摘 要 本文介紹了國內(nèi)高阻隔材料的應(yīng)用現(xiàn)狀和PVDC層壓復(fù)合膜開發(fā)過程中的難點(diǎn)及解決辦法。將PVDC層壓復(fù)合膜與其它高阻隔復(fù)合材料進(jìn)行比較,重點(diǎn)突出其卓越性能,并展望了它的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞 PVDC 層壓復(fù)合 高阻隔材料 開發(fā) 應(yīng)用 隨著包裝技術(shù)的不斷發(fā)展,塑料復(fù)合包裝材料的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,能夠提供保質(zhì)、保鮮、保風(fēng)味以及延長貨架期的高阻隔塑料包裝材料,在包裝工業(yè)特別是食品包裝工業(yè)方面獲得了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。 高阻隔包裝材料通常指對(duì)氣體、液體滲透物具有高阻隔作用的材料,具體表現(xiàn)為:防止氧氣的侵入使商品氧化變質(zhì);防止水或水蒸汽的滲透使商品受潮霉變;防止香氣、二氧化碳和異味的透過,使商品變味和變質(zhì)。 國際塑料界習(xí)慣用“透過率”這一物理量來衡量塑料阻隔性能的差別。通常用25.4μm厚1m2面積的塑料薄膜在23℃、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、相對(duì)濕度50%RH、在24小時(shí)內(nèi)透過氧氣的體積(cm3)作為對(duì)比單位,其值在10以下稱之為高阻隔塑料;10-100稱為中阻隔塑料;100以上稱之為普通阻隔塑料。目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的高阻隔塑料有EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)、PVDC(聚偏二氯乙烯)、PAN(聚丙烯腈)三種(見表一)。投入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的高阻隔塑料有PVDC和EVOH。據(jù)統(tǒng)計(jì),1992年全世界高阻隔塑料產(chǎn)量為126萬噸,其中PVDC樹脂產(chǎn)量占108萬噸,占總產(chǎn)量的80%以上。一、 國內(nèi)PVDC的應(yīng)用現(xiàn)狀 我國“七五”、“八五”期間將發(fā)展高阻隔包裝材料的生產(chǎn)、加工、應(yīng)用列入攻關(guān)項(xiàng)目。直到二十世紀(jì)九十年代,伴隨著火腿腸加工技術(shù)的引進(jìn),PVDC才在我國得到大量應(yīng)用。在隨后的十年中,洛陽春都、漯河雙匯、山東金鑼、南京雨潤等廠家的火腿腸生產(chǎn)量逐漸擴(kuò)大,一些企業(yè)如洛陽春都、漯河雙匯、山東金鑼、廣東高明等相繼從國外引進(jìn)了先進(jìn)的PVDC生產(chǎn)線,使PVDC在中國進(jìn)入迅猛發(fā)展時(shí)期。截止2000年,我國PVDC塑料產(chǎn)量已達(dá)到15萬噸,成為繼美國、日本之后第三大生產(chǎn)應(yīng)用國。但目前我國PVDC產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較單一:因?yàn)殡m然PVDC薄膜是阻隔性能最優(yōu)異的塑料包裝材料之一,但是其本身既不能使用普通的干法復(fù)合工藝和方法來制造復(fù)合薄膜又不能使用普通的熱封方法封合的特點(diǎn),使它局限于西式灌腸用腸衣薄膜。隨著肉食品的多樣化和對(duì)高阻隔性復(fù)合包裝材料需求的增長,市場呼喚既耐高溫蒸煮又可熱封的透明的復(fù)合膜的出現(xiàn)。把PVDC塑料制成復(fù)合包裝材料就成為塑料包裝行業(yè)人人都想實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。二、 PVDC復(fù)合膜的開發(fā) 我們從1993年開始進(jìn)行PVDC塑料加工技術(shù)的研究。在充分消化吸收PVDC加工技術(shù)和了解國內(nèi)、外食品包裝的發(fā)展趨勢之后,我們從1997年起致力于PVDC層壓復(fù)合薄膜的研究。在開發(fā)過程中,我們遇到最大的難點(diǎn)問題是:PVDC收縮率過大,難以復(fù)合。 我們知道:做為復(fù)合基材,需要保證其尺寸穩(wěn)定性,以保證復(fù)合后復(fù)合膜的外觀平整度。PVDC由于其自身特性和加工工藝的原因,其100℃熱水收縮率過大(22%左右),無法保證正常的復(fù)合及復(fù)合后的效果。我們通過對(duì)樹脂配方的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的控制,使其收縮率降到一定程度。若采用普通的干法復(fù)合工藝復(fù)合,PVDC薄膜必需經(jīng)過60~80℃的長烘道,在這一情況下,它仍將發(fā)生較大的收縮(見圖1),而無法獲得尺寸穩(wěn)定、表觀平整的復(fù)合薄膜。為此,我們采用無溶劑復(fù)合工藝和復(fù)合設(shè)備,在復(fù)合過程中,由于涂膠輥與薄膜接觸時(shí)間非常短,由涂膠輥傳導(dǎo)給PVDC的熱量有限,選擇適用的工藝溫度,可以既保證膠粘和粘度的降低又避開了PVDC復(fù)合時(shí)受熱引起的收縮問題。 之后,如何解決PVDC在高溫蒸煮時(shí)發(fā)生變形和脫層是我們通過的又一個(gè)重視課題。我們通過大量的試驗(yàn),一方面在復(fù)合工藝設(shè)備上通過調(diào)整第一、二放卷張力,使之匹配;另一方面通過層間處理和一系列粘合性能的試驗(yàn),篩選出了適用于高溫蒸煮(121℃,30min)的膠粘劑。這種無溶劑型膠粘劑具有很高的初粘力和后期粘接強(qiáng)度,它使PVDC在復(fù)合膜的中間層客觀存受到的粘接力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PVDC受熱收縮時(shí)產(chǎn)生的收縮力,有效地保證了復(fù)合薄膜在蒸煮時(shí)和蒸煮后的層間粘合牢度和外觀的平整度。 隨著這兩大技術(shù)措施的成功采用,直接用PVDC制造耐高溫蒸煮復(fù)合膜的技術(shù)難關(guān)被攻關(guān)。通過幾年的工作實(shí)踐,我們?nèi)〉昧送耆夹g(shù)突破:根據(jù)復(fù)合膜包裝內(nèi)容物殺菌溫度的要求不同,我們分別采用了CPE(≤100℃時(shí))、CPP(121℃時(shí))作為熱封層,有效地保證了熱封強(qiáng)茺;通過對(duì)PVDC加工工藝的改進(jìn),解決了降低PVDC厚度時(shí)破泡頻繁,成品率較 技術(shù)難題,生產(chǎn)出了厚度≤20μm的PVDC基材薄膜,在保證性能的前提下,有效地降低了PVDC所占的成本比例,從而使PVDC復(fù)合膜整體成本降低到與三層尼龍復(fù)合膜接近的程度。我們先后開發(fā)出了適用于各種制袋機(jī)和自動(dòng)成型機(jī)的PVDC三層低溫層壓復(fù)合膜;BOPP(或BOPET)/PVDC/CPE、三層高溫層壓復(fù)合膜:BOPP(或BOPET)/PVDC/CPP、四層抗穿棘型高溫層壓復(fù)合膜:BOPP(或BOPET)/PVDC/BOPA/CPP和其它特殊功能型的PVDC復(fù)合膜。
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