隨著綠色經濟的提出和發展,包裝行業正朝著環保的目標努力著,包裝可循環,高阻隔材料成為包裝行業的熱點詞。對于高阻隔薄膜來說,其阻隔性能是核心。如何適當使用高阻隔性能,是個問題,下面百我們來分析一下。
塑料薄膜阻隔性能是指薄膜對小分子液體、氣體、水蒸汽、氣味等阻隔的性能,其阻隔能力高低用透過系數表示,單位為 ml(g)· mm/ m2·d·MPa,意思是 1mm厚度的塑料薄膜制品、在溫度 23℃、濕度60%RH、1MPa 壓力下、每 m2 面積上1天透過小分子物質的體積cm3 (ml)或質量g。通常以O2 、CO2和水蒸氣三種小分子物質的透過率檢測為標準。
得出的結論是:一種材料的透過系數越小,其阻隔性能越好。
一般高阻隔性塑料薄膜的透過系數小于 l0ml(g)· mm/ m2· d· MPa,在這些阻隔性薄膜中,PVA、EVOH、 PVDC屬于高阻隔性材料,我們軟包裝行業最常用的是PVDC和EVOH。而PA與PET阻隔性相近, 屬于中阻隔性材料。
PVA與EVOH的缺點在于材料中的羥基易與環境中的水分子結合成氫鍵,其阻濕性能受濕度影響較大,因此只能用于芯層;但隨著對PVA進行改性,其性能顯著提高,江蘇百瑞爾包裝材料有限公司 對PVA進行了改性,研發出的改性聚乙烯醇(PVA)水基涂布液GW7503 阻氧阻濕都有顯著效果,其中氧氣透過率(OTR)能達到1cm3/m2·24h·0.1MPa以內,阻濕性能根據不同材料而定 。改性PVA涂布液廣泛應用于食品領域,如牛奶包裝,阻氧效果十分顯著。PVA涂布液應用范圍廣,用于食品包裝,藥品包裝及其他需要高阻隔材料的包裝領域。PA有一定的阻隔性 ,但吸濕率大也會影響其阻隔性,所以一般也不能作外層。經過改性的特殊尼龍(MXD6)薄膜的耐熱性更好、吸濕率低,阻隔性隨溫度和濕度的增加而下降很少,盡管開發較晚,但其發展應用卻很快。
一、常用阻隔材料不同的阻隔性能特點
隨著人們工作和生活節奏加快,對各種方便食品如:肉制品(冷鮮肉)、乳制品、腌鹵制品等需求量越來越大,對醫藥產品的質量要求也越來越高,因此阻隔性薄膜已成為開發的熱點。
阻隔性能是塑料薄膜物理性能檢測中的一項重要指標。高阻隔包裝材料除具備良好的阻氧、阻水蒸汽和阻異味功能外,還應有良好的耐化學品性能。
1、阻氧性
阻氧性在食品包裝和藥品包裝領域相對要求嚴格,因為對于食品而言,需要保證其新鮮,無變質;有些藥品包裝需要包裝不能有氧氣,防止藥品與氧氣發生反應。
2、阻氣性
所謂阻氣是指阻擋包裝物氣味散失,同時防止外界異味滲入, 盡量保持包裝物原有風味以避免污染包裝物。以檸檬氣味穿透為例:改性 PVA與AL阻隔較好。
3、阻濕性
以食品為例,食品如果遇水蒸汽會加速食物的發霉和腐爛,因此阻濕性是薄膜阻隔性的重要特點。阻濕性好的材料有AL和PVDC,其次是PP、PE,阻濕性差的材料是PA和EVOH。
4、耐化學阻隔性
常用的好的阻隔包裝材料除應具有以上三種阻隔性外,還應有良好的耐化學品性能,鋁箔耐溶劑性優秀但耐酸堿和腐蝕性很差。
二、影響塑料薄膜阻隔性的因素
1、分子極性影響
塑料薄膜生產過程中,當結晶度一定時,極性大分子或強極性大分子因分子間結合緊密而使氣體內部擴散困難,分子極性越大,其樹脂透氣率越小,阻氣性越好。水蒸氣是極性分子,根據相似相容原理,水蒸氣在極性分子塑料中的融入和擴散速度均大于非極性分子,其透濕系數值也較大。如PA為極性樹脂,遇水時易相容而吸水。
2、分子結晶性和定向性的影響
氣體和水蒸氣透過結晶性塑料薄膜所需要的擴散能量比非結晶性塑料薄膜高,擴散系數小,故結晶塑料有較好的阻氣性,薄膜在拉伸過程中大分子受到不同程度的拉伸作用,呈規則排列緊密,而PA膜在生產過程中不是全部都結晶的,有部分未結晶,屬半結晶薄膜,這部分未結晶分子易吸收空氣中的水汽,其擴散系數大,阻水蒸氣透過性差。
3、分子親水性和環境溫度的影響
親水性樹脂如PA、EVOH由于其有強的吸水性,可使樹脂溶漲,分子間距增大,可使阻隔性下降,同時溫度升高也使樹脂的結晶度、定向度降低,分子間距拉大,密度降低,也使塑料薄膜的阻隔性降低。如耐高溫PA、EVOH膜在測試其阻氧率時,不但要測其在正常濕度下的阻氧率,還應測其在高濕度(70%~90%)時的阻氧率,重點還應測其在特定溫度和濕度下的阻氧率。比如在高溫高濕環境中,PA膜就易產生油墨滲透和轉移。
以后的發展,高阻隔包裝逐漸成為主流,廣泛應用于各個領域,包裝企業將會朝著高阻隔的目標發展。