耐热性包装膜片生产及应用分析

   根据日本工业标准JISZ1707-1975中食品包装用塑料薄膜制成小袋，注入 40 ℃ 的饱和食盐水溶液，密封后，在规定的温度和时间内进行处理，然后观察小袋是否变形，复合物是否有脱层，热封部是否有剥离，以此来判定耐热性，耐热性共分1 —6级，其温度和时间是120℃/60秒、110℃/60秒、100℃/60秒、100℃/30秒、90℃ / 30秒和70℃/30秒。但是，这种分类方法还是太狭窄了，最高温度仅120℃，时间也仅仅是60秒，而为了能满足目前对各种烹调食品的包装，这点温度还是太低了一些，例如：现在广泛使用微波炉加热杀菌的烹调食品包装，至少要150 ℃的温度，才能满足包装的要求，这就不能不使用一些有高强度、熔点在200 ℃以上的各种工程塑料来作包装材料。(信号已经发出 罕见牛市抓罕见牛股)
    食品包装用耐热性材料的发展是与电炉和微波炉在家庭中的普及分不开的，耐热性包材中，有硬质容器和软质容器两大类，耐热性的硬质容器有玻璃瓶、纸及纸杯、耐热性塑料容器。软质制品是复合软包装膜。塑料是一种所谓诱电体，即：绝缘体，它有良好的电磁波透过性。而微波是一种波长处于红外线和收音机、电视机波长之间的一种电磁波，微波进入包装了的食品中后，使极性分子发生感应下的高频振动，从而产生热量。使用微波来杀菌和烹饪的优点是：(1) 可以自动控制微波炉杀菌和加热的温度；(2)加热的速度快，它由电磁波直接幅射入食品内部，无须热量由外界传导入内，因而速度快；(3)微波加热食品内外均匀一致，没有温差； (4)只要在包装容器上不使用导体，如：金属一类的容器， 就可使用微波来杀菌或烹调食品，包装生鲜的加放了调味品的食品，可直接在微波炉中加热烹饪，烹饪后无须启封就可放到桌子上供食用，十分方便。因而近年来，这种包装十分普遍，各种耐热性塑料的玻璃化温度和熔点表示在表1中。(剖析主流资金真实目的，发现最佳获利机会！)

    表1  各种耐热性塑料的玻璃化温度和溶点


        耐热区分                        聚合物          Tg,℃    Tf,5℃
    1.连续使用温度100-150℃ 非结晶型    聚碳酸酯(PC)      150         
                                        改性聚苯醚             80-160
                            结晶型      聚甲醛(POM)       -56       180
                                        PBT                22       224
                                        尼龙66             50       260
                                        PET                70       260
    2.连续使用温度大于150℃ 非结晶型    聚砜(PS)          189         
                                        聚芳酯(PAR)       190         
                                        聚亚酰胺醚        217         
                                        聚砜醚            225         
                                        聚酰胺亚酰胺      260         
                            结晶型      聚苯硫             85       285
                                        聚醚醚酮          143       234
                                        热塑性氟塑料            173-327
                                        液晶聚合物              193-450

    表2  耐热性塑料薄膜的性能
    项目                     PS      PES      PEI  U聚合物
    密度g/cm3              1.24     1.37     1.27     1.21
    拉伸断裂强度N/mm2      78.4     88.2    107.8     78.4
    伸长率,%                140      180      100      100
    Tg℃                    190      230      216      175
    150℃下热收缩率,%       0.6      0.1      0.1      0.1
    耐有机溶剂性             弱       弱       良       良
    耐酸性                   优       优       优       良
    耐碱性                   优       优       良       弱
    击穿电压,KV/mm          300      260      240      160
    体电阻率,Ω.cm     2×10(17)  10(17)   10(17)   10(15)
    项目                       PC       PEEK
    密度g/cm3                1.20        130
    拉伸断裂强度N/mm2        78.4      127.4
    伸长率,%                  100        100
    Tg℃                      145        143
    150℃下热收缩率,%                       
    耐有机溶剂性               弱         优
    耐酸性                     优         优
    耐碱性                     弱         优
    击穿电压,KV/mm            350        240
    体电阻率,Ω.cm      2×10(17)  2×10(17)

    注：PS是聚砜，PEI是聚亚酰胺醚，U聚合物是聚芳酯，PC是聚碳酸，PEEK是聚醚醚酮。目前微波炉用的食品包装材料主要是聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE)、PBT、PC等，可以是单层的片材(采用挤出流涎法生产)， 经真空热成型成为碗、碟、杯、盘等形状的容器，经各种消毒方法消毒后，在无菌室中，用无菌消毒了的食品充填密封后包装供市。其盖材可以是材质同底基相同的，也可以是与底层有良好热封性的同底基有相容性的热熔胶层，顾客购买这种包材包装的生鲜食品，可以拆封后烹调，也可直接在微波炉上加热烹饪后食用。

    微波炉专用包材还可以是耐热的苯乙烯发泡片材同耐热薄膜的复合材料，这种复合材料的热变形温度为130℃， 使用共聚丙烯为发泡聚苯乙烯的复合用热封层材料。美国通用电器公司生产PPO/PS低发泡片材组成的复合容器，可耐热160℃、 聚苯醚(PPO)同聚苯乙烯低发泡复合片材可以共挤出低发泡方法一步生产出来，也可以分别挤出低发泡片材后，经干式复合的方法复合出来，然后经真空热成型而成杯、盘、碟状包装食品。美国Amoco公司生产的EPS/ 无定形尼龙共挤出复合薄膜片材，具有良好的耐热性。美国GE公司还生产耐热PC片材，可耐热140.6℃， 我国四川绵阳一家化工塑料厂使用国产设备挤出压光工艺生产各种规格的PC片材，用于微波食品包装，有良好的销路。美国Mulinix公司生产APET/CPET共挤出片材用于微波炉食品包装，APET是无定形聚酯，而CPET是结晶型PET。

    电热炉和微波炉兼用的包装容器有结晶聚酯托盘(CPET)，在美国使用已十分普遍。最近美国GE公司向市场上推出商品名为Micon的聚亚酰胺醚/聚对苯二甲酸碳酸酯/聚亚酰胺醚三层二种共聚片材，经真空吸塑成托盘后，用于烹调食品包装， 受到欢迎。这种托盘能经受230℃的高温，又能耐-40℃的低温，特别适宜于外面使用热收缩薄膜的收缩包装冷冻保存，超市销售后，可在微波炉或电炉中加热烹调后食用。

    日本タツパゥヱァ公司使用美国Darco公司生产的xydar牌号的液晶聚合物，生产出一种商品名ゥルトラZ1的托盘，耐热可达260℃，耐寒可达-40℃，尤其适用于肉食品包装。

    氟塑料中除聚四氟乙烯采用切削法成膜外，其余均可采用挤出吹膜法或挤出流涎法来生产薄膜。这些氟塑料薄膜的共同特点是：(1)薄膜透明性好，光滑， 摩擦系数很低；(2)使用温度范围广，最低可达－200℃，最高可达260℃；(3)氟塑料薄膜表面能低，不能或很难用胶粘剂粘结，也不粘灰尘、油污；(4) 大部分氟塑料薄膜的阻气性比较好；(5)耐日光，可透过紫外光。由于耐氏温耐高温，特别适宜于油性食品、脂肪含量多的食品、需要烹调的耐高温的食品包装材料。

    聚四氟乙烯薄膜的生产方法是使用烧结方法生产成圆柱形型材，然后在车床上切削成薄膜，经压延拉伸定向而成薄膜。

    表3是几种氟塑料薄膜的性能。

    耐热性包装薄膜随着我国电阻加热炉和微波炉的普及一定会愈来愈受到重视和发展，它将是我国超市中一个重要的商品品种。

    表3  几种氟塑料薄膜的性能

    项目                              PTFE        PCTFE        PVF   
    密度,g/cm3                      2.0-2.1    2.08-2.15    1.38-1.57
    拉伸强度,Mpa                    10.3-31.0  34.4-68.9    48.2-124.1
    伸长率,%                        100-350    50-150       115-250   
    吸水率,%                        无         无           〈0. 5   
    透湿性,g.mil/645cm2             0.32-0.64  0.025-0.055   3.24     
    透气性,cc.mil/645cm3 d.latm                                       
    CO2                             16-40      11.1          1670     
    H2                              220-330    58            2200     
    O2                              7-15       3             750      
    N2                              2.5        0.25          320      
    耐热性,℃                       260        121-148.8     104.4-260
    耐寒性,℃                       -218       -160          -73.3   
    热变形温度,℃                              232.2-260     204.4-260
    项目                             FEP           ETFE     
    密度,g/cm3                      2.15         1.70      
    拉伸强度,Mpa                    17.2—20.6   48.2—55.1
    伸长率,%                        300          300        
    吸水率,%                        〈0.01      〈0.02      
    透湿性,g.mil/645cm2              0.4         0.04      
    透气性,cc.mil/645cm3 d.latm                             
    C02                              250         110        
    H2                                                      
    O2                               100         25         
    N2                               30          10         
    耐热性,℃                                    148.8-204.4
    耐寒性,℃                        -253.8                 
    热变形温度,℃                    282.2-371   273.5      

    第十四讲问题及解答

    (一)是否可以用EVA薄膜来包装衣服？

    衣服包装薄膜大部分使用透明性很好的可热封BOPP薄膜，采用无缝热封制袋，这样制成服装口袋，美观漂亮，并且可以清楚看到服装款式、做工的精细与否，为了便于开启，一般使用不干胶或凹凸扣作封口，可任意开启和再封闭。使用EVA 薄膜，柔软性比BOPP薄膜好，但挺度不如BOPP，透明性也略比BOPP差，如果要求不是太高，当然也可以用EVA来代替可热封BOPP薄膜。不过价格上恐怕EVA未必比可热封 BOPP便宜，因为EVA粒子价格贵，目前为1万元/吨。

    (二)废旧SBS料，如何再生利用?

    可以添加SBS的增塑剂环已烷并添加新的SBS粒料后重新加工成型。

    (三)使用表印油墨在铝箔上印刷，印刷后牢度很好，但在100℃下蒸煮30min后发生油墨脱落，如何解决?(聚酰胺表印油墨)

    这说明这种聚酰胺表印油墨同铝箔的耐高温蒸煮性不好。可以使用耐高温蒸煮的复合油墨在BOPET薄膜上反印刷后，再同铝箔复合(干式复合) 生产高温蒸煮袋进行包装。也可以使用“中国塑料制品配方大全”一书中介绍的硅烷偶联剂交联的双组份丙烯酸酯高温蒸煮表印油墨来代替单组份的尼龙油墨，可以有良好的耐高温蒸煮性，100℃30min后不发生脱落。

    (四)单层液体包装牛奶袋100℃30min杀菌，破袋多，为什么?

    100℃30min的高温蒸煮袋必须抽真空包装，否则，袋内空气随着蒸煮温度的上升，气体体积大幅度增加，袋内压力成十多倍的提高，塑料口袋是承受不了很高压力的，当然会破袋。一般而言，这种简易牛奶包装袋，应当是在85℃30min 杀菌，称为巴氏杀菌，然后塑料片材使用双氧水或双氧水+ 紫外光杀菌后于无菌室中进行无菌包装才较佳。这种巴氏杀菌的牛乳只能在浅冷下销售1—2天，时间不宜过长。因为巴氏杀菌仅消灭致病菌，牛奶中的霉菌、酵母菌还大量存在，常温下会繁殖而使牛乳变质。

    (五)现在的榨菜袋结构是BOPP/反印刷/PU胶/VMALCPP，常发生反印刷油墨同PU 胶粘在一起而发生脱层，为什么?如何解决?

    当BOPP上反印刷以后，上胶时，胶中溶剂是醋酸乙酯，而醋酸乙酯是反印刷油墨极佳溶剂，胶同油墨一接触，胶中的溶剂就把油墨溶解开了，油墨同BOPP之间的附着力，因胶中溶剂的溶解而大大削弱，因而容易剥离开来。为了减少这种现象，可以采用反过来复合的工艺方法来干式复合，由于胶粘剂涂布在VMAL的CPP薄膜上，在复合辊上复合时，溶剂醋酸乙酯已经在60—90℃的烘道中挥发掉，因此就不会被胶剥离下来了。