牛奶包装黑白膜的研究

摘　要:牛奶包装黑白膜是一种实用型、经济型和环保型包装。为了更好地研究应用，本文介绍了牛奶包装黑白膜的材料结构、制备工艺以及国内研究现状，同时指出了今后的研究方向。牛奶包装黑白膜研究将朝着基材选取多样化和多种复合工艺相结合的方向发展。     关键词:黑白膜 材料结构 制备工艺 研究方向
    牛奶包装黑白膜是一种新颖的包装材料，具有独特的避光阻氧功能，同时价格低廉(仅为利乐包的1／5)、运输方便、储存空间小、实用性强 。它在保持牛奶保质期的基础上，大幅度地降低产品包装成本，符合环保要求，避免传统容器包装的缺陷，是目前最接近百姓生活的一种包装彤式。
1 牛奶包装的主要形式
    牛奶是一种极易变质的营养食品，对包装材料的要求很高。目前，国内牛奶包装主要形式是薄膜类包装、纸质类包装、塑料瓶、玻璃瓶。其中，薄膜类包装主要是黑白膜，纸质类包装主要是利乐包。这几类包装的特点见表1。

    近几年，以利乐包为代表的高档牛奶包装在南方增长迅速，而北方和中西部地区则以经济型牛奶包装为主，塑料袋包装占整个液态奶市场的70％。根据美国包装机构的有关资料显示，全球乳品包装的发展趋势主要是：(1)轻量、无菌、绿色包装成为主流；(2)玻璃、金属等大型包装逐步退出市场；(3)超薄塑料包装逐渐被淘汰；(4)轻壁软包装将迅速发展。这种趋势在现有乳品包装市场上已初见端倪，而且在今后的市场发展中将进一步得以验证 。
2 牛奶包装黑白膜的材料结构
    简易牛奶包装膜，一般为单层膜，它是由各种聚乙烯料添加一定比例的白色母料，经吹膜而成。牛奶包装黑白膜主要是采用三层或多层共挤方式，选用LDPE、LLDPE、EVOH、mLLDPE等树脂，配合黑、白母料共挤吹制而成的高性能复合膜。

    目前，主要有以下几种结构形式：
1)3层结构的黑白共挤包装膜，其材料组成为：PE+黑母料／PE+白母料／PE+白母料，见图1。

    内层为热封层，外层为印刷层。热封内层中所添加的黑色母料起到阻挡光线的作用，中间层和外层印刷层添加白母料起到遮盖黑色的作用和阻隔光线的作用。这种包装膜采用超高温瞬时杀菌(UHT)和双氧水(H202)杀菌法，常温下保质期可30天左右。
2)5层结构的黑白共挤包装膜，其材料组成PE+黑母料／粘合树脂／EVOH／粘合树脂／PE+白母料，见图2。

     内外层功能与三层结构黑白膜的功能相同，增加了中间阻隔层。其中，阻隔层可以是PVDC、PAN、EVOH等高阻隔性树脂。因此，这种包装膜属于高阻隔无菌包装。其主要特点：
(1)阻氧性能优异，能有效保证食品安全，同时使长效保鲜牛奶保持浓郁香味；
(2)保质期长达90天，有效增加销售半径；
(3)与铝塑无菌纸包装相比，包材成本优势明显；(4)设备适用性强。一般无菌液体灌装机均可使用。
3)6层结构的黑白共挤包装膜，其材料组成是PE+黑母料／粘合树脂／PVDC／粘合树脂／PE+白母料／PE+白母料，其材料结构见图3。

    这种黑白膜为非对称结构，中间的阻隔层为PVDC树脂。其它三层可按客户对热封牢度要求不同而灵活选择热封在里层或外层，此非对称结构更实用。这种包装膜属于高阻隔性材料，有较长的保质期，常温下可保存9o天左右。

3 牛奶包装黑白膜的制备工艺
    黑白膜的制备方法主要是多层共挤复合和干法复合工艺，实际生产中一般采用多层共挤复合工艺。
3．1 多层共挤复合
    多层共挤复合工艺作为塑料复合薄膜的一种加工方式以其独特的优势已被广泛使用，采用此工艺生产的塑料包装薄膜具有多功能、质量轻、膜壁薄等特点。共挤复合是采用两台或数台挤出机 哿各种不同功能的树脂分别熔融挤出，通过各自的流道在模头内或模头外汇合，再经吹胀、冷却复合在一起。典型的三层共挤复合工艺流程见图4。

多层共挤复合工艺主要有以下特点：
1)能将所需性能的树脂以最小厚度制成薄膜，单层最薄可达2～3μm，可大大地减少昂贵材料的使用。以降低材料的成本；
2)通过不同功能的树脂，采用一道加工工序制成多层多功能的复合薄膜，避免了多道复合生产工序。可降低生产消耗；
3)不同极性的树脂通过改性聚烯烃粘合，生产过程无污染，成品无溶剂残留，是环保型的包装材料；
4)生产相同结构的复合包装材料采用共挤复合工艺比其他复合工艺可以节省30％的生产成本。
3．2 干法复合
    干法复合工艺是生产复合薄膜最常用的方法，它是用溶剂型粘合剂将2种或数种基材复合在一起的工艺。它用印刷的薄膜作第一基材，经过涂胶装置将粘合剂均匀地涂布在第一基材的印刷面上，然后将其通过烘道，使粘合剂中的溶剂挥发掉，再经过复合夹辊在加热加压下与第二基材复合在一起，冷却后卷取即成复合膜卷。复合膜卷还需进一步固化，即进行熟化处理。以达到应有的性能。其工艺流程如下：

1)对基材的适应性广。可用于各种塑料薄膜、铝箔、镀铝薄膜以及纸张的复合，尤其适于同种或异种塑料薄膜的复合；
2)生产效率高。复合速度最高可达250m／min左右，一般为130—150m／min；加工宽度为400—1400ram；
3)使用聚氨酯粘合剂。其粘合强度大，并有良好的耐热性和耐化学药品性，可用作耐高温蒸煮袋等；
4)复合操作简单，只要干燥温度和张力控制适当，就可顺利生产；
5)粘合剂用量大，能源消耗大，其生产成本较高。
4 牛奶包装黑白膜研究现状
    长期以来，我国牛奶包装黑白膜依靠进口。在本世纪初，大连大诺印刷包装有限公司采用三层共挤的方法。选用LDPE和LLDPE配合黑、白母料共混制备牛奶包装黑白膜，并从黑度均匀性、热封性、热粘接性、摩擦系数和印刷油墨的选择等方面研究了黑白膜的性能。
    中国专利CN2462668Y 公开了一种。高阻隔牛奶保鲜复合包装薄膜 ，由聚乙烯的黑白膜内层与高阻隔性的外表层结合而成，内层和外表层是用粘合剂复合的，这种结构不透光、耐蒸煮、对湿气、氧气阻隔性特另』好，适用于牛奶、酸奶等活性杆菌的乳品包装，是一种理想的牛奶包装材料。
    中国专利CN2625319Y【4 中公开了一种。用于液态食品包装的片状材料 ，由塑料薄膜、白牛皮纸和黑白膜塑料薄膜复合压制而成，其层状结构依次为正面塑料薄膜层、白牛皮纸层、中间塑料薄膜层和背面黑白膜塑料薄膜层。在贴近正面塑料薄膜层的牛皮纸层上覆有一层油墨印刷层。由该材料制成的包装盒或包装袋具有防水、密封、遮光、抗压和耐酸等特性，其保鲜效果好、加工制作容易，符合环保要求，适用于包装各种液态食品。
    目前，国内生产牛奶包装黑白膜的厂家有一些。比如生产三层结构黑白膜的厂家有大连大诺包装印刷有限公司、浙江金石包装有限公司、浙江诚信包装材料有限公司、浙江平湖市比例包装材料有限公司、湖南万容包装有限公司等。生产五层结构黑白膜的厂家主要是西安依莱新食品包装有限公司和大连大诺印刷包装有限公司。五层结构黑白膜的生产较少，主要原因在于原材料、设备全部依赖进口和技术难度大而且价格相对较高。六层结构黑白膜仅最近由中外合资邢台威特塑业有限公司开发生产。
5 牛奶包装黑白膜研究方向
    从材料结构设计的角度来分析，牛奶包装黑白膜研究应从以下3个方面进行：
1)在各层功能设计上更趋于灵活。材料结构的设计成多层结构，比如四层或者七层；各层功能重叠。如在印刷层中增加阻隔功能。
2)原材料的选用上多样化。基材选用不仅仅局限于LDPE、LLDPE和HDPE，如选用CPP",PET、PEN、PVDC等树脂，将不同特性材料通过共混改性实现功能的复合。
3)采用均匀设计法优化材料各层配方。均匀设计法被广泛地应用在系统工程中，其最大优点是因素的水平数可以很大，而试验次数又最节省。通过对各层材料配方的均匀设计，可以减少实验次数而获得最佳的效果。
    从制备工艺的角度来考虑，牛奶包装黑白膜研究血从以下方面进行：
加工工艺参数和功能性助剂对牛奶包装黑白膜性能的影
响；
采用共挤复合、干法复合等多种复合方式相结合。
6 结语
     目前，我国牛奶包装黑白膜的研究还处于初级阶段，没有成熟的理论指导，缺少自主知识产权的产品。因此。需要更多的研究者加入研究的行列，推动牛奶包装黑白膜的进一步发展。