复合包装材料

复合包装材料

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定义

复合材料是两种或两种以上材料,经过一次或多次复合工艺而组合在一起,从而构成一定功能的复合材料。一般可分为基层、功能层和热封层。基层主要起美观、印刷、阻湿等作用。如BOPP、BOPET、BOPA、MT、KOP、KPET等;功能层主要起阻隔、避光等作用,如VMPET、AL、EVOH、PVDC等;热封层与包装物品直接接触,起适应性、耐渗透性、良好的热封性,以及透明性、开日性等功能,如LDPE、LLDPE、MLLDPE、CPP、VMCPP、EVA、EAA、E-MAA、EMA、EBA等。以下就复合软包装材料的内层材料开发、发展与现状作一点简述。

选择原则

因为复合包装材料所牵涉的原材料种类较多,性质各异,哪些材料可以结合,或不能结合,用什么东西黏合等,问题比较多而复杂,所以必须对它们精心选择,方能获得理想的效果。选择的原则是:

(1)明确包装的对象和要求;

(2)选用合适的包装原材料和加工方法;

(3)采用恰当的粘合剂或层合原料。

应用

对于短期流通和消费的酸奶,可以使用塑料包装材料进行包装。常用于酸奶包装的塑料材料包括单体塑料材料和多层塑料复合材料(如多层复合聚乙烯材料)。塑料包装材料包装酸奶属于一次性销售包装,并且一般需要在低温下贮存和销售,常见的推荐保藏温度有2~4℃、2~6℃、2~8℃和0~4℃等温度范围,其中以2~6℃的温度范围最为常见;常见的推荐保质期有14天、16天、20天、24天、30天等保存期限,其中最常见的为14天(一般是在2~6℃下保存),较少见的为30天(一般是在0~4℃保存)。

塑料材料与纸质材料、玻璃材料和金属材料相比有很多优点和特性,如透明度好、防水防潮性好、良好的耐性(如耐油性、耐药品性、耐低温性)、良好的加工性和适宜的机械强度,同时,塑料材料的价格便宜、比重小。当然,塑料材料在耐腐蚀性方面不如玻璃材料,在机械强度方面不如金属材料,在印刷适性方面不如纸张,但是,只要进行合理的选择,并结合先进的塑料处理和加工技术,塑料材料在酸奶等乳品方面有着广阔的应用前景。

常用于包装酸奶的塑料材料或塑料复合材料主要有:

①聚乙烯+二氧化钛。在生产聚乙烯薄膜时,添加白色的二氧化钛所生产出来的聚乙烯薄膜有一定阻光性能,可以起到一定的遮光作用,这是由于白色的二氧化钛使得聚乙烯薄膜呈现白色半透明或不透明状态,在很大程度上改善了聚乙烯材料对酸奶包装的缺点(透明性),以适应酸奶对包装材料的不透明的要求。

②多层复合高密度聚乙烯材料。常用的主要有三层结构的高密度聚乙烯(中层为含炭的黑色高密度聚乙烯、内层和外层为含二氧化钛的白色高密度聚乙烯)和五层结构的高密度聚乙烯

采用塑料材料进行酸奶包装的主要包装形式有袋型、瓶型和杯型,其中,袋型包装常用的材料多为聚乙烯+二氧化钛材料和多层复合高密度聚乙烯材料两种,瓶型包装和杯型包装常用的材料多为聚乙烯材料和聚苯乙烯材料两种。

扁平袋包装形式 采用扁平袋包装酸奶时,一般是将印刷好的片状塑料薄膜安装在自动灌装机的包装材料供应部位,在包装的过程中完成制袋、灌装和封口操作,袋的封合方式多为背面中间封合、两端封口的方式。这种包装方式的包装成本较低,包装工艺和包装技术成熟,易于操作。扁平袋一般进行较简单的装潢设计和印刷,并且图案是连续的,一般要保证每一个袋上有一个完整的图案。

扁平袋包装酸奶时,每袋的容装量(包装规格)一般以净含量“多少克”或“多少毫升”在包装袋上标明,如常见的有:125克、227克、250克、125ml、243ml、250ml等。同时,这种形式的包装,常常是将多个小袋(常见的有四袋、五袋、六袋、八袋、十袋)装入一个较大的透明塑料袋中作为一个销售单元进行包装;有时,某些品牌的酸奶有一系列的口味,如原味、草莓味、山芋味、南瓜味、蜜桃味、苹果味、荔枝味等等,在进行集合包装时,也常常将不同口味的小袋袋装酸奶装入一个大袋中作为一个包装单元或销售单元进行包装。

三面封口的柱形袋包装 这种袋型包装常用于豆浆的包装,近年来在酸奶的包装中应用越来越多。在生产过程中,采用先进的 “充气带压灌装”工艺灌装,是将印刷好的两个片状塑料薄膜进行对齐热封,先进行两侧纵向封合,再进行一端横向封合,然后再进行袋口一端的封合,袋口一端尺寸逐渐缩小,最后形成和吸管尺寸类似的小口。袋型呈圆柱形,袋口预留有很小的切口,以方便撕开,饮用时轻轻从切口处撕开即可饮用。这种形式的包装一般也仅仅进行简单的装潢印刷,并且在开口处印刷有“小心喷溅”等警示语(由于采用带压灌装工艺进行灌装,所以容器内气压稍高于大气压,开口时酸奶容易喷溅)。

采用三面封口的柱形袋包装酸奶,其规格多为每袋250克或250ml。同时,与扁平袋包装酸奶类似,这种形式的包装也常常采用同种口味的酸奶多袋集装,或不同口味的酸奶配合进行多袋集装,来作为一个销售单元进行包装

类别

LDPE、LLDPE树脂和膜

我国的复合膜是从七十年代末起步的,从八十年代初期至中期,我国开始引进一些挤出机、吹膜机和印刷机,生产简单的二层或册层复合材料。如挤出复合的BOPP/PE、纸/PE、pp/PE;干式复合的BOPP/PE、PET/PE、BOPP/AL/PE、PET/AL/PE等,其中LDPE树脂和膜中,常共混一定比例的LLDPE,以增强其强度和挺度。主要应用在方便面、饼干、榨菜等食品的包装。一般涂布级的LDPE树脂有;IC7A、L420、19N430、7500等;吹膜级的LDPE树脂有:Q200、Q281、F210-6、0274等;LLDPE树脂有:218w、218F、FD21H等。

CPP膜、CPE膜

八十年代末至九十年代初期,随着新一代软包装设备和流延设备的引进,包装内含物的范围进一步扩大,一些膨化食品、麦片等包装袋的透明度要求较高,而煮沸、高温杀菌产品又相继的问市,对包装材料的要求也相应提高,以LDPE和LLDPE为主的内层材料已不能满足上述产品的要求。用流延法生产的具有良好热封性。耐油性、透明性、保香性以及特殊的低湿热封性和高温蒸煮性的CPP在包装上得到广泛使用。在此基础上开发的镀铝CPP,因其金属光泽、美观、阻隔的性能也迅速而大量使用。以及用流延法生产的CPE膜,因其单向易撕性、低温热封、透明度好也正进一步得到使用。

MLLDPE树脂

随着包装市场的不断发展和变化,对包装的特种要求也愈来愈多。美国的DOW化学公司用茂金属催化法聚合生产了茂金属聚乙烯MLLDPE。如APFINITY、POP1880、1881、1840、1450等树脂。接着美国的埃克森。日本的三井、美国的菲利浦也相继生产的MLLDPE。如埃克森的EX-CEED350D60、350D65、三井石化的E-VOLVE SP0540、SP2520、菲利浦的MPACT D143、D139等。由于MLLDPE与LDPE、LLDPE具有良好的共混性和易加工性,可在吹膜或流延加工中混合MLLDPE,混合比可由20%至70%。此类膜具有良好的拉伸强度、抗冲击强度、良好的透明性以及较好的低温热封性和抗污染性,以其作内层的复合材料广泛使用于冷冻、冷藏食品、洗发水、油、醋、酱油、洗涤剂等。能解决上述产品在包装生产、运输过程中的包装速度、破包、漏包、渗透等。

盖膜内层材料

果冻、果汁、酸奶、果奶、汤汁等液体包装杯。瓶,其主要材料是HDPE。PP、PS等。此包装的盖膜,既要考虑保质期限,又要考虑盖膜与杯子间的热封强度,还要考虑消费者使用方便——易撕性。达到这特殊性,内层材料只能与杯日形成界面粘合强度,而不能完全渗透、熔合在一起。一般用改性的EVA树脂。如美国杜邦APPEEL53007。日本东洋的TOPCO L-3388、法国LOTRYL 20MA 08、日本HIRO.DINE的WT231等。其结构可以为:PET/PE/HM、BOPA/PE/HM、PET/VMPET/PE/HM、PET/AL/PE/HM、纸/PE/AL/PE/HM。对于要求盖膜与底杯盖牢、不撕开,一般要求底杯的材质与盖膜内层材料一致,以便二种材料热封时,完全熔合。如HDPE杯,其盖膜内层材料为:LDPE或EAA;PP杯,其盖膜的内层为CPP膜;PET瓶,我们已找到一种经过涂布改性的PET膜作热封层,封盖装农药PET瓶,取得了满意的结果。

共挤膜

以单层LDPE或LDPE与其它树脂共混生产的薄膜,性能单一,无法满足现代物品发展对包装的要求,因此用共挤吹膜或共挤流延设备生产的共挤膜,其综合性能提高。如膜的机械强度、热封性能、热封温度、阻隔性、开口性、抗污染性等综合性能提高,而其加工成本又降低,得到广泛使用。如H层共挤吹膜的热熔胶膜:PE/HM,电缆膜PE/EAA、MLLDPE的低温热封膜、EVA的盖膜以及抗静电膜、滑爽膜。H层共挤流延的共挤CPP、无改性PP/可热封PP等。三层,五层结构的尼龙共挤膜、五层、七层的EVOH、PVDC高阻隔膜也在不断发展、广泛使用。

复合软包装材料内层膜的发展,从LDPE、LLDPE、CPP、MLLDPE,发展到现在的共挤膜的大量使用,基本实现包装功能化、个性化,满足了包装内含物保质、加工性能、运输、贮存条件。随着新材料的不断推出,内层膜生产技术和设备的提高,复合软包装材料内层膜必将得到飞速发展,并推动食品。

其他

随着社会的进步,人类需求不断增长,各种功能性和环保性的包装薄膜不断出现。例如环保安全、降解彻底、又有良好的热封性能的水溶性聚乙烯醇薄膜,除了作为单层包装材料外,作为内层膜的应用也正在开发。

发展动向

50年代复合包装薄膜材料问世起,包装业便由单一包装材料的传统包装进入了现代包装的新时代,同时也引发了包装领域的一场革命。截至目前各种复合材料已在包装业得到广泛应用,一些新型复合包装材料在国际包装业中的发展动向及其应用将在本世纪开端引导新潮流,值得国内包装界关注。

新型复合“纸”它是一种超强度复合“纸”,由原苏联科学家研制成功。该纸洁白如雪、薄如蝉翼、柔似锦缎,反复折叠后仍完好如初,而且价格低廉。该“纸”是用玄武岩在高温 2000℃中制成纤维,浸渍酚醛树脂并渗入白土粉后制成薄膜的。复合“纸”由于以岩石为主料,所以长期贮存不会发生变脆、发霉、虫蛀等现象,而且可以染印色彩。此外,还可制成无尘纸、灭菌纸、防带电纸、抗电磁干扰纸、高透明纸等等。

除臭材料目前该材料上市的已有 40余种,但主要有 3种类型。日本的 A类属化学除臭型,能除去氮系化合物和硫系化合物,如氨气、二甲胺、三甲胺、硫化氢等臭味。B类主要用于除去硫化氢、甲酸等类臭气,其特点是对高浓度硫化氢除臭效果好。C类材料是物理除臭型,用活性炭除臭剂制成,低浓度除臭力好是此类材料的除臭特点。除臭薄膜用于食物包装,除可以起保鲜的作用外,还主要用于那些各具特殊气味的食品、农产品、水产品的包装,此外在用于医疗材料、卫生材料、日用杂品等包装方面也取得了进展。应该注意的是除臭薄膜具有选择性,因而使用时要根据臭气成分、浓度、环境湿度等因素加以选择,方能获得最佳效果。

抗菌材料微生物引起的食物腐败或变质是令人头痛和讨厌的问题,于是抗菌包装成为热门话题。为此,日本在包装材料中添加一种新型无机型抗菌剂,研制成功了抗菌包装材料,对多种病原菌有抗菌效果。目前应用较广的是抗菌薄膜,它是由在聚烯烃薄膜中加入抗菌剂和增效剂制成的。这种抗菌包装材料对大多数常见微生物如大肠菌、金色葡萄球菌、黑织霉等有抗菌效果。

高阻隔性材料众所周知,铝塑复合包装材料的性能优越,但却不透明,为此国际上研制成功了一种高阻隔新型材料,其他性能也等于或优于铝塑复合包装材料。这种称为 GT的复合包装材料,是在塑料薄膜表面沉积一层厚度为 100纳米的无机物(如氧化硅和氧化钛)薄膜制成的。其涂层性能稳定,即使经过高温杀菌后,阻气性能也与 2微米厚的EVOH相当,且价格比后者低。

低温封口材料包装机械要求简单方便,节约能源,提高速度,增加效率,以适应现代大批量包装的需要,因此使用低温封口包装材料是必要条件。它具有一系列特点:对包装内容物不产生热影响,因而特别适于厌热物品的包装;可适用难于热封的基材;可简化包装结构,降低成本,节约能源;能实现高速包装;封口耐寒性好,即使在-20℃下封口,强度也不降低。

高衬封口材料市场对软包装的要求主要是时髦、漂亮、价格低等。例如,巧克力等产品的包装,由于易受热的影响,因而要求包装温度要低而且封口漂亮,高速封口的包装材料应运而生。这是一种涂有低温热封层

HSS,在低温下能够高速封口的包装材料。它比其他材料如 EVA、丙烯酸树脂、热封清漆、微量石蜡等优异,因此可用于那些严格限制产生异味影响的包装。其特点是封口速度快,适于高速机械,如用OPP/KOP/HSS包装材料时制袋机速度可达 500个/分。低温层 HSS不仅可涂于纸、铝箔表面,还可涂布在 OPP、KOP、 PET、PVC、PE等各种塑料薄膜表面,一般 HSS涂层厚度为几微米左右即可满足要求。

导电性包装材料早期美国电子工业由于包装材料的不良导电性而造成的损失每年超过数百万美元,促使人们加以研究,因此美国的导电性包装材料开发又早又快,现已形成系列的导电性包装材料主要用于对静电敏感产品的防止带电、消除静电等包装,以及精密仪表和导弹的防电磁包装等。

功能性包装材料部分采用复合功能材料比全部使用复合功能包装材料好,常见的有防锈型、

防霉型、保鲜型、纳米型等等。

由于人们对高水平生活的要求,保鲜包装得到了迅速发展。现已研制成功的系列保鲜功

能材料有100多种,为了使用方便,通常加工成功能袋或片材。

智能包装材料目前研制成功的智能包装材料通常是用光电、温敏、湿敏等功能材料与包装材料复合制成的。它可以识别和指示包装空间的温度、湿度、压力以及密封的程度、时间等一些重要参数,是一种很有发展前景的智能包装材料。

今后,复合包装材料必将向着系列化、多功能、高性能、特殊功能等方向发展。新世纪

迎接我们的必将是百花齐放的复合包装材料

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