关于热封薄膜的调研

关于热封薄膜的调研

热封是利用外界加热(电加热、高频感应加热、超声波等)使塑料基材薄膜的封口变成粘流状态，并借助于热封刀具的压力，使上下两层薄膜彼此融合为一体，冷却后保持一定的强度。

1.热封薄膜热封性能的影响因素

1）熔点：低熔点，热封薄膜一般熔点较低。

2）  热稳定性：具有必要的较高聚合物的热分解性和较低的薄膜的热收缩性等热稳定性。

3）  热流动性：根据使用要求，适当选择其相对分子质量、密度和结晶度。

4）热间封合性（热粘性）：热封时，一经粘合，在取出热板的瞬间，由于余热的影响，有时会产生剥离现象。此现象多与塑料的结晶速度和密度有关，此现象的测定方法是通过薄膜从热封板上取出时测定其热间剥离距离来实现，其值越小越好。在几种常见的热封薄膜中，EVA，LDPE的的热间剥离距离大，不太好，而LLDPE和离子型集合物（IO）的薄膜剥离距离小，热间封合性能优异。

5）夹杂物热封性：所谓“夹杂物热封性”的热封方式是指一面要入夹杂物，一面热封的方式。因内装物的不用其热封温度和热封强度不用。

6）低温热封性：希望比聚乙烯更低的温度热封时，可使用EVA、离子型聚合物等薄膜或热熔蜡。

2.热封薄膜的种类

2.1低密度聚乙烯薄膜

LDPE薄膜是最通用的热封膜，可用于软包装、含水包装、制品包装、抗静电包装等。它具有以下特点：热封强度高，热封许可的温度范围广，容易热封；可以在较低的温度下热封；夹杂物的热封性也可以；防湿性、防水性能优，含水食品对热封面也不影响；耐寒性优，也充分耐冷冻食品，而不影响热封面；化学稳定性好、耐酸碱。

2.2线性低密度聚乙烯薄膜

LLDPE薄膜的特点是热封强度高，热粘性优。其性能又依共聚单体、聚合催化剂方法和工艺条件不同而异。共聚单体有丁烯-1、乙烯-1、辛烯-1等烯烃中选择，与乙烯共聚制成LLDPE未拉伸薄膜，比之以往的PE薄膜耐热性、耐油性、热粘性、夹杂物热封性和耐冲击强度均有。在国外，聚乙烯系列热封薄膜已占主流。

2.3聚丙烯薄膜

流延聚丙烯（CPP）可分为通用CPP（General CPP，简称GCPP）薄膜、镀铝级CPP（Metalize CPP，简称MCPP）薄膜和蒸煮级CPP（Retort CPP，简称RCPP）薄膜，透明度极好，厚度均匀，且纵横向的性能均匀，一般用做复合薄膜的内层材料。普通CPP 薄膜的厚度一般在25～50μm 之间，与OPP复合后透明度较好，表面光亮，手感坚挺，一般的礼品包装袋都采用此种材料。这种薄膜还具有良好的热封性。蒸煮级CPP 薄膜的厚度一般在60～80 μ m 之间，能耐121℃、30 min的高温蒸煮，耐油性、气密性较好，且热封强度较高，一般的肉类包装内层均采用蒸煮级的CPP薄膜。

2.4 EVA薄膜

EVA薄膜作为热封薄膜主要以低温热封性优，夹杂物热封性较好，耐寒性好，耐冲击、耐穿刺、耐弯曲、耐环境、耐油性、柔软未特点，一般使用VA含量约5%、MFR为1.0～5.0g/10mm的EVA。EVA薄膜一般按VA含量选择用途，VA含量为3%的EVA薄膜，主要用于水产品、肉制品、熟食、含水、油高的包装，VA含量为5%的EVA薄膜用于含水物，如咸菜、熟食品、冷冻食品、沙司、汤等液体调味品的包装。EVA膜有酸臭味，不适合于作为芳香性制品的复合热封膜。

2.5离子型聚合物薄膜

IO薄膜的热封性，耐寒性优，此外深度拉伸成型性好。可作为液体类、细微粉类、含油食品类的热封膜和火腿、香肠、培根、奶酪等包装的深度拉伸成型用热封膜。

3.常用热封性的材料及温度比较

3.1常用热封性材料

1、LDPE：最常用，其熔点在105℃~120℃之间，热封性、透明性、无毒性良好。

    2、 MDPE 和HDPE：熔点在120℃~135℃之间，也有良好的热封性，透明性不如LDPE，结晶度比LDPE高，薄膜强度比LDPE大，热封温度比LDPE高，一般来讲，PE 的最佳热封温度在150℃~160℃，这时有最高的热封强度。

    3、PE 的共聚物，如：PE同其它α高碳原子的烯烃，如：辛烯、戊烯等的共聚物，茂金属PE(MPE)、LLDPE、VLDPE等，还有乙烯同丙烯酸酯、乙烯同醋酸乙烯酯、乙烯同马来酸酐等的共聚物，这些树脂的共同特点是有良好的低温热封性、高度的热封强度和良好的热粘合性。

4、CPP：热封强度较LDPE大，耐油脂。

3.2耐温比较

    各种热封薄膜的起始温度如下：LDPE 135℃，LLDPE 148℃，EVA（VA含量7.5%）107℃，EVA（VA含量12%）93℃，EMA（乙烯丙烯酸甲酯）79℃，EMAA（乙烯甲基丙烯酸）93℃，Surlyn121℃，EAA（乙烯丙烯酸）93℃。

耐高温性如下：EVA、EAA、EMAA可长期耐55℃～85℃，LDPE耐85℃～100℃，MDPE耐95℃～105℃，HDPE耐115℃～120℃，Surlyn耐70℃～85℃，LLDPE耐95℃～115℃，PS耐85℃，HPP耐140℃，共聚丙烯（B-CPP）130℃～135℃，PA66耐160℃～165℃。在需要耐温性的热封薄膜时，一般可直接使用HPP膜或B-CPP膜。只有以乙烯同丙烯酸及其酯的材料为主要热封材料时，才使用PP来共混改性，提高耐热性。

4.三种常用聚乙烯性能比较

4.1低密度聚乙烯性能

1）低密度聚乙烯呈乳白色半透明蜡状固体颗粒,无毒无味。薄膜的透明度较好,密度低,由于分子链上有部分长、短支链,故是典型的结晶度型聚合物,熔点为105~126℃。

2）有良好的韧性、耐低温性,脆化温度-60~-80℃,连续使用温度为82~100℃.其刚性小,蠕变性、热膨胀性大。

3）电性能优,特别是高频绝缘性能优异。

4）吸水性极低,具有良好的阴湿性,但对CO2、有机性臭气渗透性大,对水蒸气、空气的渗透性差。

5）粘附性、粘合性、印刷性差,需经表面处理(化学侵蚀、电晕处理等)方可改善。

6）易燃,且有烧滴现象,燃烧温度为625~650℃,在空气中的燃烧浓度为85~370 g/m3。

燃烧时有石蜡味,火焰无烟无色。在日光、热作用下易老化降解而变色(由白变黄直至变成褐色),且性能变坏,甚至龟裂,但可添加抗氧剂或紫外线吸收剂加以改善。

7）易加工成型,在化学交联剂或高能辐射下可部分交联,以提高刚度、耐热性和耐溶剂性等。

8）化学稳定性较好,对酸、碱、盐和60℃以下的一般有机溶剂都很稳定。

9）易带静电,高速生产装置上需安装静电去除器。

4.2高密度聚乙烯性能

1）高密度聚乙烯与低密度聚乙烯一样，是无臭、无味、白色粉末或白色半透明颗粒状固体。

2）高密度聚乙烯均聚物密度为0.941~0.967g/cm3。含少量丙烯、己烯－１、丁烯－１的共聚物密度为0.950~0.959g/cm3。

3）高密度聚乙烯是结晶状热塑性塑料，结晶度比LDPE高，可达75%~90%。

4）高密度聚乙烯的性能与密度、分子量及分子量分布有关，随密度的提高，HDPE的抗张强度、韧性、软化温度、耐化学性提高，而低温冲击强度、伸长率、渗透性、耐应力开裂性降低。分子量提高，机械强度提高，熔点提高，而柔软性下降。通常所指高密度聚乙烯，实际上是指MMW-HDPE。

5）刚度、拉伸强度、抗蠕变性等优于低密度聚乙烯，伸长率、韧性、冲击强度、电绝缘性能和耐寒性虽很好，但不如低密度聚乙烯。

6）HDPE的透明性、耐环境应力开裂性不如LDPE。耐化学性能优良，与大部分有机酸和无机酸不反应。在室温下不溶于任何已知的有机溶剂，但在温度高于80~100℃时，大部分HDPE可溶解在一些芳烃、脂肪烃和卤代烃中。

7）具有优良的阴湿性，流动性好，易加工成型。

8）电绝缘性能好，易带静电。表面涂覆和印刷应预先进行表面处理，使表面能由31×10-5Ｎ/cm提高到40×10-5Ｎ/cm,才能有较好的粘附力。HDPE的电阻率为1017Ω·cm。

9）易燃烧，且有烧滴现象，火焰中有蜡烛味，几乎无烟尘、无色。

10）高密度聚乙烯长期使用温度在８０℃,其耐低温性能好，可在-40℃的低温下而不脆裂，脆化温度为-65℃。熔点为126-136℃。

4.3线性低密度聚乙烯性能

1）线性低密度聚乙烯的分子结构为线型、分支少、支链短，其分子结构与高密度聚乙烯相似，但其密度又与低密度聚乙烯相似。

2）LLDPE平衡熔点是136~147℃,均匀的LLDPE熔点通常为125~128℃。对于组成均匀分布的乙烯共聚物，其熔点几乎随共聚物的组成变化呈线性下降。LLDPE的脆化温度很低，在相同MI下，是LDPE的３倍，其脆化温度为-100~140℃,比ＬＤＰＥ低20~30℃；耐环境应力开裂性比LDPE好1000倍。

3）LLDPE透明性、热封性、粘弹性、表面光泽性等比LDPE好。易燃烧，有蜡烛味，火焰无色且有烧滴现象，与其他PE一样，都具有良好的电绝缘性。

4）LLDPE的熔点比LDPE高10~20℃,熔体粘度比较高，在相同熔体温度下，LLDPE的熔体粘度是LDPE熔体粘度的10倍以上。其剪切粘度随速度增加而下降，在中等剪切力速率下，LLDPE的剪切粘度是LDPE的2.5倍。而随着剪切速度的降低，两种树脂剪切粘度的差别越来越明显，在低剪切速率范围内，LLDPE的剪切粘度是LDPE的4~5倍。为此，LLDPE适宜于高速生产、快速挤出和注射成型。

5）LLDPE的密度0.918~0.936g/cm3,结晶介于HDPE与LDPE之间，是热塑性结晶型聚合物，可直接用于同食品、药品的接触场合。其刚性和强度均高于LDPE，如在同一密度情况下，抗张力能高出LDPE树脂50%~75%,弹性率比LDPE高出40%~80%。

6）LLDPE不与无机酸和有机酸反应，在室温下不溶解于常用溶剂，但在加热时，在70%浓硫酸溶液中生成碘化物，被浓硝酸硝化；在温度高于80~100℃时，可溶解在二甲苯、四氢化萘、十氢化萘及氯苯等芳烃、脂肪和卤代烃溶剂中。

7）LLDPE对热比较稳定，在250℃以上开始发生热降解反应，相对分子质量逐渐降低，并在聚合物链中形成双链。高于450℃,LLDPE被裂解，形成异构烷烃和烯烃。

8）LLDPE韧性、耐寒、耐低温冲击性良好，柔软性耐针刺性优异，是良好的包装材料。

5.小结

通过对热封薄膜种类和常用材料进行介绍，了解了当前各热封薄膜的特性及用途，针对自动薄膜热封机对薄膜的要求（包括耐温范围、透明性、热封温度及热封强度等），提出使用LLDPE作为热封机薄膜。

6.参考文献

[1]孙智慧等.包装塑料薄膜热封参数及强度的研究[S].2005全国农产品加工食品和包装工程学术研讨会论文集.2005年.

[2]赵漫漫.软塑复合包装材料热封工艺及其机理研究[D].江苏:江南大学.2008年.

[3]安涛.塑料的热封性及热封用树脂的特性概述[S].广东包装.2002年.