保鮮膜粘性和防霧性.doc

保鮮膜的增粘與防霧技術(shù)作者：宋稀鵬，金梅（法國寶利得中國總代理）本文簡述了保鮮膜的分類；通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)闡明了如何通過設(shè)計(jì)配方和改變工藝賦予保鮮膜優(yōu)異的粘性和防霧性能；介紹了全球頂級的、由法國寶利得公司生產(chǎn)的增粘母粒以及與之匹配的防霧母粒在保鮮膜方面的應(yīng)用。This article briefly indicates the categories of fresh keeping film. And how to give fresh keeping film with excellent cling and anti-fog properties by designing formula and processing condition are expounded. It also introduces the cling masterbatch produced by Polytechs France, one of best cling masterbatches all over the world; and the anti-fog masterbatch matching with the cling masterbatch.關(guān)鍵詞：PE保鮮膜取代PVC保鮮膜，粘性，防霧性，衛(wèi)生食品標(biāo)準(zhǔn)Keywords: PE fresh keeping film replace PVC fresh keeping film, stickiness, anti-fog, food contact standard概述保鮮膜是人們常用的一類保鮮食品的塑料包裝制品，它具有適度的透氧性和透濕度，可以調(diào)節(jié)被保鮮品周圍的氧氣和水分的含量，延長食品的保鮮期，同時(shí)阻隔灰塵，防止冰箱內(nèi)食品串味、冷凍脫水干癟。 目前市場上銷售的保鮮膜主要分為三類：PE保鮮膜、PVC保鮮膜、PVDC保鮮膜。PVDC保鮮膜具有很高的阻隔性能，適合包裝熟食和肉類制品；PVC保鮮膜透明度好、有一定的粘性，而且價(jià)格低廉，因此一直是保鮮膜市場的主流。但是，PVC中含有游離的氯乙烯單體，而且PVC在加工過程中常常需要添加塑化劑，這些都會對人體健康產(chǎn)生不利的影響，所以PVC保鮮膜在國外市場已經(jīng)很難立足，中國生產(chǎn)的PVC保鮮膜90%是內(nèi)銷的。然而，隨著國人健康意識的增強(qiáng)，越來越多的人放棄使用PVC保鮮膜，他們希望能有另外一種產(chǎn)品代替PVC保鮮膜。2005年國家質(zhì)檢總局發(fā)布公告，禁止生產(chǎn)銷售含有DEHA或氯乙烯單體含量超標(biāo)的PVC食品保鮮膜，禁止企業(yè)用PVC保鮮膜直接包裝肉食、熟食及油脂食品。國家質(zhì)檢總局和國家標(biāo)準(zhǔn)委共同發(fā)布的國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB10457-2009食品用塑料自粘保鮮膜也于2012年12月1日起正式實(shí)施。 PE是全球用量最大的通用樹脂，價(jià)廉、無毒、安全可靠、不添加任何防腐劑和增塑劑、對人體無害，同時(shí)PE薄膜透水透氣適中，適合食品保鮮，這些特點(diǎn)使得PE迅速在保鮮膜市場發(fā)展壯大，銷售量呈逐年上升的趨勢，相對應(yīng)的，PVC保鮮膜的銷售量則在持續(xù)下滑。本文將著重介紹PE保鮮膜最新的技術(shù)發(fā)展。第一部分 保鮮膜的粘性一、保鮮膜用增粘劑如果要獲得理想的粘性，只靠PE本身是不夠的，因此要加入增粘劑來提升保鮮膜的粘度。目前市場上常用的增粘劑或增粘樹脂有茂金屬LDPE、EVA、超低密度聚乙烯VLDPE、PIB、聚烯烴彈性體POE等，其中最常用、最有效的是PIB。1，聚異丁烯PIBPIB的化學(xué)名稱是聚異丁烯，結(jié)構(gòu)式如下圖。它是一種無色透明的粘稠液體，與聚合物PE不相容，當(dāng)保鮮膜被生產(chǎn)出來之后，PIB會遷移析出到保鮮膜的表面，從而使薄膜產(chǎn)生粘性。 表征薄膜粘性的參數(shù)主要有：搭接粘度和剝離粘度（如下圖）。要想獲得最佳的粘性，就必須使剝離粘度和搭接粘度達(dá)到平衡。 研究表明：剝離粘度和搭接粘度的大小取決于PIB分子量的大??；要想獲得最佳的粘性效果，必須組合不同分子量的PIB一起使用。2，PIB的添加方式由于適用于保鮮膜的PIB在常溫下是無色透明的液體，因此需要用注射泵才能將其加入到擠出機(jī)中，這就常常伴有分散不均勻、滲漏等不良現(xiàn)象。為了解決上述問題，人們將PE與PIB混煉造粒，制成增粘母粒來使用。 法國寶利得增粘母粒產(chǎn)品PW60是以LLDPE為載體，含有60% PIB的增粘母粒，增粘劑PIB是不同分子量的混合物，這樣可以獲得最佳的粘性效果。直接添加（注射液態(tài)PIB）以母粒形式添加需要配有液體加料系統(tǒng)的擠出機(jī)生產(chǎn)線。新的裝置將帶來新的能量消耗，且需要增加操作工。無需特殊設(shè)備，普通吹塑設(shè)備與流涎設(shè)備均可使用。因液態(tài)PIB粘稠使得注射系統(tǒng)準(zhǔn)確計(jì)量難，且易泄露，從而造成薄膜厚度不均，透明度下降，操作環(huán)境惡劣及原料浪費(fèi)。并且還會導(dǎo)致頻繁停車，頻繁清洗生產(chǎn)線，從而導(dǎo)致產(chǎn)量低。母粒呈粒狀，易于計(jì)量、添加，PIB分散性優(yōu)異，停機(jī)次數(shù)減少，廢品率低，可增加擠出機(jī)輸出量1020%；生產(chǎn)環(huán)境干凈、安全。只有低分子量的PIB才能注射進(jìn)料桶中。流涎成型時(shí)煙霧大，易積垢。不同分子量PIB的選用賦予薄膜較好的綜合粘性，即剝離粘性和搭接粘性均衡。機(jī)頭處煙霧少。需要為PIB貯存罐配備加熱裝置，且純PIB不宜長期貯存。可像PE一樣貯存不可同時(shí)添加其它增粘劑可同時(shí)添加其它增粘劑原料成本較低原料成本偏高綜上所述，使用PIB母?？梢再x予薄膜優(yōu)異的粘性效果。二、影響薄膜粘性的因素要想生產(chǎn)出粘性優(yōu)異的保鮮膜，必須弄清影響粘性的因素有哪些。1.原材料的選擇1）盡量選用密度小于0.923g/cm3的PE。密度過高會影響PIB的析出，不利于獲得良好的粘性效果。2）選用不含有任何開口爽滑成分的PE，開口劑和爽滑劑會降低薄膜的粘性。2.成型方式：流延或吹塑和吹塑膜相比，流涎膜由于冷卻輥的作用，其冷卻更為充分，所以具有更低的結(jié)晶度和更多的非晶區(qū)，薄膜透明度更好，PIB析出更容易，相同PIB添加量時(shí)粘性會更好。這也是為什么流涎膜可少加增粘母粒的主要原因。3.薄膜的厚度同樣的PIB添加比例，厚度越厚，增粘劑含量越高，所以短期和長期粘性越好。4.薄膜的結(jié)構(gòu)單層薄膜兩面都具有粘性；而多層薄膜可通過配方設(shè)計(jì)使其單面粘或者雙面粘。5.冷卻速率（吹膜） 如下圖所示，薄膜的冷卻速率越快，粘性也越好，并且冷卻速率快的薄膜粘性隨時(shí)間發(fā)展的速度也越快。這是因?yàn)槔鋮s速率快的薄膜有更低的結(jié)晶度和更多的非晶區(qū)。6. 吹脹比 如下圖所示：吹脹比越大，薄膜的粘性越好，并且吹脹比大的薄膜粘性隨時(shí)間發(fā)展的速度也越快。這是因?yàn)榇蟮拇得洷仁筆E分子結(jié)構(gòu)變得疏松，從而使PIB更易析出。7. 儲存溫度 如下圖所示：薄膜的貯存溫度越高，粘性越好，粘性隨時(shí)間的發(fā)展速度也越快。這是因?yàn)閮Υ鏈囟仍礁?，PIB分子運(yùn)動(dòng)越快，析出就越快。三、保鮮膜推薦配方第二部分保鮮膜的防霧性能一、水霧的形成食品、蔬菜、水果等物品用保鮮膜包好后放入冷藏柜里，因密閉于包裝中的空氣被冷卻，空氣中的水蒸氣不能全部處于氣相狀態(tài)，即空氣為水蒸氣所飽和，水蒸氣在薄膜表面便冷凝為小的分散水滴，從而在薄膜表面形成了水霧。成霧的缺點(diǎn)1.水霧會影響薄膜的透明度，導(dǎo)致不能清晰的看到被包裝的食品。2.影響包裝的美觀程度，導(dǎo)致銷售的下降。3.薄膜表面聚集的水滴會滴落到食物中，使得細(xì)菌增殖快，容易導(dǎo)致食物變質(zhì)甚至腐爛。二、防霧機(jī)理水的表面能為72dyn/cm，PE的表面能為32dyn/cm，二者的表面能不同，所以水滴不能均勻的分散將薄膜濕潤，從而形成了分散的液滴，也就是水霧。加入防霧劑之后，一方面，由于極性不同，防霧劑會析出到薄膜表面，當(dāng)防霧劑遷移到薄膜表面時(shí)，就賦予薄膜表面一定的極性；另一方面，防霧劑溶于水滴中，使水滴的表面張力下降，防霧劑縮小了PE與水表面能之間的差距，最終使兩者的表面能基本相等這樣水滴與薄膜之間的接觸角就會持續(xù)減小直至為零，從而起到防霧的效果。三、防霧劑的種類防霧劑分為內(nèi)添加型和外噴涂型。外噴涂型防霧劑通過噴涂或者浸漬，在薄膜表面形成一層防霧層。它的優(yōu)點(diǎn)是起效快，缺點(diǎn)是起效周期短，容易流失。內(nèi)添加型防霧劑是與樹脂一起加入擠出機(jī)中，生產(chǎn)出薄膜。防霧劑會析出到薄膜表面，起到防霧效果。由于薄膜中的防霧劑可以持續(xù)的析出到薄膜表面，補(bǔ)充薄膜表面損失掉的防霧劑，直至薄膜中的防霧劑全部遷移到薄膜表面，所以內(nèi)添加型防霧劑可以賦予薄膜長效的防霧效果。防霧劑多為非離子型表面活性劑，如：丙三醇酯，聚丙三醇酯，脫水山梨糖醇酯及其乙氧化衍生物等。法國寶利得的防霧產(chǎn)品AFPEGE10是以LDPE為載體、含有10%甘油酯的防霧劑母粒，可以賦予薄膜優(yōu)異的防霧性能，目前正為中國多家保鮮膜及多層阻隔膜生產(chǎn)廠家所采用。四、防霧母粒的用法由于防霧劑通常熔點(diǎn)低，添加量少，不易均勻分散，所以通常以母粒形式添加。推薦防霧劑的添加量為1-3%，但最終的添加量與以下因素有關(guān)：1）與聚合物類型（結(jié)晶、極性等）有關(guān)，非晶型和有極性的聚合物容易獲得更好更長久的防霧效果。2）所需防霧時(shí)效；利用薄膜不同的結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)出防霧效果不同的薄膜。單層：只有遷移到內(nèi)表面的防霧劑起作用；多層：加在內(nèi)表面層或中間層，視防霧時(shí)效的需要。若需獲得長期的防霧效果，可以將中間層作為防霧劑的儲藏層，對表層在使用過程中逐漸流失的防霧劑進(jìn)行補(bǔ)充。3）塑料薄膜的厚度：越厚，防霧效果越久。 4）使用環(huán)境：冷霧還是熱霧？霧氣大小？5）加工方式：流涎還是吹塑？對于多層流涎膜，由于較高的加工溫度（通常都在240度以上）容易導(dǎo)致防霧劑的揮發(fā)和分解，通常選擇分子量較大一些的防霧劑，而以非晶相為主流的流涎膜也為這些大分子的析出提供了可能。與吹膜相比，防霧劑添加量要多一些，且防霧劑多加在芯層（因?yàn)榱飨涯け韺虞^薄且防霧劑在表層易流失，所以防霧效果不明顯）。6）與其它助劑是否“反協(xié)同”。生產(chǎn)保鮮膜時(shí)，由于防霧劑和增粘劑都是靠析出到薄膜有限的表面起作用，所以互相之間會存在“干擾”，應(yīng)該試需要對兩者的比例進(jìn)行調(diào)整。五、關(guān)于增粘母粒PW60和防霧母粒AFPEGE10的食品衛(wèi)生性申明國際規(guī)范：寶利得所有添加劑母粒產(chǎn)品都符合歐盟REACH&ROHS條款，同時(shí)符合美國FDA允許與食品接觸的相關(guān)法規(guī)；符合歐共體EEC相