常見塑料薄膜種類和用途匯總

時間:2020-08-06 22:14:28

 

常見塑料薄膜種類和用途匯總 

高阻隔性塑料包裝材料


指塑料制品對小分子氣體、液體、水蒸氣、香味等的屏蔽能力,它對食品起到了保質、保鮮、保風味以及延長貨架壽命的作用。在包裝行業中,尤其是食品、醫藥包裝中,越來越強調阻隔性軟包裝材料的使用,也因其功能性、質輕、便于加工運輸,阻隔性塑料包裝材料在近幾年獲得了快速發展。

普通單層膜的阻隔性能如下表:

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單層膜的阻隔性能一般,對于大部分食品包裝來說,需要進行復合等下一步處理。


隨著市場包裝功能的增加以及環境意識的提高,產品成本的性價比也越顯重要。軟塑包裝已經由過去單層薄膜向多品種、多功效的復合包裝膜發展。

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食品包裝用涂布膜

人們常常希望能看到包裝內的食品,以放心地知道自己究竟買的是什么,這是個發展趨勢。某些食品需要采用防光照和防紫外線的包裝,以達到對食品的保護,這些對光很敏感的食品可以用鍍鋁及鋁箔復合膜來包裝,形成對氧氣和潮氣的阻隔。有些食品不需要光阻隔,為了促進產品的銷售,生產廠家會盡量采用透明阻隔膜包裝。


市場上透明阻隔食品包裝膜最普遍 是使用涂布膜來實現,尤其是輕量食品包裝市場如餅干、巧克力、奶酪等包裝,全球的容量已經達到20萬噸,且存在一直增長的趨勢。


高阻隔涂布膜

涂布是在基材表面涂覆覆蓋上一些有特殊功能的涂層的過程,通過涂布可賦予薄膜一些原基材不具備的或比較差的新功能如阻隔性能、保香性能、熱封性能以及較好的印刷性能,同時可以滿足包裝上耐巴氏殺菌及耐蒸煮性等。


常用的基材有:BOPP、BOPET以及BOPA


目前市場上用量最大的阻隔涂布食品包裝膜就是PVDC涂布膜(以下簡稱K膜),PVDC對氧氣的高阻隔性使它非常適合包裝肉類和魚類產品;它對水蒸汽的阻隔性能使它在包裝餅干類產品時,能保持食品的新鮮酥脆的特點;PVDC對氣味的阻隔性能使食品口味不變,香味不變,延長貨架壽命。且PVDC符合FDA法規,可直接接觸食品。

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PVDC涂布膜(K膜)可以和多種材料復合,根據包裝物的要求,選擇合適的材料:

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涂布產品的結構

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涂布產品生產工藝流程

對于一些輕量食品阻隔性包裝,其熱封強度只需要2-4N/15mm,如果復合熱封層PE/CPP(>10N/15mm)進行包裝,會造成包裝浪費。可通過兩面涂布膜達到既有阻隔性能又有熱封性能,替代阻隔復合包裝,節約成本。

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由于涂布膜生產廠家都是卷膜,對于雙面涂布膜,最大的問題就是運輸過程中的雙面高分子涂層的粘連問題,以及后續應用時走機不順暢,所以在涂布過程中,會在涂料中添加爽滑劑以及抗粘連劑,這些助劑會慢慢析出到涂層表面,達到抗粘連以及走機順暢的目的。


市場常規阻隔食品包裝材料的阻隔性能如下表:

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市場常規阻隔食品包裝材料的優缺點如下表:


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食品包裝的趨勢

1.透明


2.安全環保


3.滿足食品貨架期要求


所以對于包裝材料,需要尋找環境友好型、功能更強、成本更適合的高阻隔材料。


環保高阻隔水性乳液---聚乙烯醇阻隔涂料


結構式:-[CH2CH(OH)]n-


優點:分子結構致密性高,其阻隔性能優于PVDC


缺點:由于含有大量羥基,在環境中PVOH涂層吸水性很強,限制其應用。


為了使得PVOH涂料可以直接應用于涂布,市場上已有技術通過助劑將其高分子鏈上的部分羥基屏蔽,然后在涂料中添加納米材料,使其受環境濕度影響小,應用涂布技術制成涂布膜,然后PVOH 涂層上進行印刷復合,一般應用于高糖量、高油脂類以及堅果食品。


堅果市場常見包裝結構對比如下表:

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常見高阻隔材料

目前,高分子材料中常用的阻隔材料主要有以下幾種:


1. 聚偏氯乙烯(PVDC)


PVDC對氧氣和水蒸氣具有優異的阻隔性。


PVDC的高結晶性、高密度以及疏水基的存在使得其透氧率和透水氣率極低,從而使PVDC具有優異的氣體阻隔性,與其他材料相比可以更好的延長包裝物品的保質期,加之其印刷適應性好,易于熱封,因而被廣泛應用于食品與藥品包裝領域。


2. 乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)


EVOH是乙烯和乙烯醇的共聚物,具有非常好的阻隔性能。這是因為EVOH的分子鏈上含有羥基,而分子鏈上的羥基之間易生成氫鍵,使分子間作用力加強,分子鏈堆積更緊密,使EVOH的結晶度較高,從而具有優異的阻隔性能。


但是,EVOH結構中含有大量具有親水性的羥基,使得EVOH易吸濕,從而使阻隔性能大大降低;另外,分子內與分子間具有較大的內聚力及高結晶度導致其熱封性能較差。


3. 聚酰胺(PA)


一般而言,尼龍的阻氣性好,但對水蒸汽的阻隔性較差,吸水性強,且隨吸水量的增加而溶脹,使阻氣、阻濕性能急劇下降,其強度和包裝尺寸的穩定性也會受到影響。


此外,尼龍的機械性能優良,強韌耐磨,耐寒耐熱性好,化學穩定性好,易加工,印刷性好,但熱封性差。


PA樹脂具有一定的阻隔特性,但吸濕率大,因而影響其阻隔性,所以一般也不能作外層。


4. 聚酯類(PET、PEN)


聚酯中最常見和應用最廣泛的阻隔材料是PET。PET由于化學結構對稱,分子鏈平面性較好,分子鏈堆砌緊密,容易結晶取向,這些特點使得其具有優異的阻隔性能。


而近年來應用發展迅速的還有PEN,它有著良好的耐水解性、耐化學藥品性和耐紫外性。PEN的結構與PET相似,不同的是PET主鏈中含有苯環,而PEN主鏈中為萘環。


由于萘環比苯環具有更大的共軛效應,分子鏈剛性更高,結構更呈平面性,因而PEN具有比PET更優異的綜合性能。


高阻隔材料的阻隔技術

為了提高阻隔材料的阻隔性能,目前常采用的技術手段主要有以下幾種:


1. 多層復合


多層復合是指通過一定的工藝將兩種或幾種阻隔性能不同的薄膜復合到一起。這樣一來,滲透分子要想到達包裝內部就得通過幾層膜,相當于延長了滲透路徑,從而使阻隔性能得到提高。


該方法是綜合了各種膜的優點而制備出的一種綜合性能優異的復合薄膜,其工藝簡單。


但是與本征型高阻隔材料相比,用此方法制備薄膜較厚,容易出現氣泡或開裂褶皺等影響阻隔性能的問題,而且對設備要求相對復雜,成本較高。


2. 表面涂覆


表面涂覆即利用物理氣象沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、分子層沉積(MLD)、層層自組裝(LBL)或磁控濺射沉積等技術在聚合物表面沉積金屬氧化物或氮化物等材料,從而在薄膜表面形成致密且阻隔性能優異的涂層。


但是,這些方法存在過程費時、設備昂貴和工藝復雜等問題,而且涂層在服役過程中有可能產生針孔、裂紋等缺陷。


3. 納米復合材料


納米復合材料是利用不可滲透且具有大的長徑比的片狀納米粒子通過插層復合法、原位聚合法或溶膠-凝膠法制備的納米復合材料。片狀納米粒子的加入這不僅可以降低體系中聚合物基體的體積分數,以降低滲透分子的溶解度,而且還能夠延長滲透分子的滲透路徑,降低滲透分子的擴散速率,使阻隔性能得到改進。


4. 表面改性


聚合物表面由于經常與外界環境接觸,容易對聚合物的表面吸附、阻隔性、印刷產生影響。


為了讓聚合物能更好的應用于日常生活,通常對聚合物的表面進行處理。主要包括:表面化學處理、表面接枝改性以及等離子體表面處理。


這類方法技術條件要求容易滿足,設備較簡單,一次性投資成本低,但達不到長期穩定的效果,一旦表面受到破壞,阻隔性能會受到嚴重影響。


5. 雙向拉伸


通過雙向拉伸可使聚合物薄膜在縱橫兩個方向上進行取向,使分子鏈排列的有序度提高,堆砌更緊密,從而使小分子更難通過,進而改善阻隔性能,這種方法使本征型高阻隔聚合物薄膜的制備工藝復雜化,且阻隔性能也難有得到顯著提高。


通用塑料

1.PE2.PP3.PVC4.PS5.ABS


工程塑料

1.PC-聚碳酸酯(防彈膠)2.PA聚酰胺3.POM聚甲醛4.飽和聚脂5.聚苯醚


特種塑料

1.耐熱型塑料1)高溫尼龍2)聚苯硫醚-PPS3)聚砜4)聚酰亞胺5)聚芳醚酮6)液晶聚合物- LCP(沃特2015年國內投產)


阻隔塑料耐腐蝕塑料光電樹脂降解塑料

1.聚乳酸

2.聚烴基烷酸酯


3.聚脂肪族酯


4.聚己內酯

5.二氧化碳共聚物(APC)


化纖

1.聚酰胺類

2.聚酯類


3.聚丙烯腈

4.聚丙烯


5.聚氨酯



  
 

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