CN108943953A - 一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本专利是一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，由印刷层、阻隔层、热封层三层结构组成，作为优选，印刷层为双向拉伸聚乙烯膜（BOPE膜），阻隔层为镀铝聚酯膜（VMPET）或镀铝聚丙烯膜（VMBOPP），热封层为层间功能设计的改性聚乙烯，层与层之间采用聚醚改性的无溶剂胶黏剂工艺形成复合膜。该法制备的复合膜为柔/刚/柔层状结构特性，材质柔韧，可满足80KPa以上变压耐压需求，具有工艺简单，低成本特点，非常适合高原环境膨化食品充气包装。

Description

一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜及其制备方法
技术领域
本专利属于包装技术领域，具体涉及一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法。
背景技术
薯片、虾条等膨化食品作为一种休闲零食深受消费者喜爱，其包装形式多为充气型复合膜软包装。以最为普遍的双向拉伸聚丙烯/真空镀铝双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚乙烯(BOPP/VMPET/PE)三层结构为例，即BOPP作为印刷膜层，VMPET作为避光阻隔膜层，PE热封膜层。主要工艺目前分为两种：(1)采用聚氨酯胶黏剂干式复合工艺，将层与层之间贴合，形成复合膜；(2)BOPP/VMPET层采用PE熔融挤出的方式完成贴合，VMPET/PE层采用聚氨酯胶黏剂形成复合膜。但上述复合膜在高原高海拔地区营销过程中都存在一定的包装问题，即随着海拔高度的变化，外界气压也随着高度的升高而降低，因此会导致每升高1000m，大气压降低1KPa。因此，大气压压差引起的包装问题主要体现在：(1)产品在低海拔完成生产包装运往高海拔区域销售过程中，随着途径地势海拔高度起伏变化，耐压性差，易爆袋，试验数据表明包装复合膜必须承受80KPa压力以上。(2)用于外层BOPET、BOPP薄膜往往为刚性材质，物流运输过程中的容易相互摩擦形成空洞，导致针孔漏气。
发明内容
因此，为解决上述问题，需要研制一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，既能满足耐压达到80KPa，又能具有材质柔韧，且工艺简单易行。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，由印刷层、阻隔层、热封层三层结构组成，层与层之间采用无溶剂胶黏剂工艺形成复合膜。
作为优选，所述印刷层为双向拉伸聚乙烯膜(BOPE膜)，厚度为15-30微米，优选为20微米。
作为优选，所述阻隔层为真空镀铝聚酯膜(VMPET)或真空镀铝聚丙烯膜(VMBOPP)；
所述的真空镀铝聚酯膜或真空镀铝聚丙烯膜厚度为10-20微米，优选为12微米。
作为优选，所述热封层为层间功能设计的改性聚乙烯。
所述的层与层之间采用聚醚改性的无溶剂胶黏剂粘接形成的复合膜。
所述的热封层是经三层聚合膜层共挤吹塑复合成型，其中内层为双峰三元共聚聚乙烯的低密度聚乙烯共混物；中层为线性低密度聚乙烯；外层为乙烯与丙烯酸共聚物复合层。所述的热封层中，内层、中层、外层的厚度比为1:1.8-2.2:1；三层材料采用纵向拉伸上吹工艺，吹胀比＝2.2-2.8:1。
采用三层共挤吹塑成型，纵向拉伸上吹工艺，优选方案中内层、中层、外层的层厚比为＝1:2:1，吹胀比＝2.5:1，霜冷线高度＝3DD。
所述的内层中，双峰三元共聚聚乙烯的低密度聚乙烯共混物的质量分数为20-40％，密度为0.91-0.92g/cm3，熔融指数为：1-1.5g/10min。
所述的中层中，线性低密度聚乙烯的质量分数为100％，密度为0.92-0.935g/cm3，熔融指数为：1-2g/10min。
所述的外层乙烯与丙烯酸共聚物复合层质量份数为5-20％，其中，丙烯酸含量6-12％，密度为0.92-0.94g/cm3，熔融指数为：5-8g/10min。
本发明所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，包括如下步骤：
将双向拉伸聚乙烯薄膜复合面电晕处理，采用电子轴凹版印刷机聚酯类油墨在电晕面上完成彩色图文的印刷得到印刷层；
调节阻隔层的真空镀铝聚酯薄膜的镀铝面润湿张力，及铝层厚度；
对热封层在三层共挤吹塑成型机内进行纵向拉伸上吹，调整热封层中的内层、中层、外层厚度，吹胀比及霜冷线高度，控制吹膜厚度及电晕值，得到热封层；
以聚氨酯双组份无溶剂胶黏剂LIOFOL LA7758为聚醚改性的无溶剂胶黏剂，在无溶剂复合机上，对印刷层与阻隔层涂布上胶，所述的上胶量控制为1.4-2.5g/m2，使依次陈列的印刷层、阻隔层、热封层的三层复合膜下机后放入40℃熟化24h，得到适合高原环境膨化食品充气包装复合膜。
所述的印刷层在彩色图文的印刷过程中，复合面电晕处理至45-55达因；所述的阻隔层镀铝面润湿张力为45-55mN/m，铝层厚度控制为1.9-2.0Ω；所述的热封层吹膜厚度控制为35-45微米，电晕值控制为40-45达因。
本发明专利要解决的第1个技术点是:表层印刷膜材料柔韧性问题。经过双向拉伸工艺后的聚乙烯(BOPE)薄膜不仅可用于印刷，亦可用于复合膜起到增韧作用。因此，印刷层采用双向拉伸聚乙烯膜(BOPE膜)，其在材料机械性能方面，双向拉伸聚乙烯(BOPE)薄膜具有优异的柔韧性且成本较低。试验数据表明该材料两倍于普通聚乙烯薄膜的落标冲击强度，三倍的抗穿刺力，三倍的拉伸强度，及两倍的拉伸模量，且具有易撕便利性。
本发明专利要解决的第2个技术点是：反复交替压差引起的包装物承受80KPa问题。由于镀铝基材都是经过一定拉伸的薄膜材料，导致VMPET膜或VMBOPP的非镀铝界面与经吹塑成型工艺纵向拉伸PE之间的界面极性较低，即往往表现为PE热封强度与剥离强度低。因此，本发明专利采用三层共挤吹塑成型工艺，对PE实施材料层间设计，共混共挤的技术方案。
采用三层共挤吹塑成型，纵向拉伸上吹工艺，其中
内层：添加质量含量为20-40％双峰三元共聚聚乙烯的低密度聚乙烯共混物，密度为0.91-0.92g/cm3，熔融指数为：1-1.5g/10min。
中层：质量份数100％的线性低密度聚乙烯，密度为0.92-0.935g/cm3，熔融指数为：1-2g/10min。
外层：质量份数为5-20％的乙烯与丙烯酸共聚物(EAA)，丙烯酸含量6-12％，密度为0.92-0.94g/cm3，熔融指数为：5-8g/10min。
最后，印刷层、阻隔层、热封层，层与层之间通过聚醚改性的双组份聚氨酯胶黏剂无溶剂复合工艺复合，采用印刷膜为基材上胶工艺，上胶量控制为1.4-2.5g/m2，形成三层结构复合膜。该复合包装膜材质柔韧，适合高压充氮气包装，可以承受80KPa压力反复交替压差，非常适合高原环境充气膨化食品包装。
另外，中国实用新型专利“一种双向拉伸聚乙烯生态包装复合膜”(专利号：201320623080.7)，介绍了一种含BOPE的复合膜，即通过粘合剂把BOPE膜与PVA改性涂布的PE膜材料形成复合膜，应用于食品、药品包装，其目的在于聚乙烯材料的熔融回收利用。中国发明专利“一种镀铝复合膜的制备方法”(专利号：201310053672.4)，介绍了一种镀铝膜的铝表面涂布无溶剂胶粘剂的复合工艺，复合张力为45-55N，上胶量为2.6-3.0g/m2，即将所述涂布无溶剂胶粘剂后的镀铝膜与外层膜进行复合，经熟化处理，得到镀铝复合膜。本发明得到的镀铝复合膜基本不产生溶剂残留，因此对所包装的内容物、生态环境和人体健康产生的影响均较小。
与上述专利相比，本专利最大区别在于：(1)本专利是基于BOPE为印刷膜的三层结构复合膜，适合高原高压环境；(2)对热封PE膜外层的改性增加了材料极性，因此，薄膜材料层间剥离强度增强，上胶量降低，节约成本；(3)本专利采用聚醚改性的双组份聚氨酯胶黏剂无溶剂复合工艺复合，是因为相对比传统聚酯型聚氨酯，聚醚型聚氨酯软段具有更低的玻璃化转变温度，胶粘剂更柔软，材料抗撕裂性能更优，因此，本专利技术是基于包装材料应用特殊功能设计的。
附图说明
本专利的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是本发明专利的结构示意图。图中：1、印刷层，2、阻隔层，3、热封层
具体实施方式
如图1所示一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，包括印刷层BOPE膜1，阻隔层VMPET膜2，热封层改性聚乙烯膜3。
其中印刷层为20微米厚度BOPE膜，复合面电晕处理至50达因，采用电子轴凹版印刷机聚酯类油墨在电晕面上完成彩色图文的印刷。
阻隔层VMPET为12微米厚度真空镀铝聚酯薄膜，镀铝面润湿张力为50mN/m，铝层厚度为1.95Ω。
采用德国W@H公司Optimex型三层共挤吹塑成型机，纵向拉伸上吹工艺，层厚比为＝1:2:1，吹胀比＝2.5:1，霜冷线高度＝3DD。吹膜厚度，40微米，电晕值42达因，其中，
内层：30％博禄公司双峰三元共聚聚乙烯，牌号FK1828，密度为0.918g/cm3，熔融指数为：1.5g/10min；70％埃克森美孚公司低密度聚乙烯，牌号100AC。
中层：质量份数100％的上海赛科线性低密度聚乙烯，牌号0220AA，密度为0.92g/cm3，熔融指数为：2g/10min。
外层：质量份数为10％的陶氏杜邦公司乙烯与丙烯酸共聚物(EAA)，牌号为30907丙烯酸含量9％，密度为0.94g/cm3，熔融指数为：7g/10min。
采用德国汉高聚氨酯双组份无溶剂胶黏剂LIOFOL LA 7758，意大利诺德美克Super Simplex型无溶剂复合机，分别采用BOPE膜与VMPET膜为基材进行涂布上胶，上胶量控制为1.6g/m2，复合膜下机后放入40℃熟化24h，形成最终成品。
复合膜机械性能指标如下表所示，该复合膜通过对薯片经水平自动填充型包装机(VFFS)完成包装后，从海拔0m至3000m完成运输测试，可满足80KPa以上变压10次耐压需求，且漏气率为千分之五以内，传统复合膜漏气率一般为1-8％，耐压一般为60KPa，非常适合高原环境充气膨化食品包装。
具体实施方式2
如图1所示一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，包括印刷层BOPE膜1，阻隔层VMBOPP膜2，热封层改性聚乙烯膜3。
其中印刷层为25微米厚度BOPE膜，复合面电晕处理至50达因，采用电子轴凹版印刷机聚酯类油墨在电晕面上完成彩色图文的印刷。
阻隔层VMBOPP为19微米厚度真空镀铝聚酯薄膜，镀铝面润湿张力为50mN/m，铝层厚度为1.95Ω。
采用德国W@H公司Varex型三层共挤吹塑成型机，纵向拉伸上吹工艺，层厚比为＝1:2:1，吹胀比＝2.5:1，霜冷线高度＝3DD。吹膜厚度，40微米，电晕值42达因，其中，
内层：30％博禄公司双峰三元共聚聚乙烯，牌号FK1828，密度为0.918g/cm3，熔融指数为：1.5g/10min；70％中国石化司低密度聚乙烯，牌号Q281。
中层：质量份数100％的中国石化公司线性低密度聚乙烯，牌号DFDA7042，密度为0.92g/cm3，熔融指数为：2g/10min。
外层：质量份数为10％的埃克森美孚公司乙烯与丙烯酸共聚物(EAA)，牌号为5050丙烯酸含量9％，密度为0.936g/cm3，熔融指数为：8.4g/10min。
采用高盟公司聚氨酯双组份无溶剂胶黏剂768，意大利诺德美克Super Simplex型无溶剂复合机，分别采用BOPE膜与VMBOPP膜为基材进行涂布上胶，上胶量控制为1.8g/m2，复合膜下机后室温自然熟化48h，形成最终成品。
复合膜机械性能指标如下表所示，该复合膜通过对膨化巧克力圈经立式自动包装机(HFFS)完成包装后，从海拔0m至3000m完成运输测试，可满足80KPa以上变压10次耐压需求，且漏气率为千分之五以内，传统复合膜漏气率一般为1-8％，耐压一般为60KPa，非常适合高原环境充气膨化食品包装。

Claims (10)

1.一种适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，其特征在于，由印刷层、阻隔层、热封层三层结构复合形成的抗压强度大于80KPa的复合膜；所述的印刷层为双向拉伸聚乙烯膜；阻隔层为真空镀铝聚酯膜或真空镀铝聚丙烯膜；所述的热封层为具有层间功能的改性聚乙烯；所述的层与层之间采用聚醚改性的无溶剂胶黏剂粘接形成的复合膜。
2.如权利要求1所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，其特征在于，所述的双向拉伸聚乙烯膜厚度为15-30微米；所述的真空镀铝聚酯膜或真空镀铝聚丙烯膜厚度为10-20微米；
上述中，优选方案为所述的双向拉伸聚乙烯膜厚度为20微米；所述的真空镀铝聚酯膜或真空镀铝聚丙烯膜厚度为12微米。
3.如权利要求1所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，其特征在于，所述的热封层是经三层聚合膜层共挤吹塑复合成型，其中内层为双峰三元共聚聚乙烯的低密度聚乙烯共混物；中层为线性低密度聚乙烯；外层为乙烯与丙烯酸共聚物复合层。
4.如权利要求3所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，其特征在于，所述的热封层中，内层、中层、外层的厚度比为1:1.8-2.2:1；三层材料采用纵向拉伸上吹工艺，吹胀比＝2.2-2.8:1。
5.如权利要求3所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，其特征在于，所述的内层中，双峰三元共聚聚乙烯的低密度聚乙烯共混物的质量分数为20-40％，密度为0.91-0.92g/cm3，熔融指数为：1-1.5g/10min。
6.如权利要求3所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，其特征在于，所述的中层中，线性低密度聚乙烯的质量分数为100％，密度为0.92-0.935g/cm3，熔融指数为：1-2g/10min。
7.如权利要求3所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜，其特征在于，所述的外层乙烯与丙烯酸共聚物复合层质量份数为5-20％，其中，丙烯酸含量6-12％，密度为0.92-0.94g/cm3，熔融指数为：5-8g/10min。
8.如权利要求1-7任一项所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将双向拉伸聚乙烯薄膜复合面电晕处理，采用电子轴凹版印刷机聚酯类油墨在电晕面上完成彩色图文的印刷得到印刷层；
调节阻隔层的真空镀铝聚酯薄膜的镀铝面润湿张力，及铝层厚度；
对热封层在三层共挤吹塑成型机内进行纵向拉伸上吹，调整热封层中的内层、中层、外层厚度，吹胀比及霜冷线高度，控制吹膜厚度及电晕值，得到热封层；
以聚氨酯双组份无溶剂胶黏剂LIOFOL LA 7758为聚醚改性的无溶剂胶黏剂，在无溶剂复合机上，对印刷层与阻隔层涂布上胶，使依次陈列的印刷层、阻隔层、热封层的三层复合膜下机后放入40℃熟化24h，得到适合高原环境膨化食品充气包装复合膜。
9.如权利要求8所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，其特征在于，所述的印刷层在彩色图文的印刷过程中，复合面电晕处理至45-55达因；所述的阻隔层镀铝面润湿张力为45-55mN/m，铝层厚度控制为1.9-2.0Ω；所述的热封层吹膜厚度控制为35-45微米，电晕值控制为40-45达因。
10.如权利要求8所述的适合高原环境膨化食品充气包装复合膜的制备方法，其特征在于，所述的上胶量控制为1.4-2.5g/m2。
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