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食品包裝

現代包裝材料采用薄膜和箔片形狀的聚合物材料(如聚乙烯(PE))、聚丙烯(PP)和聚酯(PET))。

小分子氣體、水蒸氣、有機蒸汽以及液體對于上述材料均具有滲透能力。在采用上述聚合物作爲包裝材料時,口味或氣味組成成分、添加劑、低分子量殘余物組分等,都可能滲透穿過包裝薄膜材料,並在被包裝食品和外部環境之間發生內外雙向移動,從而導致食品出現連續性變質。

氣體成分滲透通過上述材料的過程是由氣體分子的自由擴散所致。自由擴散指氣體分子在濃度梯度作用下向所有方向移動所形成的一種隨機運動。氣體分子擴散通過固體物質的特性由多種因素所決定。固體物質的晶體結構、結晶度、材料中的針孔缺陷及其他缺陷、氣體分子和固體分子的極性以及氣固體之間可能得化學反應等因素都決定著材料的阻隔性能。自由體積空隙直徑和滲透率之間存在某種關聯,從而使得聚酯和共聚酯材料具有低滲透率以及良好的化學穩定性和生物相容性。滲透率因材料的不同而各異,它是指某種特定氣體通過滲透或擴散作用穿過該種材料的能力。在包裝色版亚洲直播中,滲透率爲厚度與穿過率的乘積。人們對這一過程的理解仍然建立在經驗基礎之上。

在聚合物表面增設一層無機膜可以改善其性能。無機膜可阻隔氣體擴散,同時提高聚合物的強度。然而,這種無機膜阻隔材料必須同時滿足下述要求,即在材料進行回收利用時,無機膜應很容易被去除。爲了在高附加值市場中獲得競爭力,重新利用的PET必須幾乎不含汙染物。另一個問題在于,這種硬質薄膜應具備加工性。通過將PVD工藝與等離子體聚合工藝相結合,實現有機改性的氧化矽塗層沈積,從而可以大大提高氧化矽塗層的彈性。采取上述措施後,防微小裂縫能力已經從單純PVD塗層的0.8%,提高到了有機改性的氧化矽塗層沈積,從而可以大大提高氧化矽塗層的彈性。

在食品包裝领域,薄膜涂层应具备以下功能。

高透明度

對于12μm厚的塗覆層薄膜,水蒸氣的透過率≤1gm(m2·d)

對12μm厚的塗覆層薄膜,氧氣的透過率≤5cm/(㎡·d)

在對成品進行塗覆處理的整個過程中,塗層的阻隔性能應保持穩定不變

爲了避免開裂,薄膜塗層的壓應力≤5×109dyn/㎡

在軟塑料薄膜表面進行塗覆處理後,塗層應賦予塑料薄膜耐磨性能

高塗覆率

爲了確保聚合物具備良好黏結性能,同時增加其機械和光學性能,必須對其進行表面處理。決定真空沈積阻隔塗層特性的一個重要因素爲塗覆處理前的基底表面條件。很多常用聚合物的表面能較低,因此很難通過塗層處理獲得性能良好的阻隔層。采用高能離子、自由基、電子和中性粒子對材料進行表面處理,可以實現在材料表面上幾個分子深度內的改性。表面改性工藝不僅可以去除附著于表面的汙染物質(如有機物),還可以産生一些功能性極性基團,從而促進共價鍵聯,並通過交聯作用産生稠化效果。電暈放電技術通常用于卷繞塗覆工藝中,對許多聚合物而言既有效又經濟。近期研發的表面處理工藝則根據實際應用,在射頻場中對混合氣體進行電離,並結合采用直流磁控管濺射技術,可對表面進行氧化、氮化、胺化或水解等處理,從而增強材料的表面能,提高黏結性能。此外,所選材料的表面形態也會對阻隔層的性能産生重大影響。