我们都知道,在制造预成型的食品包装盒时,都需要添加抗静电剂,例如一些聚苯乙烯或聚丙烯材料的盒子。这种抗静电处理是为了避免盒子在加工处理,存放,运输,和发生摩擦过程中,细菌、粉尘不会黏附、聚集在表面上。导致难于处理,也会影响进一步的清洁、加工,如印刷等。
这种抗静电处理是这样的,由于抗静电剂与聚苯乙烯、聚丙烯等聚合物的相容性有限,加工放置5~7天后,抗静电剂会随着时间向盒子的表面形成具有取向特征的抗静电剂分子层,其中亲油基植于树脂内部,亲水基向外一侧吸附空气中的水分,形成一层非常薄的作为通电通道的亲水薄膜。这样当盒子在处理或摩擦过程中,表面堆积的电荷能够迅速被释放,且断面电荷较小,因此在高速运行的自动化生产中具有广泛的适应性。
尽管如此,这种添加剂受环境湿度的影响很大。也就是说,在湿度大的情况下薄膜的效用好,而干燥时效用要差得很多。另外,这些添加剂不是永久的,它们逐渐在盒子的表面挥发变薄直至没有。当然,我们可以选择效用时间长短不同的添加剂,但是这不是令人满意的处理方式,因为产品寿命区别很大,另外,静电添加剂的使用量也会影响产品的适印性。
有一种解决问题的方法是在盒子的表面放上一层合成的添加剂。这是一种混合添加剂,比如在当盒子的材料是聚丙烯的时候,用的是PEBA添加剂。这种添加剂,与之前的结构不同,不受环境湿度影响并且是永久的。它比其他同类的产品对也食品更好。
但是在盒子成型过程中,特别是盒子的侧表面,表面的拉伸会使PEBA层脱落,这在盒子的使用过程中没有问题,但是在盒子表面印刷的过程中,会导致材料作废,我们可以观察到涂层的剥离。当然我们也可以通过加厚PEBA层的厚度来解决该问题,但是PEBA是一种很贵的材料,通常为了降低成本我们只能涂很薄的一层。
所以,为了解决涂层工艺的缺点,使得能够在聚丙烯上涂上一层较薄的PEBA,而让这层PEBA在生产过程中不会脱落。我们将通过共挤技术来获得多层结构的涂层来解决这一问题,它的特点是至少包含了两个层,一层是PEBA材料的抗静电涂层,一层是马来酐结构层。
每层结构层含有由聚丙烯和矿物色素组成的混合物(这是为了PP的染色)。防氧聚合物层由EVOH为基。第二第三,第四结构层的PP以PP的均聚物或共聚物为基。
第一结构层由A、B两层组成。A层由永久抗静电材料组成,化学基是PP和PEBA。这种复合材料SCHULMAN PLASTICS有生产。在牛奶制品生产过程中,这一层将在外部起到抗静电的效果。这一层的平均厚度达到总结构层厚度的1.5%。
B 层由各种复合材料组成,它特别包括未改性的PP和改性PP它含有马来酐。马来酐首先移植到均聚物PP上,这种材料和未改性的PP混合。马来酐的化学式是C4H2O3,展开化学式如下:

马来酐会通过在(A,B)两层的截面上产生的共价键和抗静电层上酰胺的酒精部分发生化学反应。这一共价键可以确保抗静电层(A)连在(B)上。这样的连接特别能够避免抗静电层(A)在结构层拉伸及印刷时不会脱落,因此免除了较厚的抗静电层。
在第一结构层上可以加上第二结构层,这一层由混合物组成,它可以由不同比例的均聚物PP和共聚物PP组成。第二结构层的厚度将达到30%到50%的总厚度。
在第二结构层上还可以加上新的食品接触层,这一层在盒子和盖子热胶合时有很好的密封性。这一层也是由PP组成,但是它包含的PP的稠度要比第一和第二层的要好。这一食品接触层的厚度将达到总的结构层的2%到5%.
当然在结构层上加上一层阻隔层是非常必要的,作为防氧,防气味层用来保护盒子中的产品。这层由乙烯和聚乙烯的均聚物组成,即EVOH。其中乙烯与聚乙烯的摩尔质量比为29%到44%,这一层的厚度将达到2%到8%的总厚度。
这种结构的盒子,价格并不高昂,可以说比普通的PP盒子高不了很多,因为用普通的盒子、瓶子需要较厚的材料,就像目前国内的牛奶制品包装瓶,壁厚都相当厚。而这种多层结构的包装有较好的封密性,抗静电性和适印性等,方便于在各方面加工,对节约成本,提高效率起到了很好的作用。被国外目前很多奶制品生产厂家广泛的使用。


文\David
发表于《全球包装工业》2008.5
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