保鲜膜粘性和防雾性.doc

保鲜膜的增粘与防雾技术作者：宋稀鹏，金梅（法国宝利得中国总代理）本文简述了保鲜膜的分类；通过试验数据阐明了如何通过设计配方和改变工艺赋予保鲜膜优异的粘性和防雾性能；介绍了全球顶级的、由法国宝利得公司生产的增粘母粒以及与之匹配的防雾母粒在保鲜膜方面的应用。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.关键词：PE保鲜膜取代PVC保鲜膜，粘性，防雾性，卫生食品标准Keywords: PE fresh keeping film replace PVC fresh keeping film, stickiness, anti-fog, food contact standard概述保鲜膜是人们常用的一类保鲜食品的塑料包装制品，它具有适度的透氧性和透湿度，可以调节被保鲜品周围的氧气和水分的含量，延长食品的保鲜期，同时阻隔灰尘，防止冰箱内食品串味、冷冻脱水干瘪。 目前市场上销售的保鲜膜主要分为三类：PE保鲜膜、PVC保鲜膜、PVDC保鲜膜。PVDC保鲜膜具有很高的阻隔性能，适合包装熟食和肉类制品；PVC保鲜膜透明度好、有一定的粘性，而且价格低廉，因此一直是保鲜膜市场的主流。但是，PVC中含有游离的氯乙烯单体，而且PVC在加工过程中常常需要添加塑化剂，这些都会对人体健康产生不利的影响，所以PVC保鲜膜在国外市场已经很难立足，中国生产的PVC保鲜膜90%是内销的。然而，随着国人健康意识的增强，越来越多的人放弃使用PVC保鲜膜，他们希望能有另外一种产品代替PVC保鲜膜。2005年国家质检总局发布公告，禁止生产销售含有DEHA或氯乙烯单体含量超标的PVC食品保鲜膜，禁止企业用PVC保鲜膜直接包装肉食、熟食及油脂食品。国家质检总局和国家标准委共同发布的国家强制性标准GB10457-2009食品用塑料自粘保鲜膜也于2012年12月1日起正式实施。 PE是全球用量最大的通用树脂，价廉、无毒、安全可靠、不添加任何防腐剂和增塑剂、对人体无害，同时PE薄膜透水透气适中，适合食品保鲜，这些特点使得PE迅速在保鲜膜市场发展壮大，销售量呈逐年上升的趋势，相对应的，PVC保鲜膜的销售量则在持续下滑。本文将着重介绍PE保鲜膜最新的技术发展。第一部分 保鲜膜的粘性一、保鲜膜用增粘剂如果要获得理想的粘性，只靠PE本身是不够的，因此要加入增粘剂来提升保鲜膜的粘度。目前市场上常用的增粘剂或增粘树脂有茂金属LDPE、EVA、超低密度聚乙烯VLDPE、PIB、聚烯烃弹性体POE等，其中最常用、最有效的是PIB。1，聚异丁烯PIBPIB的化学名称是聚异丁烯，结构式如下图。它是一种无色透明的粘稠液体，与聚合物PE不相容，当保鲜膜被生产出来之后，PIB会迁移析出到保鲜膜的表面，从而使薄膜产生粘性。 表征薄膜粘性的参数主要有：搭接粘度和剥离粘度（如下图）。要想获得最佳的粘性，就必须使剥离粘度和搭接粘度达到平衡。 研究表明：剥离粘度和搭接粘度的大小取决于PIB分子量的大小；要想获得最佳的粘性效果，必须组合不同分子量的PIB一起使用。2，PIB的添加方式由于适用于保鲜膜的PIB在常温下是无色透明的液体，因此需要用注射泵才能将其加入到挤出机中，这就常常伴有分散不均匀、渗漏等不良现象。为了解决上述问题，人们将PE与PIB混炼造粒，制成增粘母粒来使用。 法国宝利得增粘母粒产品PW60是以LLDPE为载体，含有60% PIB的增粘母粒，增粘剂PIB是不同分子量的混合物，这样可以获得最佳的粘性效果。直接添加（注射液态PIB）以母粒形式添加需要配有液体加料系统的挤出机生产线。新的装置将带来新的能量消耗，且需要增加操作工。无需特殊设备，普通吹塑设备与流涎设备均可使用。因液态PIB粘稠使得注射系统准确计量难，且易泄露，从而造成薄膜厚度不均，透明度下降，操作环境恶劣及原料浪费。并且还会导致频繁停车，频繁清洗生产线，从而导致产量低。母粒呈粒状，易于计量、添加，PIB分散性优异，停机次数减少，废品率低，可增加挤出机输出量1020%；生产环境干净、安全。只有低分子量的PIB才能注射进料桶中。流涎成型时烟雾大，易积垢。不同分子量PIB的选用赋予薄膜较好的综合粘性，即剥离粘性和搭接粘性均衡。机头处烟雾少。需要为PIB贮存罐配备加热装置，且纯PIB不宜长期贮存。可像PE一样贮存不可同时添加其它增粘剂可同时添加其它增粘剂原料成本较低原料成本偏高综上所述，使用PIB母粒可以赋予薄膜优异的粘性效果。二、影响薄膜粘性的因素要想生产出粘性优异的保鲜膜，必须弄清影响粘性的因素有哪些。1.原材料的选择1）尽量选用密度小于0.923g/cm3的PE。密度过高会影响PIB的析出，不利于获得良好的粘性效果。2）选用不含有任何开口爽滑成分的PE，开口剂和爽滑剂会降低薄膜的粘性。2.成型方式：流延或吹塑和吹塑膜相比，流涎膜由于冷却辊的作用，其冷却更为充分，所以具有更低的结晶度和更多的非晶区，薄膜透明度更好，PIB析出更容易，相同PIB添加量时粘性会更好。这也是为什么流涎膜可少加增粘母粒的主要原因。3.薄膜的厚度同样的PIB添加比例，厚度越厚，增粘剂含量越高，所以短期和长期粘性越好。4.薄膜的结构单层薄膜两面都具有粘性；而多层薄膜可通过配方设计使其单面粘或者双面粘。5.冷却速率（吹膜） 如下图所示，薄膜的冷却速率越快，粘性也越好，并且冷却速率快的薄膜粘性随时间发展的速度也越快。这是因为冷却速率快的薄膜有更低的结晶度和更多的非晶区。6. 吹胀比 如下图所示：吹胀比越大，薄膜的粘性越好，并且吹胀比大的薄膜粘性随时间发展的速度也越快。这是因为大的吹胀比使PE分子结构变得疏松，从而使PIB更易析出。7. 储存温度 如下图所示：薄膜的贮存温度越高，粘性越好，粘性随时间的发展速度也越快。这是因为储存温度越高，PIB分子运动越快，析出就越快。三、保鲜膜推荐配方第二部分保鲜膜的防雾性能一、水雾的形成食品、蔬菜、水果等物品用保鲜膜包好后放入冷藏柜里，因密闭于包装中的空气被冷却，空气中的水蒸气不能全部处于气相状态，即空气为水蒸气所饱和，水蒸气在薄膜表面便冷凝为小的分散水滴，从而在薄膜表面形成了水雾。成雾的缺点1.水雾会影响薄膜的透明度，导致不能清晰的看到被包装的食品。2.影响包装的美观程度，导致销售的下降。3.薄膜表面聚集的水滴会滴落到食物中，使得细菌增殖快，容易导致食物变质甚至腐烂。二、防雾机理水的表面能为72dyn/cm，PE的表面能为32dyn/cm，二者的表面能不同，所以水滴不能均匀的分散将薄膜湿润，从而形成了分散的液滴，也就是水雾。加入防雾剂之后，一方面，由于极性不同，防雾剂会析出到薄膜表面，当防雾剂迁移到薄膜表面时，就赋予薄膜表面一定的极性；另一方面，防雾剂溶于水滴中，使水滴的表面张力下降，防雾剂缩小了PE与水表面能之间的差距，最终使两者的表面能基本相等这样水滴与薄膜之间的接触角就会持续减小直至为零，从而起到防雾的效果。三、防雾剂的种类防雾剂分为内添加型和外喷涂型。外喷涂型防雾剂通过喷涂或者浸渍，在薄膜表面形成一层防雾层。它的优点是起效快，缺点是起效周期短，容易流失。内添加型防雾剂是与树脂一起加入挤出机中，生产出薄膜。防雾剂会析出到薄膜表面，起到防雾效果。由于薄膜中的防雾剂可以持续的析出到薄膜表面，补充薄膜表面损失掉的防雾剂，直至薄膜中的防雾剂全部迁移到薄膜表面，所以内添加型防雾剂可以赋予薄膜长效的防雾效果。防雾剂多为非离子型表面活性剂，如：丙三醇酯，聚丙三醇酯，脱水山梨糖醇酯及其乙氧化衍生物等。法国宝利得的防雾产品AFPEGE10是以LDPE为载体、含有10%甘油酯的防雾剂母粒，可以赋予薄膜优异的防雾性能，目前正为中国多家保鲜膜及多层阻隔膜生产厂家所采用。四、防雾母粒的用法由于防雾剂通常熔点低，添加量少，不易均匀分散，所以通常以母粒形式添加。推荐防雾剂的添加量为1-3%，但最终的添加量与以下因素有关：1）与聚合物类型（结晶、极性等）有关，非晶型和有极性的聚合物容易获得更好更长久的防雾效果。2）所需防雾时效；利用薄膜不同的结构，可以设计出防雾效果不同的薄膜。单层：只有迁移到内表面的防雾剂起作用；多层：加在内表面层或中间层，视防雾时效的需要。若需获得长期的防雾效果，可以将中间层作为防雾剂的储藏层，对表层在使用过程中逐渐流失的防雾剂进行补充。3）塑料薄膜的厚度：越厚，防雾效果越久。 4）使用环境：冷雾还是热雾？雾气大小？5）加工方式：流涎还是吹塑？对于多层流涎膜，由于较高的加工温度（通常都在240度以上）容易导致防雾剂的挥发和分解，通常选择分子量较大一些的防雾剂，而以非晶相为主流的流涎膜也为这些大分子的析出提供了可能。与吹膜相比，防雾剂添加量要多一些，且防雾剂多加在芯层（因为流涎膜表层较薄且防雾剂在表层易流失，所以防雾效果不明显）。6）与其它助剂是否“反协同”。生产保鲜膜时，由于防雾剂和增粘剂都是靠析出到薄膜有限的表面起作用，所以互相之间会存在“干扰”，应该试需要对两者的比例进行调整。五、关于增粘母粒PW60和防雾母粒AFPEGE10的食品卫生性申明国际规范：宝利得所有添加剂母粒产品都符合欧盟REACH&ROHS条款，同时符合美国FDA允许与食品接触的相关法规；符合欧共体EEC相