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高性能氣調(diào)保鮮包裝用CPP熱封膜的研制

2011-11-30 00:40:18林淵智陳文韜史鳳煙
中國塑料 2011年10期
關(guān)鍵詞:霧度氣調(diào)透明度

林淵智,陳文韜,陳 盛,史鳳煙

(1.福建師范大學福清分校,福建 福清350300;2.福州佳通第一塑料有限公司,福建 福州350014)

高性能氣調(diào)保鮮包裝用CPP熱封膜的研制

林淵智1,陳文韜1,陳 盛1,史鳳煙2

(1.福建師范大學福清分校,福建 福清350300;2.福州佳通第一塑料有限公司,福建 福州350014)

采用低熔點材料如聚烯烴彈性體(POE)、聚烯烴塑性體(POP)、茂金屬聚乙烯(mPE)與三元共聚聚丙烯(PP)共混作為熱封層,并添加適量的爽滑劑克服薄膜發(fā)黏的問題,采用三層共擠流延法制備了高性能氣調(diào)保鮮用流延聚丙烯(CPP)熱封膜。結(jié)果表明,采用POE-868作為低溫熱封材料時,與三元共聚PP的相容性較好,增韌效果明顯;添加12份POE-868和2份爽滑劑,熔體溫度控制在245~255℃,冷卻輥溫度控制在22℃,制備的CPP薄膜的各項性能均符合指標要求,其始封溫度低于102℃。

聚丙烯;熱封膜;流延;氣調(diào)包裝;聚烯烴彈性體;熱封溫度

0 前言

氣調(diào)保鮮包裝國外又稱 MAP或CAP[1],國內(nèi)稱氣調(diào)包裝或置換氣體包裝、充氣包裝。目前我國法式面包、蛋黃派、膨化食品等都采用氣調(diào)保鮮包裝。包裝密封材料是氣調(diào)包裝能否成功的關(guān)鍵,同時還會影響包裝的效率,通常使用PE、CPP兩大類薄膜作為氣調(diào)包裝熱封膜。與PE熱封膜相比,CPP熱封膜具有透明度高、易熱封及熱封強度高的優(yōu)點,缺點是始封溫度比PE熱封膜高、低溫韌性差、低溫下易破包、漏氣。

用于生產(chǎn)CPP熱封膜的PP主要為二元共聚PP和三元共聚PP,二元共聚PP的熱封溫度較高,約為135℃,如上海石油化工股份有限公司的F800E、韓國現(xiàn)代石油化學公司的R3400等;三元共聚PP的始封溫度為108℃,116℃就可達到8N/15mm的熱封強度,是目前熱封溫度最低的PP熱封材料,如韓國湖南石化公司的750R、新加坡聚烯烴私營公司的FL7632;較成熟的國產(chǎn)的三元共聚PP只有上海石油化工股份有限公司的F800EPS,其熱封溫度比750R要高近5℃,穩(wěn)定性也較差。因此,要得到熱封溫度更低的PP材料只能通過共混改性才能實現(xiàn)。近年來,DOW化學公司推出的聚烯烴塑性體和EXXSON、日本三井化學公司推出的聚烯烴彈性體具有很低的熔點和軟化點,與PP共混可以降低其熱封溫度[2],增加韌性,同時不改變透明度[3]。

本文通過篩選適當?shù)牡蜏責岱獠牧吓c750R共混,同時添加適當?shù)乃瑒┛朔椥泽w發(fā)黏、不爽滑的特性,采用三層共擠流延設備生產(chǎn)出韌性好、超低始封溫度、熱封強度高的氣調(diào)包裝用PP熱封膜,解決了普通PP熱封膜在快速充氣包裝時因熱封強度低而產(chǎn)生漏氣的缺點,滿足了高速包裝的市場需求。

1 實驗部分

1.1 主要原料

均聚PP,F(xiàn)C801,上海石油化工股份有限公司;

共聚PP,750R,韓國湖南石化公司;

爽滑劑,KQPP102A,成都科輝高分子技術(shù)工程有限公司;

POE,DF740,日本三井化學公司;

POE,868,上海和氏璧化工有限公司;

POP,AFFINITY 1850,美國DOW化學公司;

mPE,3518CB,美國??松梨诨び邢薰?。

1.2 主要設備及儀器

三層共擠流延機,2.2m,美國Battenfeld公司;

分切機,SR2.3,德國康普公司;

透光率-霧度測定儀,WGT-S,上海精密科學儀器有限公司;

熱封試驗儀,HST-H3,濟南蘭光機電技術(shù)有限公司;

智能拉力試驗機,XLW(PC),濟南蘭光機電技術(shù)有限公司;

落鏢沖擊試驗機,G-500,意大利 ACQUATI GIUSEPPE公司;

摩擦因數(shù)測試儀,SN.91214802,意大利 ATS FAAR公司。

1.3 試樣制備

采用三層共擠流延法成型,薄膜厚度控制在38μm,A層和B層為均聚PP,C層為三元共聚PP、低溫熱封材料及適量的爽滑劑,低溫熱封材料的添加量為12份(質(zhì)量份數(shù),下同),工藝流程為:低溫熱封材料、三元共聚PP、爽滑劑→計量→擠出塑化→分流器→模頭→流延冷卻成型→測厚→電暈處理→切邊收卷→時效定型→分切→檢驗→得到CPP熱封膜。

1.4 性能測試與結(jié)構(gòu)表征

透光率和霧度按GB/T 2410—1980進行測試;

拉伸強度和斷裂伸長率按GB/T 1040.3—2006進行測試,拉伸速度為(500±50)mm/min,采用Ⅳ型試樣,長度為160mm,寬度為15mm,標距為50mm;

落鏢沖擊性能按GB/T 9639.1—2008進行測試;

摩擦因數(shù)按GB/T 10006—1988進行測試;

始封溫度和熱封強度參照Q/FGTS 011—2011進行測試:裁剪縱向300mm、橫向200mm的薄膜,縱向?qū)φ?,離邊折約2mm處熱封,壓力為1kg/cm2,熱停留時間為1s,形成縱向25mm、橫向200mm的熱封區(qū)域,按橫向?qū)挾?5mm依次縱向裁切,取中間的5條試樣,分別夾持于拉力機上下夾具上,封口位于上下夾具的中位,標距50mm,試驗速度為(300±20)mm/min,讀取試樣斷裂時最大載荷。設定熱封溫度為116℃,5條試樣最大載荷的平均值(F)就是薄膜的熱封強度;如果5條試樣在某一溫度下的F均大于0.50N/15mm,判定此溫度為始封溫度。

2 結(jié)果與討論

2.1 低溫熱封材料的篩選

從表1可以看出,在C層中添加12份的4種低溫熱封材料時,CPP薄膜的始封溫度都可以降到102℃,熱封強度都比純?nèi)簿跴P高,都能作為降低PP熱封溫度的改性材料。但POP、mPE會降低CPP薄膜的透明度,增加其霧度,POE-740和POE-868均能提高CPP薄膜的透明度。這是不同的低溫熱封材料與三元共聚PP的相容性不同造成的,POP、mPE與三元共聚PP的相容性差,所以透明度差,POE與三元共聚PP的相容性好,所以透明度高。為了生產(chǎn)高透明CPP薄膜,選擇POE-740和POE-868作為與三元共聚PP共混的低溫熱封材料。

表1 低溫熱封材料對CPP薄膜性能的影響Tab.1 Effect of low-temperature heat-sealing materials on properties of CPP films

2.2 POE含量對CPP薄膜韌性的影響

從表2可以看出,POE在添加量較少時,落鏢沖擊質(zhì)量較小,其增韌效果不明顯;當POE的添加量達到12份時,CPP薄膜的落鏢沖擊質(zhì)量顯著增大,其增韌效果最佳。綜合考慮,選擇POE-868作為低溫熱封材料。

2.3 爽滑劑含量對CPP薄膜表面摩擦因數(shù)的影響

C層加入低溫熱封材料POE-868后,會引起薄膜發(fā)黏,表面摩擦因數(shù)增大,無法適應自動包裝。從表3可以看出,采用添加爽滑劑的方法可以克服因加入POE引起的薄膜發(fā)黏問題,爽滑劑的添加量小于1份時作用不明顯,添加量在1.5份以上可以滿足摩擦因數(shù)小于0.3的要求。

表2 POE含量對CPP薄膜落鏢沖擊質(zhì)量的影響Tab.2 Effect of content of POE on dart impact strength of CPP films

表3 爽滑劑含量對CPP薄膜摩擦因數(shù)的影響Tab.3 Effect of content of antiblock additives on friction coefficient of CPP films

2.4 熔體溫度對CPP薄膜性能的影響

從表4可以看出,隨著熔體溫度的升高,CPP薄膜的透明度提高,霧度降低,沖擊強度提高;當熔體溫度上升到255℃后,溫度繼續(xù)增加,透明度和霧度不再變化,但薄膜的沖擊強度下降很快。所以熔體溫度以245~255℃為宜。

表4 熔體溫度對CPP薄膜性能的影響Tab.4 Effect of melting temperature on properties of CPP films

2.5 冷卻輥溫度對CPP薄膜性能的影響

從表5可以看出,隨著冷卻輥溫度的升高,CPP薄膜的透明度降低,霧度增大,沖擊強度緩慢下降;當冷卻輥溫度為34℃時,CPP薄膜的結(jié)晶度大幅提高,霧度增大,膜變脆,所以冷卻輥溫度應控制在28℃以下。

表5 冷卻輥溫度對CPP薄膜性能的影響Tab.5 Effect of cooling roll temperature on properties of CPP films

2.6 薄膜的綜合性能

A、B層為均聚PP,C層為三元共聚PP750R、12份POE-868、2.0 份 爽 滑 劑,熔 體 溫 度 控 制 在 245~255℃,冷卻輥溫度控制在22℃,制備的CPP薄膜的綜合性能如表6所示。從表6可以看出,通過三層共擠生產(chǎn)的高性能氣調(diào)保鮮包裝CPP薄膜的各項性能均符合指標要求。

表6 CPP薄膜的物理和力學性能Tab.6 Physical and mechanical properties of CPP films

3 結(jié)論

(1)POE-740、POE-868、POP、mPE都可以降低三元共聚PP的熱封溫度,但POE-740、POE-868可以提高CPP薄膜的表面光澤度和透明度,而POP、mPE會影響薄膜的透明度;

(2)A、B層為均聚PP,C層為三元共聚PP750R、2.0份爽滑劑、12份POE-868,熔體溫度控制在245~255℃,冷卻輥溫度控制在22℃,通過三層共擠生產(chǎn)的高性能氣調(diào)保鮮包裝用CPP熱封膜滿足各項性能指標的要求。

[1] 章建浩.食品包裝學[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2009:198-210.

[2] 金日光,華幼卿.高分子物理[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006:213-219.

[3] 林淵智,王麗蕊.一種耐低溫、高透明度、可里印CPP包裝膜:中國,201010141198.7[P].2010-08-11.

Development of CPP Heat-sealing Film for Modified Atmosphere Packaging

LIN Yuanzhi1,CHEN Wentao1,CHEN Sheng1,SHI Fengyan2
(1.Fuqing Branch of Fujian Normal University,F(xiàn)uqing 350300,China;2.Fuzhou GT No.1Plastic Co,Ltd,F(xiàn)uzhou 350014,China)

Polyolefin elastomer(POE),polyolefin plastomer,metallocene polyethylene blended with polypropylene terpolymer as low-temperature heat-sealing layer,heat sealing polypropylene casting films for modified atmosphere packaging were prepared via three-layer co-extrusion casting technology.It showed that the properties of obtained films met the requirements,and their heat sealing temperature was under 102℃,while the heat-sealing layer was composed of polypropylene terpolymer blended with 12phr POE-868and 2phr anti-blocking slip additive,melting temperature was controlled between 245℃and 255℃,and cooling roll temperature was 22℃.

polypropylene;heat-sealing film;casting;modified atmosphere packaging;polyolefin elastomer;heat-sealing temperature

TQ325.1+4

B

1001-9278(2011)10-0069-03

2011-08-01

福建省福州市科技計劃項目(2010-G-114)

聯(lián)系人,yuanzhi@pub6.fz.fj.cn

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