高性能氣調(diào)保鮮包裝用CPP熱封膜的研制

林淵智，陳文韜，陳 盛，史鳳煙

（1.福建師范大學(xué)福清分校，福建 福清350300；2.福州佳通第一塑料有限公司，福建 福州350014）

高性能氣調(diào)保鮮包裝用CPP熱封膜的研制

林淵智1，陳文韜1，陳 盛1，史鳳煙2

（1.福建師范大學(xué)福清分校，福建 福清350300；2.福州佳通第一塑料有限公司，福建 福州350014）

采用低熔點(diǎn)材料如聚烯烴彈性體（POE）、聚烯烴塑性體（POP）、茂金屬聚乙烯（mPE）與三元共聚聚丙烯（PP）共混作為熱封層，并添加適量的爽滑劑克服薄膜發(fā)黏的問(wèn)題，采用三層共擠流延法制備了高性能氣調(diào)保鮮用流延聚丙烯（CPP）熱封膜。結(jié)果表明，采用POE－868作為低溫?zé)岱獠牧蠒r(shí)，與三元共聚PP的相容性較好，增韌效果明顯；添加12份POE－868和2份爽滑劑，熔體溫度控制在245～255℃，冷卻輥溫度控制在22℃，制備的CPP薄膜的各項(xiàng)性能均符合指標(biāo)要求，其始封溫度低于102℃。

聚丙烯；熱封膜；流延；氣調(diào)包裝；聚烯烴彈性體；熱封溫度

0 前言

氣調(diào)保鮮包裝國(guó)外又稱 MAP或CAP［1］，國(guó)內(nèi)稱氣調(diào)包裝或置換氣體包裝、充氣包裝。目前我國(guó)法式面包、蛋黃派、膨化食品等都采用氣調(diào)保鮮包裝。包裝密封材料是氣調(diào)包裝能否成功的關(guān)鍵，同時(shí)還會(huì)影響包裝的效率，通常使用PE、CPP兩大類薄膜作為氣調(diào)包裝熱封膜。與PE熱封膜相比，CPP熱封膜具有透明度高、易熱封及熱封強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是始封溫度比PE熱封膜高、低溫韌性差、低溫下易破包、漏氣。

用于生產(chǎn)CPP熱封膜的PP主要為二元共聚PP和三元共聚PP，二元共聚PP的熱封溫度較高，約為135℃，如上海石油化工股份有限公司的F800E、韓國(guó)現(xiàn)代石油化學(xué)公司的R3400等；三元共聚PP的始封溫度為108℃，116℃就可達(dá)到8N/15mm的熱封強(qiáng)度，是目前熱封溫度最低的PP熱封材料，如韓國(guó)湖南石化公司的750R、新加坡聚烯烴私營(yíng)公司的FL7632；較成熟的國(guó)產(chǎn)的三元共聚PP只有上海石油化工股份有限公司的F800EPS，其熱封溫度比750R要高近5℃，穩(wěn)定性也較差。因此，要得到熱封溫度更低的PP材料只能通過(guò)共混改性才能實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，DOW化學(xué)公司推出的聚烯烴塑性體和EXXSON、日本三井化學(xué)公司推出的聚烯烴彈性體具有很低的熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)，與PP共混可以降低其熱封溫度［2］，增加韌性，同時(shí)不改變透明度［3］。

本文通過(guò)篩選適當(dāng)?shù)牡蜏責(zé)岱獠牧吓c750R共混，同時(shí)添加適當(dāng)?shù)乃瑒┛朔椥泽w發(fā)黏、不爽滑的特性，采用三層共擠流延設(shè)備生產(chǎn)出韌性好、超低始封溫度、熱封強(qiáng)度高的氣調(diào)包裝用PP熱封膜，解決了普通PP熱封膜在快速充氣包裝時(shí)因熱封強(qiáng)度低而產(chǎn)生漏氣的缺點(diǎn)，滿足了高速包裝的市場(chǎng)需求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料

均聚PP，F(xiàn)C801，上海石油化工股份有限公司；

共聚PP，750R，韓國(guó)湖南石化公司；

爽滑劑，KQPP102A，成都科輝高分子技術(shù)工程有限公司；

POE，DF740，日本三井化學(xué)公司；

POE，868，上海和氏璧化工有限公司；

POP，AFFINITY 1850，美國(guó)DOW化學(xué)公司；

mPE，3518CB，美國(guó)埃克森美孚化工有限公司。

1.2 主要設(shè)備及儀器

三層共擠流延機(jī)，2.2m，美國(guó)Battenfeld公司；

分切機(jī)，SR2.3，德國(guó)康普公司；

透光率－霧度測(cè)定儀，WGT－S，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

熱封試驗(yàn)儀，HST－H3，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；

智能拉力試驗(yàn)機(jī)，XLW（PC），濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；

落鏢沖擊試驗(yàn)機(jī)，G－500，意大利 ACQUATI GIUSEPPE公司；

摩擦因數(shù)測(cè)試儀，SN.91214802，意大利 ATS FAAR公司。

1.3 試樣制備

采用三層共擠流延法成型，薄膜厚度控制在38μm，A層和B層為均聚PP，C層為三元共聚PP、低溫?zé)岱獠牧霞斑m量的爽滑劑，低溫?zé)岱獠牧系奶砑恿繛?2份（質(zhì)量份數(shù)，下同），工藝流程為：低溫?zé)岱獠牧?、三元共聚PP、爽滑劑→計(jì)量→擠出塑化→分流器→模頭→流延冷卻成型→測(cè)厚→電暈處理→切邊收卷→時(shí)效定型→分切→檢驗(yàn)→得到CPP熱封膜。

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

透光率和霧度按GB/T 2410—1980進(jìn)行測(cè)試；

拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率按GB/T 1040.3—2006進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為（500±50）mm/min，采用Ⅳ型試樣，長(zhǎng)度為160mm，寬度為15mm，標(biāo)距為50mm；

落鏢沖擊性能按GB/T 9639.1—2008進(jìn)行測(cè)試；

摩擦因數(shù)按GB/T 10006—1988進(jìn)行測(cè)試；

始封溫度和熱封強(qiáng)度參照Q/FGTS 011—2011進(jìn)行測(cè)試：裁剪縱向300mm、橫向200mm的薄膜，縱向?qū)φ?，離邊折約2mm處熱封，壓力為1kg/cm2，熱停留時(shí)間為1s，形成縱向25mm、橫向200mm的熱封區(qū)域，按橫向?qū)挾?5mm依次縱向裁切，取中間的5條試樣，分別夾持于拉力機(jī)上下夾具上，封口位于上下夾具的中位，標(biāo)距50mm，試驗(yàn)速度為（300±20）mm/min，讀取試樣斷裂時(shí)最大載荷。設(shè)定熱封溫度為116℃，5條試樣最大載荷的平均值（F）就是薄膜的熱封強(qiáng)度；如果5條試樣在某一溫度下的F均大于0.50N/15mm，判定此溫度為始封溫度。

2 結(jié)果與討論

2.1 低溫?zé)岱獠牧系暮Y選

從表1可以看出，在C層中添加12份的4種低溫?zé)岱獠牧蠒r(shí)，CPP薄膜的始封溫度都可以降到102℃，熱封強(qiáng)度都比純?nèi)簿跴P高，都能作為降低PP熱封溫度的改性材料。但POP、mPE會(huì)降低CPP薄膜的透明度，增加其霧度，POE－740和POE－868均能提高CPP薄膜的透明度。這是不同的低溫?zé)岱獠牧吓c三元共聚PP的相容性不同造成的，POP、mPE與三元共聚PP的相容性差，所以透明度差，POE與三元共聚PP的相容性好，所以透明度高。為了生產(chǎn)高透明CPP薄膜，選擇POE－740和POE－868作為與三元共聚PP共混的低溫?zé)岱獠牧稀?/p>

表1 低溫?zé)岱獠牧蠈?duì)CPP薄膜性能的影響Tab.1 Effect of low－temperature heat－sealing materials on properties of CPP films

2.2 POE含量對(duì)CPP薄膜韌性的影響

從表2可以看出，POE在添加量較少時(shí)，落鏢沖擊質(zhì)量較小，其增韌效果不明顯；當(dāng)POE的添加量達(dá)到12份時(shí)，CPP薄膜的落鏢沖擊質(zhì)量顯著增大，其增韌效果最佳。綜合考慮，選擇POE－868作為低溫?zé)岱獠牧稀?/p>

2.3 爽滑劑含量對(duì)CPP薄膜表面摩擦因數(shù)的影響

C層加入低溫?zé)岱獠牧螾OE－868后，會(huì)引起薄膜發(fā)黏，表面摩擦因數(shù)增大，無(wú)法適應(yīng)自動(dòng)包裝。從表3可以看出，采用添加爽滑劑的方法可以克服因加入POE引起的薄膜發(fā)黏問(wèn)題，爽滑劑的添加量小于1份時(shí)作用不明顯，添加量在1.5份以上可以滿足摩擦因數(shù)小于0.3的要求。

表2 POE含量對(duì)CPP薄膜落鏢沖擊質(zhì)量的影響Tab.2 Effect of content of POE on dart impact strength of CPP films

表3 爽滑劑含量對(duì)CPP薄膜摩擦因數(shù)的影響Tab.3 Effect of content of antiblock additives on friction coefficient of CPP films

2.4 熔體溫度對(duì)CPP薄膜性能的影響

從表4可以看出，隨著熔體溫度的升高，CPP薄膜的透明度提高，霧度降低，沖擊強(qiáng)度提高；當(dāng)熔體溫度上升到255℃后，溫度繼續(xù)增加，透明度和霧度不再變化，但薄膜的沖擊強(qiáng)度下降很快。所以熔體溫度以245～255℃為宜。

表4 熔體溫度對(duì)CPP薄膜性能的影響Tab.4 Effect of melting temperature on properties of CPP films

2.5 冷卻輥溫度對(duì)CPP薄膜性能的影響

從表5可以看出，隨著冷卻輥溫度的升高，CPP薄膜的透明度降低，霧度增大，沖擊強(qiáng)度緩慢下降；當(dāng)冷卻輥溫度為34℃時(shí)，CPP薄膜的結(jié)晶度大幅提高，霧度增大，膜變脆，所以冷卻輥溫度應(yīng)控制在28℃以下。

表5 冷卻輥溫度對(duì)CPP薄膜性能的影響Tab.5 Effect of cooling roll temperature on properties of CPP films

2.6 薄膜的綜合性能

A、B層為均聚PP，C層為三元共聚PP750R、12份POE－868、2.0 份 爽 滑 劑，熔 體 溫 度 控 制 在 245～255℃，冷卻輥溫度控制在22℃，制備的CPP薄膜的綜合性能如表6所示。從表6可以看出，通過(guò)三層共擠生產(chǎn)的高性能氣調(diào)保鮮包裝CPP薄膜的各項(xiàng)性能均符合指標(biāo)要求。

表6 CPP薄膜的物理和力學(xué)性能Tab.6 Physical and mechanical properties of CPP films

3 結(jié)論

（1）POE－740、POE－868、POP、mPE都可以降低三元共聚PP的熱封溫度，但POE－740、POE－868可以提高CPP薄膜的表面光澤度和透明度，而POP、mPE會(huì)影響薄膜的透明度；

（2）A、B層為均聚PP，C層為三元共聚PP750R、2.0份爽滑劑、12份POE－868，熔體溫度控制在245～255℃，冷卻輥溫度控制在22℃，通過(guò)三層共擠生產(chǎn)的高性能氣調(diào)保鮮包裝用CPP熱封膜滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。

［1］ 章建浩.食品包裝學(xué)［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2009：198－210.

［2］ 金日光，華幼卿.高分子物理［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：213－219.

［3］ 林淵智，王麗蕊.一種耐低溫、高透明度、可里印CPP包裝膜：中國(guó)，201010141198.7［P］.2010－08－11.

Development of CPP Heat－sealing Film for Modified Atmosphere Packaging

LIN Yuanzhi1，CHEN Wentao1，CHEN Sheng1，SHI Fengyan2
（1.Fuqing Branch of Fujian Normal University，F(xiàn)uqing 350300，China；2.Fuzhou GT No.1Plastic Co，Ltd，F(xiàn)uzhou 350014，China）

Polyolefin elastomer（POE），polyolefin plastomer，metallocene polyethylene blended with polypropylene terpolymer as low－temperature heat－sealing layer，heat sealing polypropylene casting films for modified atmosphere packaging were prepared via three－layer co－extrusion casting technology.It showed that the properties of obtained films met the requirements，and their heat sealing temperature was under 102℃，while the heat－sealing layer was composed of polypropylene terpolymer blended with 12phr POE－868and 2phr anti－blocking slip additive，melting temperature was controlled between 245℃and 255℃，and cooling roll temperature was 22℃.

polypropylene；heat－sealing film；casting；modified atmosphere packaging；polyolefin elastomer；heat－sealing temperature

TQ325.1＋4

B

1001－9278（2011）10－0069－03

2011－08－01

福建省福州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2010－G－114）

聯(lián)系人，yuanzhi＠pub6.fz.fj.cn