高性能气调保鲜包装用CPP热封膜的研制

林渊智，陈文韬，陈 盛，史凤烟

（1.福建师范大学福清分校，福建 福清350300；2.福州佳通第一塑料有限公司，福建 福州350014）

高性能气调保鲜包装用CPP热封膜的研制

林渊智1，陈文韬1，陈 盛1，史凤烟2

（1.福建师范大学福清分校，福建 福清350300；2.福州佳通第一塑料有限公司，福建 福州350014）

采用低熔点材料如聚烯烃弹性体（POE）、聚烯烃塑性体（POP）、茂金属聚乙烯（mPE）与三元共聚聚丙烯（PP）共混作为热封层，并添加适量的爽滑剂克服薄膜发黏的问题，采用三层共挤流延法制备了高性能气调保鲜用流延聚丙烯（CPP）热封膜。结果表明，采用POE－868作为低温热封材料时，与三元共聚PP的相容性较好，增韧效果明显；添加12份POE－868和2份爽滑剂，熔体温度控制在245～255℃，冷却辊温度控制在22℃，制备的CPP薄膜的各项性能均符合指标要求，其始封温度低于102℃。

聚丙烯；热封膜；流延；气调包装；聚烯烃弹性体；热封温度

0 前言

气调保鲜包装国外又称 MAP或CAP［1］，国内称气调包装或置换气体包装、充气包装。目前我国法式面包、蛋黄派、膨化食品等都采用气调保鲜包装。包装密封材料是气调包装能否成功的关键，同时还会影响包装的效率，通常使用PE、CPP两大类薄膜作为气调包装热封膜。与PE热封膜相比，CPP热封膜具有透明度高、易热封及热封强度高的优点，缺点是始封温度比PE热封膜高、低温韧性差、低温下易破包、漏气。

用于生产CPP热封膜的PP主要为二元共聚PP和三元共聚PP，二元共聚PP的热封温度较高，约为135℃，如上海石油化工股份有限公司的F800E、韩国现代石油化学公司的R3400等；三元共聚PP的始封温度为108℃，116℃就可达到8N/15mm的热封强度，是目前热封温度最低的PP热封材料，如韩国湖南石化公司的750R、新加坡聚烯烃私营公司的FL7632；较成熟的国产的三元共聚PP只有上海石油化工股份有限公司的F800EPS，其热封温度比750R要高近5℃，稳定性也较差。因此，要得到热封温度更低的PP材料只能通过共混改性才能实现。近年来，DOW化学公司推出的聚烯烃塑性体和EXXSON、日本三井化学公司推出的聚烯烃弹性体具有很低的熔点和软化点，与PP共混可以降低其热封温度［2］，增加韧性，同时不改变透明度［3］。

本文通过筛选适当的低温热封材料与750R共混，同时添加适当的爽滑剂克服弹性体发黏、不爽滑的特性，采用三层共挤流延设备生产出韧性好、超低始封温度、热封强度高的气调包装用PP热封膜，解决了普通PP热封膜在快速充气包装时因热封强度低而产生漏气的缺点，满足了高速包装的市场需求。

1 实验部分

1.1 主要原料

均聚PP，FC801，上海石油化工股份有限公司；

共聚PP，750R，韩国湖南石化公司；

爽滑剂，KQPP102A，成都科辉高分子技术工程有限公司；

POE，DF740，日本三井化学公司；

POE，868，上海和氏璧化工有限公司；

POP，AFFINITY 1850，美国DOW化学公司；

mPE，3518CB，美国埃克森美孚化工有限公司。

1.2 主要设备及仪器

三层共挤流延机，2.2m，美国Battenfeld公司；

分切机，SR2.3，德国康普公司；

透光率－雾度测定仪，WGT－S，上海精密科学仪器有限公司；

热封试验仪，HST－H3，济南兰光机电技术有限公司；

智能拉力试验机，XLW（PC），济南兰光机电技术有限公司；

落镖冲击试验机，G－500，意大利 ACQUATI GIUSEPPE公司；

摩擦因数测试仪，SN.91214802，意大利 ATS FAAR公司。

1.3 试样制备

采用三层共挤流延法成型，薄膜厚度控制在38μm，A层和B层为均聚PP，C层为三元共聚PP、低温热封材料及适量的爽滑剂，低温热封材料的添加量为12份（质量份数，下同），工艺流程为：低温热封材料、三元共聚PP、爽滑剂→计量→挤出塑化→分流器→模头→流延冷却成型→测厚→电晕处理→切边收卷→时效定型→分切→检验→得到CPP热封膜。

1.4 性能测试与结构表征

透光率和雾度按GB/T 2410—1980进行测试；

拉伸强度和断裂伸长率按GB/T 1040.3—2006进行测试，拉伸速度为（500±50）mm/min，采用Ⅳ型试样，长度为160mm，宽度为15mm，标距为50mm；

落镖冲击性能按GB/T 9639.1—2008进行测试；

摩擦因数按GB/T 10006—1988进行测试；

始封温度和热封强度参照Q/FGTS 011—2011进行测试：裁剪纵向300mm、横向200mm的薄膜，纵向对折，离边折约2mm处热封，压力为1kg/cm2，热停留时间为1s，形成纵向25mm、横向200mm的热封区域，按横向宽度15mm依次纵向裁切，取中间的5条试样，分别夹持于拉力机上下夹具上，封口位于上下夹具的中位，标距50mm，试验速度为（300±20）mm/min，读取试样断裂时最大载荷。设定热封温度为116℃，5条试样最大载荷的平均值（F）就是薄膜的热封强度；如果5条试样在某一温度下的F均大于0.50N/15mm，判定此温度为始封温度。

2 结果与讨论

2.1 低温热封材料的筛选

从表1可以看出，在C层中添加12份的4种低温热封材料时，CPP薄膜的始封温度都可以降到102℃，热封强度都比纯三元共聚PP高，都能作为降低PP热封温度的改性材料。但POP、mPE会降低CPP薄膜的透明度，增加其雾度，POE－740和POE－868均能提高CPP薄膜的透明度。这是不同的低温热封材料与三元共聚PP的相容性不同造成的，POP、mPE与三元共聚PP的相容性差，所以透明度差，POE与三元共聚PP的相容性好，所以透明度高。为了生产高透明CPP薄膜，选择POE－740和POE－868作为与三元共聚PP共混的低温热封材料。

表1 低温热封材料对CPP薄膜性能的影响Tab.1 Effect of low－temperature heat－sealing materials on properties of CPP films

2.2 POE含量对CPP薄膜韧性的影响

从表2可以看出，POE在添加量较少时，落镖冲击质量较小，其增韧效果不明显；当POE的添加量达到12份时，CPP薄膜的落镖冲击质量显著增大，其增韧效果最佳。综合考虑，选择POE－868作为低温热封材料。

2.3 爽滑剂含量对CPP薄膜表面摩擦因数的影响

C层加入低温热封材料POE－868后，会引起薄膜发黏，表面摩擦因数增大，无法适应自动包装。从表3可以看出，采用添加爽滑剂的方法可以克服因加入POE引起的薄膜发黏问题，爽滑剂的添加量小于1份时作用不明显，添加量在1.5份以上可以满足摩擦因数小于0.3的要求。

表2 POE含量对CPP薄膜落镖冲击质量的影响Tab.2 Effect of content of POE on dart impact strength of CPP films

表3 爽滑剂含量对CPP薄膜摩擦因数的影响Tab.3 Effect of content of antiblock additives on friction coefficient of CPP films

2.4 熔体温度对CPP薄膜性能的影响

从表4可以看出，随着熔体温度的升高，CPP薄膜的透明度提高，雾度降低，冲击强度提高；当熔体温度上升到255℃后，温度继续增加，透明度和雾度不再变化，但薄膜的冲击强度下降很快。所以熔体温度以245～255℃为宜。

表4 熔体温度对CPP薄膜性能的影响Tab.4 Effect of melting temperature on properties of CPP films

2.5 冷却辊温度对CPP薄膜性能的影响

从表5可以看出，随着冷却辊温度的升高，CPP薄膜的透明度降低，雾度增大，冲击强度缓慢下降；当冷却辊温度为34℃时，CPP薄膜的结晶度大幅提高，雾度增大，膜变脆，所以冷却辊温度应控制在28℃以下。

表5 冷却辊温度对CPP薄膜性能的影响Tab.5 Effect of cooling roll temperature on properties of CPP films

2.6 薄膜的综合性能

A、B层为均聚PP，C层为三元共聚PP750R、12份POE－868、2.0 份 爽 滑 剂，熔 体 温 度 控 制 在 245～255℃，冷却辊温度控制在22℃，制备的CPP薄膜的综合性能如表6所示。从表6可以看出，通过三层共挤生产的高性能气调保鲜包装CPP薄膜的各项性能均符合指标要求。

表6 CPP薄膜的物理和力学性能Tab.6 Physical and mechanical properties of CPP films

3 结论

（1）POE－740、POE－868、POP、mPE都可以降低三元共聚PP的热封温度，但POE－740、POE－868可以提高CPP薄膜的表面光泽度和透明度，而POP、mPE会影响薄膜的透明度；

（2）A、B层为均聚PP，C层为三元共聚PP750R、2.0份爽滑剂、12份POE－868，熔体温度控制在245～255℃，冷却辊温度控制在22℃，通过三层共挤生产的高性能气调保鲜包装用CPP热封膜满足各项性能指标的要求。

［1］ 章建浩.食品包装学［M］.北京：中国农业出版社，2009：198－210.

［2］ 金日光，华幼卿.高分子物理［M］.北京：化学工业出版社，2006：213－219.

［3］ 林渊智，王丽蕊.一种耐低温、高透明度、可里印CPP包装膜：中国，201010141198.7［P］.2010－08－11.

Development of CPP Heat－sealing Film for Modified Atmosphere Packaging

LIN Yuanzhi1，CHEN Wentao1，CHEN Sheng1，SHI Fengyan2
（1.Fuqing Branch of Fujian Normal University，Fuqing 350300，China；2.Fuzhou GT No.1Plastic Co，Ltd，Fuzhou 350014，China）

Polyolefin elastomer（POE），polyolefin plastomer，metallocene polyethylene blended with polypropylene terpolymer as low－temperature heat－sealing layer，heat sealing polypropylene casting films for modified atmosphere packaging were prepared via three－layer co－extrusion casting technology.It showed that the properties of obtained films met the requirements，and their heat sealing temperature was under 102℃，while the heat－sealing layer was composed of polypropylene terpolymer blended with 12phr POE－868and 2phr anti－blocking slip additive，melting temperature was controlled between 245℃and 255℃，and cooling roll temperature was 22℃.

polypropylene；heat－sealing film；casting；modified atmosphere packaging；polyolefin elastomer；heat－sealing temperature

TQ325.1＋4

B

1001－9278（2011）10－0069－03

2011－08－01

福建省福州市科技计划项目（2010－G－114）

联系人，yuanzhi＠pub6.fz.fj.cn