三大阻隔性材料的應(yīng)用特點(diǎn)
EVOH、PVDC、PA三種薄膜目前常被并稱為三大阻隔性材料薄膜,在食品軟包裝中應(yīng)用增速較快。這三種阻隔材料性能各有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著軟包高阻隔性材料的研發(fā)和投產(chǎn),原有的三大阻隔性材料將很快被替換。
1、EVOH薄膜
EVOH是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性聚合物,是乙烯_乙烯醇的無規(guī)共聚物,故而集乙烯聚合物良好的加工性和乙烯醇聚合物極高的氣體阻隔性為一體。
加入乙烯單體,EVOH的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度下降而耐水性和加工性改善。EVOH膜經(jīng)雙向拉伸后其阻隔性可提高2~3倍。
在EVOH共聚物中,變更乙烯單體與乙烯醇單體的含量,就能得到性能大不相同的EVOH。其中,乙烯單體提供耐水性和加工性,而乙烯醇單體則提供阻隔性,因此乙烯單體的含量增加,氧氣透過系數(shù)也增加。如:EVOH含29%乙烯時(shí),其氧氣透過系數(shù)為0.1ml.mm/m2d.MPa,而乙烯含量在38%時(shí),其氧氣透過系數(shù)為0.4ml.mm/m2d.MPa。
EVOH因樹脂分子結(jié)構(gòu)中存在羥基,因此EVOH具有親水性和吸濕性,純EVOH制品的吸水性很高,嚴(yán)重影響阻隔性能,因此EVOH不能單獨(dú)使用,往往作為中間材料與其他材料復(fù)合使用,防止其吸水性影響其阻隔性。并且EVOH的阻隔性會(huì)隨溫度上升而下降。它能防止O2等氣體透入包裝袋內(nèi),也能防止袋內(nèi)充氣的逸出。其阻氣性比PA高100倍,比PE、PP高1萬倍。
EVOH樹脂對(duì)大多數(shù)聚合物附著力很差,需使用特殊的粘接樹脂,但EVOH薄膜可以很好地粘附在尼龍膜上,與PA有相當(dāng)好的親和力。EVOH玻璃化溫度高,能適應(yīng)成型加工。這種性能可以改變PA膜加熱時(shí)易產(chǎn)生變型的缺點(diǎn)。
EVOH其阻氣性隨溫度升高而下降,溫度從20℃提高到35℃時(shí),氧氣的透過率要增加3倍多。因此在還沒進(jìn)行改性前,用EVOH材料做為耐高溫蒸煮包裝袋就不適宜。
2、PVDC薄膜
PVDC薄膜為偏二氯乙烯聚合物,它是一種高阻隔性樹脂,其O2的透過系數(shù)稍高于EVOH,而CO2和H2O的透過系數(shù)比EVOH低。純的PVDC雖然有高的阻隔性能,但其加工性十分不好,PVDC的熔融度與分解溫度十分接近,且與增塑劑相容性不好,難以單獨(dú)加工。PVDC共聚物中,VDC的含量越高,其阻隔性越高,反之越低。對(duì)濕度的敏感性小于EVOH,但對(duì)溫度很敏感,溫度從20℃升高到60℃時(shí),其透過系數(shù)增大100倍。PVDC共聚物中VDC的含量達(dá)88%~93%時(shí)阻隔性最好。
PVDC主要用于涂層,但其含有氯而受到限制,在國(guó)外因環(huán)保問題逐步被其它阻隔材料替代。
PVDC是唯一對(duì)氧氣和水汽均有高阻隔的塑料薄膜,能耐弱酸,但不耐堿、耐紫外線性差、易發(fā)脆、對(duì)溫度很敏感不適宜做水煮、蒸煮袋。不過,經(jīng)過改性和提高的全新可耐高溫蒸煮的PVDC膜已經(jīng)制成,正等待實(shí)踐中考驗(yàn)。
3、PA膜和MXD6薄膜
PA6具有良好的阻隔氧、二氧化碳等氣體的性能,其耐穿刺、耐油性很好,但在潮濕環(huán)境中它的阻隔性有明顯下降,PA6膜在不同溫度和濕度條件下的透氧性不同。因此用PA6膜做水煮、蒸煮袋的表層是不適合的。因在滅菌處理過程中,PA6薄膜完全浸泡在水中,薄膜吸水溶漲,不但易使膠層降解脫層,還會(huì)使阻隔性嚴(yán)重下降。
一般PA6在水煮、蒸煮袋中作為中間層起阻隔作用比較適合(需進(jìn)行雙面電暈處理)。
尼龍類塑料薄膜親水性較強(qiáng),容易吸收空氣中的水分而導(dǎo)致物料受潮,而且當(dāng)尼龍的含濕量大時(shí),可能會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生氣泡。
因此,PA6薄膜在成膜出廠時(shí)的含水率一般在1.5%~2.5%之間(不得超過3%)。無論是PA6膜的保管還是使用,都對(duì)周圍環(huán)境的濕度要求非常嚴(yán)格。
在阻隔材料中,PA膜僅歸類于中阻隔產(chǎn)品。由于材料本身具有吸濕性,直接影響到材料的透氣性,因?yàn)镻A6氣密性不理想,在國(guó)外普遍使用MXD6薄膜。
MXD6是一種從間二甲基胺和已二酸縮聚而成的尼龍薄膜,其氣密性比PA6高10倍以上,同時(shí)還有良好的透明性和耐穿刺性,可用于阻隔性要求很高的食品軟包裝及耐高溫水煮蒸煮袋。它的最大特點(diǎn)是阻隔性不隨濕度的上升而下降,在西歐使用量很大。
MXD尼龍和EVOH復(fù)合而成的具有雙向延伸性的新型薄膜已成為一種新的高阻隔材料。PA6與聚烯烴類塑料之間親和性差,在使用PA6和聚烯烴類塑料匹配共擠出復(fù)合時(shí),一定要采用粘合性強(qiáng)的樹脂或膠粘劑,改善PA6層界面與聚烯烴層間界面的結(jié)合力,否則可能岀現(xiàn)層間分層現(xiàn)象。