高性能、多功能性塑料包装材料
高性能、多功能性塑料包装材料正成为热点开发的包装材料,并有许多品种投入了工业化生产,包括高阻隔性、选择透过性、耐热性以及能再封、易开封性等塑料包装材料,其中以高阻隔性、选择透过性和耐热包装材料发展更为迅速。
高阻隔性塑料包装材料
高阻隔性塑料包装材料是随着食品工业发展起来的,它对食品起到了保质、保鲜、保风味以及延长货架寿命的作用。保存食品的技术多种多样,像真空包装、气体置换包装、封入脱氧剂包装、食品干燥包装、无菌充填包装、蒸煮包装、液体热充填包装等,在这些包装技术中许多都要使用塑料包装材料,虽要求其具备多种性能,但重要的一点是都须具备良好的阻隔性。典型的高阻隔性塑料材料及其加工方法有如下六种:
1. 聚偏氯乙烯类材料(PVDC)
PVDC常作为复合材料或单体薄膜材料及共挤薄膜片,是目前大量使用的高阻隔性包装材料。其中PVDC涂覆包装容器的使用值得推介。
PVDC涂覆薄膜或容器是使用聚丙烯(OPP)、聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)等作为基材的,它克服了单纯PVDC材料加工不便、废弃物的含氯量高,燃烧处理污染环境的缺点,而其制品阻隔性与PVDC接近。
2. 尼龙类包装材料
尼龙类包装材料通常使用的是尼龙-6,但是气密性不理想。有一种从间二甲基胺和已二酸缩聚而成的尼龙(MXD6)的气密性比尼龙-6高10倍之多,同时还有良好的透明性和耐穿刺性,主要被用于阻隔性要求很高的食品软包装,材料的卫生性也得到FDA的许可。它作为薄膜的最大特点是阻隔性不随湿度的上升而下降。在欧洲,由于环境保护问题突出,作为PVDC类薄膜的替代产品,MXD6尼龙的使用量很大。
3.乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)
EVOH最突出的特性就是能提供对O2、CO2或N2等气体的高阻隔性,使其在包装中能充分提高保香和保质作用。由于EVOH分子中存在较多的羟基,因而材料亲水和吸湿。当相对湿度大于80%时,其气体透过性会大大增加,这时可将EVOH薄膜与高阻湿性树脂(如聚烯烃材料)复合,则能使EVOH仍保持最高的阻隔性。
EVOH具有非常好的耐油性和耐有机溶剂能力,将EVOH在20℃下浸泡于一般溶剂中一年,增重为零;在乙醇中增重2.3%;在沙拉油中增重为0.1%。EVOH还有非常好的保香性能。它的这些性质使它被优先选做油性食品、食用油等要求高阻隔性能的食品包装材料。EVOH树脂与聚烯烃、尼龙等其它树脂共挤制得的薄膜以及瓶类容器还用于畜产品、医药品、农药等产品的包装。
4. 无机氧化物镀覆薄膜
作为高阻隔性的包装材料被广泛应用的PVDC,由于其废弃物在燃烧处理时会产生HC1而导致环境污染问题,现有被其它包装材料替代的趋势。如用类似真空镀铝的方法,在塑料薄膜表面蒸镀Si0x,被镀薄膜基本也为PET、BOPP、PA等。Si0x镀膜材料的优点为涂层透明性高,且由于蒸镀材料对微波无反射作用,尤其适合于制作需要直接在微波炉中加热的微波食品的包装袋。
5. 塑料包装容器涂无定形碳
这种方法主要用于提高塑料包装瓶的阻隔性。用等离子处理的方法对PET瓶进行处理,可在瓶内涂上厚度为0.1μm高度氢化的无定型碳,从而使瓶体对O2的阻隔性提高30倍,对CO2气体的阻隔性提高7倍。用处理后的PET涂层瓶盛装啤酒,经过6个月CO2气体损失率仅为6%,啤酒口感与玻璃瓶包装的口味无差别。
6. 化学处理改性
表面化学处理是指在塑料制品表面进行化学反应,改变其表面化学性质,通过提高其表面极性等而达到提高阻隔性的目的。表面化学处理的化学反应主要包括磺化、氯磺化、氟化、等离子体处理及渗氮等。如以稀薄的氟气作为吹塑气体进行吹塑,或在产品上用含氟物质进行处理,都可在制品内表面形成一层氟碳层(氟化烃),从而改变了聚烯烃容器的表面极性和表面张力,降低了小分子气体的扩散作用,从而提高其阻隔性。