保鮮膜粘性和防霧性.doc

保鮮膜的增粘與防霧技術(shù)作者：宋稀鵬，金梅（法國(guó)寶利得中國(guó)總代理）本文簡(jiǎn)述了保鮮膜的分類(lèi)；通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)闡明了如何通過(guò)設(shè)計(jì)配方和改變工藝賦予保鮮膜優(yōu)異的粘性和防霧性能；介紹了全球頂級(jí)的、由法國(guó)寶利得公司生產(chǎn)的增粘母粒以及與之匹配的防霧母粒在保鮮膜方面的應(yīng)用。This article briefly indicates the categories of fresh keeping film. And how to give fresh keeping film with excellent cling and anti-fog properties by designing formula and processing condition are expounded. It also introduces the cling masterbatch produced by Polytechs France, one of best cling masterbatches all over the world; and the anti-fog masterbatch matching with the cling masterbatch.關(guān)鍵詞：PE保鮮膜取代PVC保鮮膜，粘性，防霧性，衛(wèi)生食品標(biāo)準(zhǔn)Keywords: PE fresh keeping film replace PVC fresh keeping film, stickiness, anti-fog, food contact standard概述保鮮膜是人們常用的一類(lèi)保鮮食品的塑料包裝制品，它具有適度的透氧性和透濕度，可以調(diào)節(jié)被保鮮品周?chē)难鯕夂退值暮?，延長(zhǎng)食品的保鮮期，同時(shí)阻隔灰塵，防止冰箱內(nèi)食品串味、冷凍脫水干癟。 目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的保鮮膜主要分為三類(lèi)：PE保鮮膜、PVC保鮮膜、PVDC保鮮膜。PVDC保鮮膜具有很高的阻隔性能，適合包裝熟食和肉類(lèi)制品；PVC保鮮膜透明度好、有一定的粘性，而且價(jià)格低廉，因此一直是保鮮膜市場(chǎng)的主流。但是，PVC中含有游離的氯乙烯單體，而且PVC在加工過(guò)程中常常需要添加塑化劑，這些都會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不利的影響，所以PVC保鮮膜在國(guó)外市場(chǎng)已經(jīng)很難立足，中國(guó)生產(chǎn)的PVC保鮮膜90%是內(nèi)銷(xiāo)的。然而，隨著國(guó)人健康意識(shí)的增強(qiáng)，越來(lái)越多的人放棄使用PVC保鮮膜，他們希望能有另外一種產(chǎn)品代替PVC保鮮膜。2005年國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布公告，禁止生產(chǎn)銷(xiāo)售含有DEHA或氯乙烯單體含量超標(biāo)的PVC食品保鮮膜，禁止企業(yè)用PVC保鮮膜直接包裝肉食、熟食及油脂食品。國(guó)家質(zhì)檢總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委共同發(fā)布的國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB10457-2009食品用塑料自粘保鮮膜也于2012年12月1日起正式實(shí)施。 PE是全球用量最大的通用樹(shù)脂，價(jià)廉、無(wú)毒、安全可靠、不添加任何防腐劑和增塑劑、對(duì)人體無(wú)害，同時(shí)PE薄膜透水透氣適中，適合食品保鮮，這些特點(diǎn)使得PE迅速在保鮮膜市場(chǎng)發(fā)展壯大，銷(xiāo)售量呈逐年上升的趨勢(shì)，相對(duì)應(yīng)的，PVC保鮮膜的銷(xiāo)售量則在持續(xù)下滑。本文將著重介紹PE保鮮膜最新的技術(shù)發(fā)展。第一部分 保鮮膜的粘性一、保鮮膜用增粘劑如果要獲得理想的粘性，只靠PE本身是不夠的，因此要加入增粘劑來(lái)提升保鮮膜的粘度。目前市場(chǎng)上常用的增粘劑或增粘樹(shù)脂有茂金屬LDPE、EVA、超低密度聚乙烯VLDPE、PIB、聚烯烴彈性體POE等，其中最常用、最有效的是PIB。1，聚異丁烯PIBPIB的化學(xué)名稱(chēng)是聚異丁烯，結(jié)構(gòu)式如下圖。它是一種無(wú)色透明的粘稠液體，與聚合物PE不相容，當(dāng)保鮮膜被生產(chǎn)出來(lái)之后，PIB會(huì)遷移析出到保鮮膜的表面，從而使薄膜產(chǎn)生粘性。 表征薄膜粘性的參數(shù)主要有：搭接粘度和剝離粘度（如下圖）。要想獲得最佳的粘性，就必須使剝離粘度和搭接粘度達(dá)到平衡。 研究表明：剝離粘度和搭接粘度的大小取決于PIB分子量的大??；要想獲得最佳的粘性效果，必須組合不同分子量的PIB一起使用。2，PIB的添加方式由于適用于保鮮膜的PIB在常溫下是無(wú)色透明的液體，因此需要用注射泵才能將其加入到擠出機(jī)中，這就常常伴有分散不均勻、滲漏等不良現(xiàn)象。為了解決上述問(wèn)題，人們將PE與PIB混煉造粒，制成增粘母粒來(lái)使用。 法國(guó)寶利得增粘母粒產(chǎn)品PW60是以L(fǎng)LDPE為載體，含有60% PIB的增粘母粒，增粘劑PIB是不同分子量的混合物，這樣可以獲得最佳的粘性效果。直接添加（注射液態(tài)PIB）以母粒形式添加需要配有液體加料系統(tǒng)的擠出機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)。新的裝置將帶來(lái)新的能量消耗，且需要增加操作工。無(wú)需特殊設(shè)備，普通吹塑設(shè)備與流涎設(shè)備均可使用。因液態(tài)PIB粘稠使得注射系統(tǒng)準(zhǔn)確計(jì)量難，且易泄露，從而造成薄膜厚度不均，透明度下降，操作環(huán)境惡劣及原料浪費(fèi)。并且還會(huì)導(dǎo)致頻繁停車(chē)，頻繁清洗生產(chǎn)線(xiàn)，從而導(dǎo)致產(chǎn)量低。母粒呈粒狀，易于計(jì)量、添加，PIB分散性?xún)?yōu)異，停機(jī)次數(shù)減少，廢品率低，可增加擠出機(jī)輸出量1020%；生產(chǎn)環(huán)境干凈、安全。只有低分子量的PIB才能注射進(jìn)料桶中。流涎成型時(shí)煙霧大，易積垢。不同分子量PIB的選用賦予薄膜較好的綜合粘性，即剝離粘性和搭接粘性均衡。機(jī)頭處煙霧少。需要為PIB貯存罐配備加熱裝置，且純PIB不宜長(zhǎng)期貯存?？上馪E一樣貯存不可同時(shí)添加其它增粘劑可同時(shí)添加其它增粘劑原料成本較低原料成本偏高綜上所述，使用PIB母?？梢再x予薄膜優(yōu)異的粘性效果。二、影響薄膜粘性的因素要想生產(chǎn)出粘性?xún)?yōu)異的保鮮膜，必須弄清影響粘性的因素有哪些。1.原材料的選擇1）盡量選用密度小于0.923g/cm3的PE。密度過(guò)高會(huì)影響PIB的析出，不利于獲得良好的粘性效果。2）選用不含有任何開(kāi)口爽滑成分的PE，開(kāi)口劑和爽滑劑會(huì)降低薄膜的粘性。2.成型方式：流延或吹塑和吹塑膜相比，流涎膜由于冷卻輥的作用，其冷卻更為充分，所以具有更低的結(jié)晶度和更多的非晶區(qū)，薄膜透明度更好，PIB析出更容易，相同PIB添加量時(shí)粘性會(huì)更好。這也是為什么流涎膜可少加增粘母粒的主要原因。3.薄膜的厚度同樣的PIB添加比例，厚度越厚，增粘劑含量越高，所以短期和長(zhǎng)期粘性越好。4.薄膜的結(jié)構(gòu)單層薄膜兩面都具有粘性；而多層薄膜可通過(guò)配方設(shè)計(jì)使其單面粘或者雙面粘。5.冷卻速率（吹膜） 如下圖所示，薄膜的冷卻速率越快，粘性也越好，并且冷卻速率快的薄膜粘性隨時(shí)間發(fā)展的速度也越快。這是因?yàn)槔鋮s速率快的薄膜有更低的結(jié)晶度和更多的非晶區(qū)。6. 吹脹比 如下圖所示：吹脹比越大，薄膜的粘性越好，并且吹脹比大的薄膜粘性隨時(shí)間發(fā)展的速度也越快。這是因?yàn)榇蟮拇得洷仁筆E分子結(jié)構(gòu)變得疏松，從而使PIB更易析出。7. 儲(chǔ)存溫度 如下圖所示：薄膜的貯存溫度越高，粘性越好，粘性隨時(shí)間的發(fā)展速度也越快。這是因?yàn)閮?chǔ)存溫度越高，PIB分子運(yùn)動(dòng)越快，析出就越快。三、保鮮膜推薦配方第二部分保鮮膜的防霧性能一、水霧的形成食品、蔬菜、水果等物品用保鮮膜包好后放入冷藏柜里，因密閉于包裝中的空氣被冷卻，空氣中的水蒸氣不能全部處于氣相狀態(tài)，即空氣為水蒸氣所飽和，水蒸氣在薄膜表面便冷凝為小的分散水滴，從而在薄膜表面形成了水霧。成霧的缺點(diǎn)1.水霧會(huì)影響薄膜的透明度，導(dǎo)致不能清晰的看到被包裝的食品。2.影響包裝的美觀(guān)程度，導(dǎo)致銷(xiāo)售的下降。3.薄膜表面聚集的水滴會(huì)滴落到食物中，使得細(xì)菌增殖快，容易導(dǎo)致食物變質(zhì)甚至腐爛。二、防霧機(jī)理水的表面能為72dyn/cm，PE的表面能為32dyn/cm，二者的表面能不同，所以水滴不能均勻的分散將薄膜濕潤(rùn)，從而形成了分散的液滴，也就是水霧。加入防霧劑之后，一方面，由于極性不同，防霧劑會(huì)析出到薄膜表面，當(dāng)防霧劑遷移到薄膜表面時(shí)，就賦予薄膜表面一定的極性；另一方面，防霧劑溶于水滴中，使水滴的表面張力下降，防霧劑縮小了PE與水表面能之間的差距，最終使兩者的表面能基本相等這樣水滴與薄膜之間的接觸角就會(huì)持續(xù)減小直至為零，從而起到防霧的效果。三、防霧劑的種類(lèi)防霧劑分為內(nèi)添加型和外噴涂型。外噴涂型防霧劑通過(guò)噴涂或者浸漬，在薄膜表面形成一層防霧層。它的優(yōu)點(diǎn)是起效快，缺點(diǎn)是起效周期短，容易流失。內(nèi)添加型防霧劑是與樹(shù)脂一起加入擠出機(jī)中，生產(chǎn)出薄膜。防霧劑會(huì)析出到薄膜表面，起到防霧效果。由于薄膜中的防霧劑可以持續(xù)的析出到薄膜表面，補(bǔ)充薄膜表面損失掉的防霧劑，直至薄膜中的防霧劑全部遷移到薄膜表面，所以?xún)?nèi)添加型防霧劑可以賦予薄膜長(zhǎng)效的防霧效果。防霧劑多為非離子型表面活性劑，如：丙三醇酯，聚丙三醇酯，脫水山梨糖醇酯及其乙氧化衍生物等。法國(guó)寶利得的防霧產(chǎn)品AFPEGE10是以L(fǎng)DPE為載體、含有10%甘油酯的防霧劑母粒，可以賦予薄膜優(yōu)異的防霧性能，目前正為中國(guó)多家保鮮膜及多層阻隔膜生產(chǎn)廠(chǎng)家所采用。四、防霧母粒的用法由于防霧劑通常熔點(diǎn)低，添加量少，不易均勻分散，所以通常以母粒形式添加。推薦防霧劑的添加量為1-3%，但最終的添加量與以下因素有關(guān)：1）與聚合物類(lèi)型（結(jié)晶、極性等）有關(guān)，非晶型和有極性的聚合物容易獲得更好更長(zhǎng)久的防霧效果。2）所需防霧時(shí)效；利用薄膜不同的結(jié)構(gòu)，可以設(shè)計(jì)出防霧效果不同的薄膜。單層：只有遷移到內(nèi)表面的防霧劑起作用；多層：加在內(nèi)表面層或中間層，視防霧時(shí)效的需要。若需獲得長(zhǎng)期的防霧效果，可以將中間層作為防霧劑的儲(chǔ)藏層，對(duì)表層在使用過(guò)程中逐漸流失的防霧劑進(jìn)行補(bǔ)充。3）塑料薄膜的厚度：越厚，防霧效果越久。 4）使用環(huán)境：冷霧還是熱霧？霧氣大??？5）加工方式：流涎還是吹塑？對(duì)于多層流涎膜，由于較高的加工溫度（通常都在240度以上）容易導(dǎo)致防霧劑的揮發(fā)和分解，通常選擇分子量較大一些的防霧劑，而以非晶相為主流的流涎膜也為這些大分子的析出提供了可能。與吹膜相比，防霧劑添加量要多一些，且防霧劑多加在芯層（因?yàn)榱飨涯け韺虞^薄且防霧劑在表層易流失，所以防霧效果不明顯）。6）與其它助劑是否“反協(xié)同”。生產(chǎn)保鮮膜時(shí)，由于防霧劑和增粘劑都是靠析出到薄膜有限的表面起作用，所以互相之間會(huì)存在“干擾”，應(yīng)該試需要對(duì)兩者的比例進(jìn)行調(diào)整。五、關(guān)于增粘母粒PW60和防霧母粒AFPEGE10的食品衛(wèi)生性申明國(guó)際規(guī)范：寶利得所有添加劑母粒產(chǎn)品都符合歐盟REACH&ROHS條款，同時(shí)符合美國(guó)FDA允許與食品接觸的相關(guān)法規(guī)；符合歐共體EEC相