食盐包装袋用塑料薄膜的处理及性能检测

    摘要：本文就各种食盐包装袋用塑料薄膜的防潮性、透气性、热封性、拉伸强度及油墨在薄膜上的附着牢度进行比较，旨在为选择合适的塑料膜提供参考，并讨论了表面处理的原理、方法和检测方法。

    1前言

    随着我国人民生活水平的提高，国家强制居民食用加碘食盐，对食盐的制作和包装都提出了相应的要求。由于食盐的包装袋属食品包装，因此卫生要求较高，一般选用无毒或低毒的PE、PET、PP和PVC（只作外层的复合膜）膜，下面分别叙述它们的特性。

    2塑料薄膜性能对比

    2.1聚乙烯（PE）薄膜

    PE膜的透气性较大，且随密度的增加，其透气性是下降的。PE膜具有防潮性，透湿性小。

    聚乙烯薄膜（PE）根据制造方法与控制手段的不同，可制造出低密度、中密度、高密度的聚乙烯与交联聚乙烯等不同性能的产品。

    （1）低密度聚乙烯（LDPE）。其密度约为0.92g/cm3左右。低密度聚乙烯薄膜的透明度与热封性好，能防水、防潮；抗张强度低，拉伸伸长率大，容易发皱，0.03mm以下的薄膜，张力控制宜小，并且各处张力要恒定，特别是受热时更易变形，造成套色困难。因此干燥时，薄膜表面温度不要过高（在55℃以内）。按成膜工艺的不同，可分为吹塑薄膜（IPE）、流涎薄膜（CPE）、低发泡薄膜等几种。IPE薄膜的抗张强度和开口性比CPE薄膜好，采用正面印刷，可作食品袋、服装袋等；CPE薄膜厚度均匀，表面光泽度、透明度和热封性比IPE好，可正反面印刷，但生产成本高；CPE薄膜主要用作复合袋的内层以及化妆品、酱菜和糕点的包装；低发泡薄膜装饰性好，质地厚实，不易拉伸变形，采用正面印刷，用作年画、商标和手拎袋等。

    （2）中密度聚乙烯（MDPE）。它的密度约在0.93～0.94g/cm3,性能介于高密度与低密度聚乙烯之间。

    ⑶高密度聚乙烯（HDPE）。密度在0.94～0.965g/cm3。高密度聚乙烯薄膜的耐热性、机械强度比低密度聚乙烯薄膜好，拉伸伸长率小，薄膜厚度一般在0.03mm以上，但透明度差。采用正面印刷，主要用作背心袋、垃圾袋和内衬袋等。

    ⑷交联聚乙烯（CLPE）。由于它较其它的聚乙烯产品有更高的耐热性、拉伸强度、热收缩率和阻隔性，其用途在进一步的扩大，目前大多用作热收缩包装薄膜用。

    一般来说，随着密度的上升，机械性能和阻隔性能会相应提高，耐热性也好。同一密度的聚乙烯，由于成膜工艺的不同，它们之间也有不同的性能。这是因为流涎法能快速冷却，结晶度低，透明度较高，浊度小，但分子排列更趋无规则状态，所以阻隔性较小，即透过率较大，延伸率较低，抗撕裂性差。

    2.2聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）薄膜

    双向拉伸的聚酯薄膜（PET）具有极高的机械强度和刚性，非常挺刮；耐热性好、透明度高、光泽好、耐药性好；水汽和氧气透过性小，具有良好的保香性，这是其它塑料薄膜不可比拟的。另外其表面能较低，印刷前需要作表面处理，而且不易拉伸变形，印刷操作性好，张力控制的要求比聚乙烯薄膜低，但热封性差，用作蒸煮袋，化妆品包装袋等。

    聚酯薄膜（PET）的绝缘性极好，在印刷过程中极易产生静电而不易消失，严重时会出现薄膜吸附在辊筒上而不能进行印刷的情况，因此在高速印刷时，必须设置静电消除设备。聚酯薄膜（PET）的干燥温度可设置得较高，但它的表面温度不要超过85℃。收卷时，薄膜应充分冷却，使其降至室温，以防油墨粘连。

    2.3聚丙烯（PP）薄膜

    聚丙烯薄膜（PP）的透明度、耐热性和印刷操作性优于聚乙烯薄膜（PE），它的油墨附着性也差，印刷前需要进行表面处理来改善油墨的附着力，表面处理的临界表面张力控制在40～44mN/m为宜。

    BOPP薄膜的拉伸变形小，不易发皱，印刷操作性好，透明度和光泽很好，阻湿性优异，但热封性、抗撕裂性差；CPP薄膜的热封性好，但印刷时易拉伸变形，故张力控制值要比BOPP低，可作糖果纸、复合材料的热封层；IPP薄膜的拉伸变形和热封性介于BOPP薄膜与CPP薄膜之间，透明度和光泽好，但厚度均匀性比BOPP和CPP差。适于正面印刷，可作纺织品的包装。

    2.4聚氯乙烯（PVC）薄膜

    聚氯乙烯薄膜（PVC）的透明性、光泽度和印刷适性好，印刷前一般不需要进行表面处理，对油墨的附着力也很好，其缺点是耐热、耐寒性差，有毒，作食品包装时要注意它的安全卫生性。根据增塑剂用量的不同，PVC薄膜可分硬质、半硬质和软质三类，其性能略有不同。

    软质聚氯乙烯薄膜含有大量的增塑剂，这些增塑剂会析出进入印墨层，产生变色、粘连和油墨迁移的故障，而且极易拉伸变形，产生皱褶，引起套印不准，因此张力控制宜轻。此外它受热后更易伸长，给印刷操作带来困难。软质PVC薄膜在足够薄时，具有很好的自粘性，常用于果蔬包装。

    从表1可看出，综合考虑盐包对拉伸强度、防潮性、热封性和抗冲击强度的要求，以CPP和HDPE作为包装内膜比较好，它既有较好的热封性，又能提供足够的强度和防潮性。用作外膜，强度大、防潮性和伸长率低的PET和OPP较好，考虑到价格因素，PVC也是包装外膜的可用膜。

    3薄膜的表面处理方法及检测方法

    3.1薄膜的表面处理方法

    大多数塑料薄膜（如聚烯烃薄膜）属非极性聚合物，表面张力较低，一般在29～30mN/m，从理论上讲，若某物体的表面张力低于33mN/m，目前已知的油墨与粘合剂都无法在上面附着牢固，因此要对其表面进行电晕法处理。其处理原理是在处理设备上施加高频、高压电，使其产生高频、高压放电，产生细小密集的紫蓝色火花。空气电离后产生的各种离子在强电场的作用下，加速并冲击处理装置内的塑料薄膜。这些等离子粒子能量一般在几电子伏特到几十电子伏特，与塑料分子的化学键能相近，因而能诱发塑料表面分子的化学键断裂而降解，增加表面粗糙度和表面积。放电时还会产生大量的臭氧，臭氧是一种强氧化剂，能使塑料分子氧化，产生羰基与过氧化物等极性较强的基团，从而提高了其表面能。

    电晕处理的优点如下：

    处理材料的范围广，可用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯氟类塑料，以及各种相应的共聚物；处理时间短，速度快，可在生产线上进行处理；操作简单，易于控制；电晕处理只涉及塑料表面极浅的范围，一般只有纳米数量级，基本不影响塑料的机械性能；无废液排放，基本不污染环境。

    电晕处理广泛用于薄膜印刷、涂布和复合前的表面处理，以及厚度小于0.6mm片材的表面处理。

    薄膜的处理程度直接影响后加工的质量，必须严格加以控制。若处理程度不够，薄膜的表面润湿性没有明显改善，会出现油墨的附着力差等问题。反之，若处理程度过头，会出现薄膜表层老化，光泽变差，表面分子交联过多，热封性变差，薄膜易粘连（特别是在夏季高温天），出现分切困难，使用时难以分开等毛病。总之，在满足后加工要求前提下，应防止处理过度。实际操作上常用临界表面张力测试法来进行检测。不同的薄膜印刷、复合所需的临界张力见表2。

    处理效果会随时间延长呈指数规律消退，如图1。消退速度与存放环境温度、原料牌号与薄膜厚度等因素有关。存放环境温度越高，消退速度越快，并且越彻底。例如在20℃以下环境温度中存放，聚乙烯薄膜的临界表面张力在38～42mN/m，一般能保持一个月，甚至半年；如果环境温度提高到36℃以上，不管原薄膜处理程度有多深，一个月后，将会退到38mN/m以下。处理完后，最好在一个月内用完，否则，印刷或复合效果会明显下降。

    3.2处理效果的检测方法

    ⑴临界表面张力法检测。它是将乙二醇乙醚（表面张力30mN/m）和甲酰胺（表面张力57mN/m）混合，就可得到表面张力30～57mN/m的一系列测试液。预先估计出薄膜的表面张力值，然后在其表面涂布相同张力值的测试液，每次的涂布面积约为40×15mm2，涂布要在0.5s内完成。如果涂布的液膜保持2s以上不破裂时，再用表面张力高的测试液测试；如果液膜在2s内破裂成许多小液滴，则改用表面张力较小的测试液测试，如图2所示。若测试的临界表面张力小于36mN/m，说明处理质量不好，需重新处理。

    ⑵胶带粘揭法。用胶粘带粘贴在印刷过的薄膜上，用手指将其压平，使之与薄膜紧密贴合，然后，将薄膜慢慢揭起，观看印墨被胶粘带粘起的情况。如果印墨的剥离率小于1%，可认为处理质量好；印墨的剥离率在1～10%之间，可认为处理质量欠佳；印墨的剥离率大于10%，处理质量差，需重新处理。

    4结论

    综合考虑盐包的要求，以CPP和HDPE作为包装内膜为佳；外包装膜应选用PET和OPP。考虑到价格因素，PVC也是盐包外膜较好的选择。PE、PP、PET、甚至包括PVC作为印刷和复合膜都要进行表面处理，要求印刷膜的表面临界张力达到40～44mN/m，以满足油墨附着牢度的要求；复合膜的表面张力达到44～48mN/m，从而保证足够的复合牢度。