在方便面、饼干、榨菜等食品的包装。一般涂布级的LDPE树脂有;IC7A、L420、19N430、7500等;吹膜级的LDPE树脂有:Q200、Q281、F210-6、0274等;LLDPE树脂有:218w、218F、FD21H等。

  八十年代末至九十年代初期,随着新一代软包装设备和流延设备的引进,包装内含物的范围进一步扩大,一些膨化食品、麦片等包装袋的透明度要求较高,而煮沸、高温杀菌产品又相继的问市,对包装材料的要求也相应提高,以LDPE和LLDPE为主的内层材料已不能满足上述产品的要求。用流延法生产的具有良好热封性。耐油性、透明性、保香性以及特殊的低湿热封性和高温蒸煮性的CPP在包装上得到广泛使用。在此基础上开发的镀铝CPP,因其金属光泽、美观、阻隔的性能也迅速而大量使用。以及用流延法生产的CPE膜,因其单向易撕性、低温热封、透明度好也正进一步得到使用。

  随着包装市场的不断发展和变化,对包装的特种要求也愈来愈多。美国的DOW化学公司用茂金属催化法聚合生产了茂金属聚乙烯MLLDPE。如APFINITY、POP1880、1881、1840、1450等树脂。接着美国的埃克森。日本的三井、美国的菲利浦也相继生产的MLLDPE。如埃克森的EX-CEED350D60、350D65、三井石化的E-VOLVE SP0540、SP2520、菲利浦的MPACT D143、D139等。由于MLLDPE与LDPE、LLDPE具有良好的共混性和易加工性,可在吹膜或流延加工中混合MLLDPE,混合比可由20%至70%。此类膜具有良好的拉伸强度、抗冲击强度、良好的透明性以及较好的低温热封性和抗污染性,以其作内层的复合材料广泛使用于冷冻、冷藏食品、洗发水、油、醋、酱油、洗涤剂等。能解决上述产品在包装生产、运输过程中的包装速度、破包、漏包、渗透等。

  果冻、果汁、酸奶、果奶、汤汁等液体包装杯。瓶,其主要材料是HDPE。PP、PS等。此包装的盖膜,既要考虑保质期限,又要考虑盖膜与杯子间的热封强度,还要考虑消费者使用方便——易撕性。达到这特殊性,内层材料只能与杯日形成界面粘合强度,而不能完全渗透、熔合在一起。一般用改性的EVA树脂。如美国杜邦APPEEL53007。日本东洋的TOPCO L-3388、法国LOTRYL 20MA 08、日本HIRO.DINE的WT231等。其结构可以为:PET/PE/HM、BOPA/PE/HM、PET/VMPET/PE/HM、PET/AL/PE/HM、纸/PE/AL/PE/HM。对于要求盖膜与底杯盖牢、不撕开,一般要求底杯的材质与盖膜内层材料一致,以便二种材料热封时,完全熔合。如HDPE杯,其盖膜内层材料为:LDPE或EAA;PP杯,其盖膜的内层为CPP膜;PET瓶,我们已找到一种经过涂布改性的PET膜作热封层,封盖装农药PET瓶,取得了满意的结果。

  以单层LDPE或LDPE与其它树脂共混生产的薄膜,性能单一,无法满足现代物品发展对包装的要求,因此用共挤吹膜或共挤流延设备生产的共挤膜,其综合性能提高。如膜的机械强度、热封性能、热封温度、阻隔性、开口性、抗污染性等综合性能提高,而其加工成本又降低,得到广泛使用。如H层共挤吹膜的热熔胶膜:PE/HM,电缆膜PE/EAA、MLLDPE的低温热封膜、EVA的盖膜以及抗静电膜、滑爽膜。H层共挤流延的共挤CPP、无改性PP/可热封PP等。三层,五层结构的尼龙共挤膜、五层、七层的EVOH、PVDC高阻隔膜也在不断发展、广泛使用。

  复合软包装材料内层膜的发展,从LDPE、LLDPE、CPP、MLLDPE,发展到现在的共挤膜的大量使用,基本实现包装功能化、个性化,满足了包装内含物保质、加工性能、运输、贮存条件。随着新材料的不断推出,内层膜生产技术和设备的提高,复合软包装材料内层膜必将得到飞速发展,并推动食品。 其他 随着社会的进步,人类需求不断增长,各种功能性和环保性的包装薄膜不断出现。例如环保安全、降解彻底、又有良好的热封性能的水溶性聚乙烯醇薄膜,除了作为单层包装材料外,作为内层膜的应用也正在开发。

  多层复合技术是利用具有中高阻隔性能的材料与低廉的其他包装材料复合,综合阻隔材料的高阻隔性与其他材料的廉价或特殊的力学、热学等其他性能。多层复合膜不同的组合可以满足不同的要求。多层复合技术主要包括多层干式复合和多层共挤复合。

  多层干式复合技术最早用于生产蒸煮类食品的包装,如HDPE(PP)/EVOH/HDPE(PP),其结构常常是外层为BOPP、BOPET,中阻隔层可为PA、PVDC、EVOH或铝箔,内热封层一般为氯化聚丙烯(CPP),若不需要耐高温,也可以用PE,相互之间可用胶粘剂粘合。其阻隔性能主要与阻隔膜和胶粘剂有关。 多层干式复合阻隔技术主要依赖于阻隔膜的开发,最近几年,新开发出许多阻隔基材,如MXD6特殊尼龙膜、镀氧化硅薄膜,阻隔性能十分优良,而且可以反向印刷、印刷质量精美。但由于需要二次成型,而且所用的胶粘剂较贵,人们逐渐趋于应用多层共挤复合。

  多层共挤复合是把两种或两种以上的材料在熔融状态下,在一个模头内复合熔接在一起。共挤复合的基础树脂一般是HDPE、PP等树脂,阻隔树脂主要是PA、EVOH、PVDC等。由于阻隔材料和热封材料的相容性一般很差,因此必须考虑选择好的相容剂,如丙烯酸酯类的共聚树脂。阻隔树脂要求有较好的加工性能,以适应共挤复合机头要求有良好流动性的需要,流动性太差或几种树脂之间流动性相差太大,都会由于层流的形成而降低复合膜的阻隔性能。共挤复合一般来说按ABCBA五层及ABCDCBA七层结构的对称设计,其阻隔性及复合强度最好。

  多层共挤复合技术与干式复合相比,起步较晚,但有节省原材料、原料多样化、适应环保要求、不使用有毒粘合剂等优点。而且阻隔效果十分理想,并随着复合层数的增加,效果越好。目前复合层数已经发展到九层,甚至十一层,发展迅速,已经应用在包装膜和中空容器。但共挤复合法对工艺和设备要求都非常严格,需要较高的工人素质和较为精密的机器设备,设备昂贵,废料回收率低等缺点,因此大大限制了它的大规模使用。

  ④渐变复合(或叫非均匀复合),根据需要在复合薄膜的厚度方向(或长度方向)改变添加材料的浓度、组分或厚度;

  对包装工业而言,由于各个产业部门对产品包装的要求各有不同,因此不同系统有不同的分类法,目前尚无统一规定和标准化的术语。

  目前,由PA、EVOH、PVDC与PE、EVA、PP等树脂多层组合的共挤出高阻隔吹塑薄膜因其合理、经济、可靠的性能而风靡功能性包装薄膜市场。特别是一些非对称结构的多层共挤出吹塑薄膜更以其优异的复合剥离强度、突出的阻隔性、优越的耐环境性能和耐化学性、廉价的加工性、适宜的二次加工性取代了许多以干式复合为主体的包装市场,或简化了干式复合的工序,多层共挤出复合薄膜更因其无残留溶剂的污染而受到市场的青睐。

  除日新月 异的树脂开发以外,迭加式多层共挤出模头的技术进步以及不断完善的塑料成型加工工艺,加速了塑料复合薄膜加工业为适应社会环境以及技术的变化而不断发展的步伐。 并将共挤出复合薄膜推向了一个全新的发展时期,为复合包装薄膜特别是包装基材薄膜质量水平的提高提供了广阔的发展空间。

  目前,在国内生产多层复合薄膜通常采用功能不同的塑料薄膜经过粘合进行复合的方法。一般来讲,每增加一个功能就需要增加一层薄膜基材,同时增加两道生产工序。期间,不仅增加了成本而且同时增加了污染(用溶剂型粘合剂进行复合的场合),甚至因生产工艺的局限性而导致薄膜功能过剩。生产企业为此付出了生产成本增加、利润下降、产品市场竞争能力减弱的沉重代价。

  包装功能的多样化、包装结构的合理化、包装效益的最大化是近年来复合薄膜生产企业尤其是复合薄膜基材研究开发的课题。

  随着市场对包装功能需求的不断增加,多层复合薄膜的功能更趋综合性,非对称多层共挤出吹塑薄膜因其致命的应力翘曲及难以提高的薄膜光学性能,因而影响了进一步开拓其多样化的功能。特别在中国,市场上现有的二次加工设备对材料的非对称性具有特殊的要求,因此,不能有效地改善应力翘曲和光学性能,这已经到了阻碍多层共挤出吹塑薄膜迅速发展的地步。

  由于环境、安全性多方面改变和引导着市场的发展,同时,为了保护地球的资源以及保障人们生活的安全。这就要求包装结构更趋合理,具体体现在要求复合薄膜的结构更优异(保护功能)、更简单(易使用、易运输)、更安全(卫生性、环境适应性)、更高的社会和环境适应性(废弃物的再资源化、再生性)。

  包装效益的最大化是复合薄膜生产企业与客户紧密合作不遗余力追求的目标。全面改善产品质量、通过复合薄膜功能的日趋量化、减少生产工序、减薄厚度、更价廉(高生产性、省人力、省资源、省能源)达到效益的最大化。

  从技术的角度分析,能同时满足上述三项要求并已经形成工业化生产的是共挤出技术的发展及应用。共挤出多层复合薄膜的发展离不开设备、原料、加工工艺的紧密配合和互动。只有当加工设备、加工原料、加工工艺三者的技术通过配合达到最佳状态时,才能获得最理想的产品。

  与单层塑料基材薄膜相比较,多层共挤复合薄膜大大简化了干式复合薄膜的生产工艺,增加了功能,并且可通过厚度的有效调整使功能得到量化,结构组合方便灵活、选用材料范围广。综合表现为功能全而变化灵活,成本低而质量水平高,附加值高而市场适应性强。因此,多层共挤出复合薄膜在包装上得到了广泛应用。

  通常意义上,多层共挤出复合薄膜的结构取决于薄膜的功能需求。在满足工艺要求的前提下,通过不同聚合物的组合,满足包装材料的阻隔、热封、本体强度、抗穿刺、耐环境适性、二次加工特性、延长储藏和货架期限等功能需求。而从功能需求分析,由五种聚合物形成的组合已足矣。但在市场上已开始应用七层、九层、十层乃至更多层的共挤出复合薄膜,使之成为一种趋势,并得到迅速的发展。共挤出复合薄膜的结构设计正逐步要求能系统地达到集功能、技术、成本、环保、安全、二次加工于一体的理想境界。

  (1)在阻隔层中用多层相同的聚合物替代单层聚合物,可提高阻隔层的稳定性。例如,设定PA材料为阻隔层,其阻氧率为40个单位。为了保证其阻氧性能的稳定,通常其厚度的设定值为材料的理论计算值+设备负误差值+安全系数。而当我们采用多层相同的聚合物替代时,其厚度的设备负误差值明显下降,安全系数明显提高。

  (2)而当我们确认所设定的阻隔层厚度足以满足阻隔要求时,则在阻隔层注入多层相同的聚合物替代单层聚合物,这样可降低阻隔薄膜高附加值原材料的成本。

  (3)在阻隔层中用两种不同的聚合物替代单一品种的聚合物,可明显提高其薄膜的阻隔性。例如,将EVOH层与典型的PA层结合在一起,既能保护PA的抗穿刺性,又增加了EVOH的强度,提高了EVOH的防裂性。而对一个五层结构而言要同时使用两种不同的阻隔层,则其中一层只能在最外层,为了防止外层阻隔薄膜易受外力损伤而导致阻隔效果的下降,通常采用增加PA厚度的方法进行弥补,结果导致成本的提高。

  (1)将热封层和复合层各分为两组,其中一组采用价格较便宜的聚合物替代价格较高的聚合物,以减少薄膜的成本,同时又保持了薄膜的强度。另一组则使用能满足其功能要求的功能性聚合物。用多层的概念制作更经济的复合薄膜。例如,将两种1KB重的薄膜作比较,五层结构的薄膜所需的材料费比七层结构薄膜所需的材料费高约19%。

  (2)利用层数更多的共挤出薄膜可改良五层以下PA共挤出薄膜的性能。例如,利用附加粘合层可以通过增加薄膜的水蒸汽阻隔作用,提高薄膜的阻隔性能。同时获得的另一个优点是可以使薄膜更柔软、手感好并具有良好的防裂性能。

  (3)利用层数更多的共挤出薄膜可改善五层以下PA共挤出薄膜的耐应力翘曲。同时满足了制袋等二次加工的需要。

  (4)集干式复合薄膜除里印以外的其他功能于一体,使复合工序简单、复合结构趋于灵活、功能趋于多样、成本有明显下降、更具安全性、更符合卫生及环保要求,社会效益和经济效益更加显著。

  随着高分子合成技术的不断进步,具有独特物理机械性能的新型聚合物可广泛用来满足包装的需要。多层共挤复合基材薄膜的功能及结构将具有更大的灵活性和经济性。通过成型设备、工艺的应用及完善,配合复合结构独特有效的设计,将使薄膜生产商对包装功能的多样化、包装结构的合理化、包装效益的最大化等理念的追求及思维方式产生革命性的作用。

  但是科学地运用原料,设计合理的产品结构以及与加工工艺的紧密配合,则是摆在我们每一个复合薄膜生产商面前永无止境的挑战性课题。因为只有当加工设备、加工原料、结构设计(加工艺)三者的技术资源得到充分利用,并达到最佳状态时,才能使包装基材在其最终产品上以最经济、最合理、最充分、最廉价的形式出现,并满足市场的需求。

  有罐装、瓶装和纸容器包装在市场上出售,其中以纸容器装的天然饮料风味最好,饮后废纸可回收再用。市场上以无菌包装的果汁最为风行,果汁pH在4.5以下,杀菌温度不超过100℃,如温州蜜柑汁,在90℃~93℃下杀菌数秒钟后急冷到20℃,纸容器先无菌消毒,再进行无菌包装。果汁饮料的包装材料由PE/AL/PE/纸/PES层组成,用铝箔能隔绝氧气的侵入防止果汁氧化。

  日本生产的奶油有普通奶油和软质奶油两种,干酪有新鲜干酪、加工干酪,分热包装和冷包装两种。

  新鲜干酪,采用铝箔和塑料薄膜无菌包装,聚苯乙烯容器无菌包装,低温流通。 纸盒干酪,包装材料为硫酸纸,塑料包装材料和纸盒,铝箔薄膜,加热处理,防止微生物再污染。

  片状干酪,内装PVDC,包上玻璃纸PET,外包装PET/PVDC/PE.KOP/PE,为防止微生物再污染可以采用充气包装。

  肉食加工品(火腿、腊肠)在要求低盐、低热量的同时,采用无菌包装和气体充填包装。生长在火腿、腊肠原料肉上的微生物有链球菌属、假单胞菌、小球菌、明串珠菌属、乳酸杆菌等耐热性差的细菌和肉毒梭状芽孢杆菌等耐热性强的细菌。

  充气包装:包装材料PET/PFOPP/PE,廉价气体,包装腊肠、牛肉、混合香肠等。

  封入惰性气体包装:用于高级香肠、高级牛肉,混合香肠等,包装材料组成为KM/PE.KOP/CPP、OPP/QS/CPP,气体和水蒸气阻隔性好。

  表面包装法包装:用于包装培根片(一种食肉加工名)、香肠片、火腿片、腊肠等。包装材料组成为IONO MER/E-VAL/EVA、IONOMER/PVDC/EVA,气体阻隔用EVAL和PVDC,热着性用E-VA。

  深压真空包装:用于包装火腿片、香肠片、烤猪肉。包装材料底材为耐纶/PE、耐纶/IONOMER,盖子材料:OPP/PE、PET/PE或ILNOM ER-NY/PE或IONOMER。

  序列式密着包装:包装火腿片,腊肠片、腊肠、包装材料为软质材料PVC/PVDC、PVC/PVDC/EVA压成的膜,硬质材料为PVC膜。

  真空收缩包装:包装整块或半块火腿的整条或半条香肠,包装材料为EVA/PVDC/EVD,真空包装后热烫式收缩。

  包装蒸煮袋:包装汉堡牛肉饼、肉圆等。包装材料PET/PVDC/CPP,PET/AL/CPP。

  肉食加工品是蛋白质食品,存在微生物污染和使肉色变化的问题,袋装制品一般在118℃无菌35~40分钟,喷气装置包装制品在蒸馏釜中120℃灭菌10~27分钟,能完全杀菌使食肉加工品腐败的微生物,室温下保存3个月。

  为使火腿、香肠制品长期保存,采用下列包装袋与防腐法:使肉食加工品近乎冻结状态后再切片,并防止刀具的再污染。封充100%氮气,或能降低pH的二氧化碳气,防止微生物生长。包装材料用隔绝性好的EVA或聚偏烯二氯乙烯组成的多层薄膜。气体充填包装制品,在10℃以下出售。

  以色拉(西式凉拌杂菜)为中心的食品正在发展中。色拉的原料有胡萝卜、黄瓜、洋葱、马铃薯、通心粉、粉条等。原料处理和包装中的微生物控制,着眼于降低pH,色拉类的细菌污染大部分来自已经加热处理和原料在刀切与搅拌过程中。为延长蔬菜为主的副食品的保存期,应该重视原料与机械器具及容器的消毒杀菌。

  例如将黄瓜浸渍在有效氯200~300ppm和pH4.0的醋酸溶液中搅拌60分钟后水洗,通过淋水器20~30秒,再经90℃以上热水含有效氯200~300ppm、碘仿50~100ppm处理后的无菌刀切片。

  随着经济的发展和社会生活形态的改变,快速生产进而规模化成了各种商品在竞争激烈的市场中降造成本并生存下来的主要因素。在食品包装过程中,除了少数厂商仍使用成袋包装外,大多数厂商皆在食品生产线上设置大型快速包装机,因而成卷的软性彩艺包装塑料薄膜被大量使用。但随着市场消费讲究个性化、特异化及配合世界环保潮流大环境的需求,各种不同的软包装袋再现生机,新型软包装袋大为盛行。

  近年来,速食面的兴盛为“高温杀菌常温调理袋”这一类包装做了最好的说明和注解。其中,为了增加速食面的变化性及多样化,传统口味食品如笋丝炒肉、葱烧牛肉、当归羊肉、咖喱鸡肉等调味主料,也通过先进的食品处理包装技术,制成了包包美味可口的调理包,搭配面体,丰富了速食面的种类,活跃了速熟食品业,适应了人们快节奏生活的需求。

  经高温杀菌调理的食品容易发生色泽及口感的变化,尤以蔬菜最为明显,如颜色鲜艳的青椒、番茄、胡萝卜等,一旦经高温调理,除了维生素的严重流失,颜色亦发生变化,外观显得毫无生机。为了克服这些缺陷,日本已有食品调理机械制造商开始在本国及台湾市场,推广采用调气贮藏(MAP)调理机进行生鲜食品、肉品的调理包装。其主要作用原理是使用高阻气(氮气、二氧化碳、氧气)软性材料来包装食品,并调整包装袋体内气体的成分,以降低内容物呼吸速率及抑制微生物的生长,进而达到延长食品保存期限的目的。其主要材质结构是特殊聚酯膜/ONY/R-CPP,借助特殊聚酯膜对于气体极佳的阻隔功能,来满足内容气体不致快速渗透的需求。只是因机械设备价格高昂及适用领域受限,目前使用尚不普遍,仍属待开发的产品领域。

  在已使用多年的三边封(三方)袋口再加上一条夹链或再加上一底部,使袋的容量增加且可站放,还可避免袋内食品变质或松脱、掉落,而以前开袋后只能用橡皮筋捆绑。夹链袋的推出是食品软包装制造商、材料供应商、机械制造商发挥聪明才智、提高生活质量的一项代表作,一般多用于须多次重复使用的食品包装,比如豆干、牛肉干、猪肉干等休闲食品或是宠物饲料。而近年消费市场上更出现了突破性的应用,如将原本用普通包装纸盒包装的茶叶包,改用夹骨气链立袋加以包装,使之呈现出迷人优雅的独特风采,可谓充分发挥了该类包装所具备的特有功能。

  以前消费者将传统罐装食品如果汁、酒类等饮料或沙拉酱、调味酱等买回家后,大都习惯将内容物倒入固定容器中,丢弃原有包装,这增加了清洁部门的负担,并带来相当多的环境污染问题。目前,台湾已有多家厂家推出了可以替代吹塑瓶的环保直立袋,利用直立袋的特性同样可达到直立放置的效果,又可以减少被转嫁的成本。除了饮料食品应用外,在一些购物场的货架上,该种形态的包装商品所占有的比例,已有日益增多的趋势。有的制造商还发明了环保补充用直立袋,即在直立袋口角落加装旋转式塞嘴,它使消费者在使用前即可确认商品的完整性,是否有人事先开启破坏。此外,这种包装可方便倾倒内容物到容器瓶中,用完后将袋体卷成管状丢入垃圾桶中,只占很小空间。一般直立袋或环保补充用直立袋大多采用厚材质结构,以符合产品的特殊要求,并达到能挺然站立的展示效果。

  食品包装在我国包装行业中占有非常重要的地位,是包装业的支柱产业。而本世纪食品市场的竞争在很大程度上将取决于包装的竞争。根据世界包装组织提供的信息,全球包装业营业额已逾5 000亿美元,占全球GDP的1%-2%,其构成情况为:纸和纸 板32%,塑料28%,金属24%,玻璃6%,包装机械5%,其它5%。本文将从塑料及复合材料包装、金属包装、玻璃包装、纸质包装四个食品包装的主要领域对我国食品包装及其现状和发展趋进行探讨。

  塑料及复合材料质轻、美观、成本低、软包装空袋占用空间小。加工能耗低,生产方法灵活多样,可以制成多种形式的包装和容器,如包装袋、瓶、罐、软管、肠衣、热收缩膜、拉伸膜、特种功能膜、泡沫塑料容器、片材热成型的杯、盘、盆以及贴体包装容器和泡罩包装容器等。

  正因为塑料有其它包装塑料所不具备的优点,因此塑料及含塑料复合材料发展很快。20世纪90年代中期到2000年,世界包装用合成树脂的年均增长率大约是包装业增长速度的2倍以上。塑料包装材料的增长速度一直明显超过其它包装材料的增长速度。在美国的软包装市场,塑料大约占3/4,年均增长率为6%,是GDP增长速度的2倍,而纸和金属箔同期的增长率只分别为1.0%和1.5%。

  近10年来,我国塑料包装材料的品种不断增加,包装材料产品年产量递增率超过10%,据估计,21世纪塑料包装市场还将增长7%-9%。用于软包装的塑料主要是聚乙烯,约占软包装市场用塑料的80%;HDPE占塑料硬包装市场的最大份额,约占硬包装用树脂的45%,近几年一直保持大约7.3%的年均增长率;PET是需求增长速度最快的包装材料,主要得宜于价格的降低和需求的增长。PET瓶已进入新一代饮料、热填充瓶(90℃罐装)、果汁和饮用水市场,正在向白酒和啤酒市场发展。

  但塑料也有很大弱点,如对环境的污染问题,以及其耐温性和阻隔性总体不如金属和玻璃容器等。高阻隔性塑料 国际上将对氧气透过率小于3.8Cm3.mm/24b.m2.MPa的聚合物称为阻隔性聚合物。高阻隔性塑料材料具有阻氧气、阻水蒸气、阻油、透明的特性,可有效地保持容器及包装内食品原有的口感、气味、防止品质劣化、延长食品货架寿命及保质期;同时,包装相同量的食品时,阻隔性塑料还可减少塑料的用量,甚至可以重复使用,有利于环保。在国际食品包装行业中,越来越强调阻隔性塑料在包装中的应用。美国阻隔性塑料包装消费量从1995年的104万吨增加到2000年的199万吨,年增长13.6%,而我国对阻隔性塑料包装材料的开发尚处于起步阶段。

  目前,已工业化的阻隔性塑料包装材料主要有EVOH、腈基树脂、PVDC和PEN。而各种塑料均可根据具体情况,采用共混、表面镀覆、表面涂布、多层复合、拉伸取向等方法进一步增强阻隔性。1.1.EVOH 它是乙烯-乙烯醇共聚物,其最显著的特点是有极好的阻气性,可以有效地阻隔氧气、二氧化碳和其他气体的渗透;同时它还具有很好的透明性、光泽性、机械强度和热稳定性。将其制成薄膜用作复合膜的中间层能制成硬性或软性容器,可用于调味汁、番茄汁、果汁、肉类、乳酪和水果等的包装。

  1.2 PVDC(聚偏二氯乙烯)PVDC具有很高的结晶度,其最大的特点是有极佳的综合阻隔性能,但由于其质地坚硬、软化点高、对热不稳定,导致加工成型相当困难。若以其单体VDC(偏二氯乙类)与其他单体如氯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯腈等共聚,则共聚物可较好地解决上述问题,所以产品通常都以共聚物形式出现。目前,PVDC共聚物已广泛用于食品包装。如单层PVDC薄膜采用双抽拉伸吹塑制取,具有收缩性、阻隔性,在微波加热条件下不

  分解,广泛用于家用保鲜。PVDC与PS、HIPS、PP等树脂的共挤出复合薄膜可用于奶制品、果酱等的线 PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)PEN与PET分子结构的不同之处在于用萘环代替了PET分子中的苯环,聚合物的原料单体用2,6萘二甲酸代替对苯二甲酸,其构成与PET类似。因此,PEN是聚酯材料中佼佼者,它几乎在所有方面都优于PET,具有优异的阻隔性,对紫外线的吸收性、耐热性和化学稳定性。我们可由聚酯瓶的发展潜力预见到PEN的发展前景。掺入PEN的聚酯瓶无论从其耐热性、阻隔性还是从其他方面看,让其作为饮料包装中的主角将无可非议。

  1,4 MXD6芳香族尼龙 在我国,4种典型的阻隔材料中,EVOH、PEN、腈基树脂的开发目前还是空白,PVDC在国内食品包装方面的应用已经起步,但仍然不能满足国际、国内食品包装市场的竞争需求,阻隔性塑料材料在我国食品包装市场有广阔的发展前景。

  一般推荐使用5层、7层共挤设备,其中5层结构应用最广,如ABCBD、ABCBA。例如:3层共挤层结构为:PA/Ad/PE(PP),尼龙在外层,得不到保护。尼龙耐冲击性差,容易划伤、漏气,又有亲水性,容易吸湿气,氧气阻透性降低。如果是5层结构,PP(PET)/PE、PA外/Ad/PA/Ad/PP(PE)。这样尼龙受到了两面保护又能阻止尼龙吸湿。7层、9层经过实验,如果各种树脂安排得当,保质期可达1年以上,几乎达到马口铁罐头效果。例如PET/Ad/PA/EVOH/PA/Ad/PE(PP)。

  氧气阻透层:根据包装物贮存期,确定相应的阻透性材料(PVDC、EVOH)及层厚,尼龙厚度一般为20%、EVOH一般10-15%,厚度偏差不得超过10%,在这个范围内,对包装物贮存影响甚小。

  粘层(AD):尼龙、EVOH虽然具有良好的挤出成型性,但在共挤出时与其它层(LDPE、PP、EVA)无结能力,必须采用专门的结树脂作为结层,以达到层间较高的剥离强度。因此,选择层材料是一个非常重要的因素。应根据结构选择适宜的牌号,厚度一般为5-15g/m2。

  内外层:尼龙、EVOH虽然氧气透过量很小,但水蒸汽透过量甚大,因此,确定内外层材料时,应充分考虑对水蒸汽阻透性这一问题,同时内层材料必须兼顾热封性能及热封强度,如采用LDPE、mlLDPE、EVA、PPO等,必要时,可用Surlyn、PRIMCOR、POP改性。当用作复合基材时,外层表面电晕处理强度应达到38-42达因。九、多层共挤复合薄膜与单层塑料薄膜相比较

  与单层塑料基材薄膜相比较,多层共挤复合薄膜大大简化了干式复合薄膜的生产工艺,增加了功能,并且可通过厚度的有效调整使功能得到量化,结构组合方便灵活、选用材料范围广。综合表现为功能全而变化灵活,成本低而质量水平高,附加值高而市场适应性强。因此,多层共挤出复合薄膜在包装上得到了广泛应用。

  通常意义上,多层共挤出复合薄膜的结构取决于薄膜的功能需求。在满足工艺要求的前提下,通过不同聚合物的组合,满足包装材料的阻隔、热封、本体强度、抗穿刺、耐环境适性、二次加工特性、延长储藏和货架期限等功能需求。而从功能需求分析,由五种聚合物形成的组合已足矣。但在市场上已开始应用七层、九层、十层乃至 更多层的共挤出复合薄膜,使之成为一种趋势,并得到迅速的发展。共挤出复合薄膜的结构设计正逐步要求能系统地达到集功能、技术、成本、环保、安全、二次加工于一体的理想境界。

  (1)在阻隔层中用多层相同的聚合物替代单层聚合物,可提高阻隔层的稳定性。例如,设定PA材料为阻隔层,其阻氧率为40个单位。为了保证其阻氧性能的稳定,通常其厚度的设定值为材料的理论计算值+设备负误差值+安全系数。而当我们采用多层相同的聚合物替代时,其厚度的设备负误差值明显下降,安全系数明显提高。 (2)而当我们确认所设定的阻隔层厚度足以满足阻隔要求时,则在阻隔层注入多层相同的聚合物替代单层聚合物,这样可降低阻隔薄膜高附加值原材料的成本。 (3)在阻隔层中用两种不同的聚合物替代单一品种的聚合物,可明显提高其薄膜的阻隔性。例如,将EVOH层与典型的PA层结合在一起,既能保护PA的抗穿刺性,又增加了EVOH的强度,提高了EVOH的防裂性。而对一个五层结构而言要同时使用两种不同的阻隔层,则其中一层只能在最外层,为了防止外层阻隔薄膜易受外力损伤而导致阻隔效果的下降,通常采用增加PA厚度的方法进行弥补,结果导致成本的提高。

  (1)将热封层和复合层各分为两组,其中一组采用价格较便宜的聚合物替代价格较高的聚合物,以减少薄膜的成本,同时又保持了薄膜的强度。另一组则使用能满足其功能要求的功能性聚合物。用多层的概念制作更经济的复合薄膜。例如,将两种1kg重的薄膜作比较,五层结构的薄膜所需的材料费比七层结构薄膜所需的材料费高约19%。

  (2)利用层数更多的共挤出薄膜可改良五层以下PA共挤出薄膜的性能。例如,利用附加粘合层可以通过增加薄膜的水蒸汽阻隔作用,提高薄膜的阻隔性能。同时获得的另一个优点是可以使薄膜更柔软、手感好并具有良好的防裂性能。

  (3)利用层数更多的共挤出薄膜可改善五层以下PA共挤出薄膜的耐应力翘曲。同时满足了制袋等二次加工的需要。

  (4)集干式复合薄膜除里印以外的其他功能于一体,使复合工序简单、复合结构趋于灵活、功能趋于多样、成本有明显下降、更具安全性、更符合卫生及环保要求,社会效益和经济效益更加显著。

  随着高分子合成技术的不断进步,具有独特物理机械性能的新型聚合物可广泛用来满足包装的需要。多层共挤复合基材薄膜的功能及结构将具有更大的灵活性和经济性。通过成型设备、工艺的应用及完善,配合复合结构独特有效的设计,将使薄膜生产商对包装功能的多样化、包装结构的合理化、包装效益的最大化等理念的追求及思维方式产生革命性的作用。但是科学地运用原料,设计合理的产品结构以及与加工工艺的紧密配合,则是摆在我们每一个复合薄膜生产商面前永无止境的挑战性课题。因为只有当加工设备、加工原料、结构设计(加工艺)三者的技术资源得到充分利用,并达到最佳状态时,才能使包装基材在其最终产品上以最经济、最合理、最充分、最廉价的形式出现,并满足市场的需求。

  塑料薄膜一般采用凹版印刷、柔性版印刷以及丝网印刷等工艺,通常在印刷后还要进行复合加工,以达到良好的使用效果。而各种塑料的表面特性,因其分子结构、极性基团、结晶程度以及化学稳定性等因素不同而有很大的差异。这些因素对于印刷油墨的结合牢度、复合薄膜的黏结强度等影响甚大。故在印刷或复合加工前,应视不同塑料的表面性质,适当地进行表面处理,以求获得优良的加工适性。1.提高薄膜的可印性

  从理论上讲,在承印物上要获得良好的可印性,承印物的表面张力应高于印刷油墨的表面张力。PP、PE膜系非极性高分子材料,化学性能稳定,表面张力小,加之合成树脂时添加的开口剂、抗静电剂、耐老化剂等影响,难与油墨黏结。

  为了提高塑料薄膜的表面张力,改善其润湿性能和黏结性能,从而提高印刷油墨的牢度,常用的表面处理方法有以下几种。

  利用高频(中频)高压电源,在放电刀架和刀片的间隙产生一种电晕释放现象,对塑料薄膜进行表面处理,这种方法叫电晕处理,也称电子冲击或电火花处理。其处理作用为:

  a.通过放电,使两极之间的氧气电离,产生臭氧。臭氧是一种强氧化剂,可以立即氧化塑料薄膜表面分子,使其由非极性转化为极性,表面张力提高。

  b.电子冲击后,使薄膜表面产生微凹密集孔穴,使塑料表面粗化,增大表面活性。

  采用重铬酸钾—硫酸等氧化剂溶液处理聚烯烃薄膜表面,使其生成羟基、羰基等极性基团,同时得到一定程度的粗化。

  ③光化学处理法。选择适当波长的紫外线照射高聚物表面,使其产生裂解、交联和氧化等化学变化。

  目前,生产中多采用电晕处理方法。化学处理法处理时间较长,处理液具有化学侵蚀性,只在不便使用其他处理方法时应用;光化学处理法效果还不够理想,耗时较长,成本较高。

  薄膜的静电形成是由于PE和PP具有优良的介电性能,电阻高、导电性差。薄膜在挤出收卷过程中因摩擦而产生静电在印刷过程中使静电进一步产生和积累,并不易释放,使薄膜表面聚积大量的静电荷。薄膜印刷中的静电会给操作带来一系列难题,直接影响印品的质量。由于静电黏连,薄膜问处于缺氧状态,会阻碍塑料表面里层的固化过程;若遇高温、高湿环境,更易形成墨层黏连,轻则使印墨移染,增加印刷、分切、整理等工序的难度,重则薄膜互相部连,撕不开,造成印品报废。

  塑料的热封性对于软塑包装材料来讲是十分重要的一个性能要求,因为对于任何一个软塑包装制品来讲都要做成口袋;都要依靠热熔融而焊接成口袋A2型式来包装各种商品,包装商品后的口袋也要靠热封来封口,可以说热封性是软包装的主要特性要求,没有塑料的热封性,也就没有软包装。

  根据日本工业标准ISZ1526-1976中的规定,标准热封强度是在130~140℃的温度、1kgF/cm2的压贴力以及2~3s的热封时间下热封LDPE挤出涂布了的热封层的剥离强度为该树脂的热封强度。

  这是热封用树脂在最佳热封条件下的热封强度。标准热封强度,对于同一种主要 基材薄膜,如: BOPA6而言,标准热封强度主要受挤出涂布热封用树脂的挤复厚度和树脂的类型的影响。 例如: 主基材薄膜为BOPA6 15μm厚,以LDPE挤涂复合,热封在130~140℃的温度,2kgF/cm2压力及1s时间下进行,热封强度kgF/15mm宽同厚度的关系如下: LDPE厚度μm20、30、40、50、60、70热封强度,kgF/15mm1.0、1.5、2.5、3.5、4.2、5.5热封强度同热封树脂厚度基本上成直线正比上升。

  所谓低温热封强度是表示该树脂具有较低的热封温度,可以在较低的热封温度下得到可靠的热封强度,适宜于高速自动充灌成型设备的要求。 这种树脂的热封起始温度低。 对于LDPE而言,其低温热封性主要受MI和密度的影响。 高MI和低密度的LDPE,低温热封性好,-5乙烯相共聚的树脂的低强热封性,受共聚单体的成分和含量有很大的关系,例如: EVA树脂,随VA含量的增加密度提高,软化温度和熔融温度降低,EVA树脂的低温热封性变好,EVA结晶度随VA含量提高而降低,当VA含量超过25%EVA成了无定形聚合物。

  夹杂物热封性是指在热封树脂热封表面感染了灰尘、油腻、脏物、商品内容物粉未等的情况下,其热封性仍旧较好的一种性能叫夹杂物、热封性。 夹杂物、热封性在充灌液体、粉米食品或者农药时尤为重要,夹杂物热封性较好的树脂在SurlYN(离子型树脂)、LLDPE及EMAA、EEA等树脂。

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