薄膜增刊 | 无惧雾水， 添加剂让食品包装和温室薄膜更明亮

在2020年全球生产的3.67亿吨塑料中，有五分之一被加工成塑料薄膜。塑料薄膜市场仍在持续增长，到2024年，销售额预计将达到2500亿美元。

大多数塑料薄膜是由聚烯烃制成的。大多数聚烯烃具有易加工、易成型的特性以及理想的热学、机械和光学性能。此外，聚烯烃有多种类型，覆盖多个食品接触认证，而且有成本优势。然而，对于某些应用来说，它们的劣势是冷凝会导致薄膜表面产生雾化。

更有效的温室

使用防雾添加剂的薄膜具有许多优点：食品包装膜拥有更好的光学性能、更低的表面张力，包装内容物的保质期也更长。这些改进的性能吸引了更多的客户去购买特种添加剂产品，特别是在食品和消费包装领域。

当这些添加剂使用在温室薄膜上时，它们可以减少因水滴落下导致的真菌病害造成的产量损失。同时，由于光照透过增加，植物的生长速度也增加了。然而，由于这些添加剂通常是液体或糊状的，直接添加可能比较麻烦。此时可以选择使用添加剂母料，这样处理起来更为精确和清洁，能节约时间和成本。

防雾添加剂是与环境中的冷凝液相互作用的表面活性剂（表1）。为了起作用，添加剂要从聚合物层迁移到表面上。从结构上讲，添加剂是两亲性物质。它们含有用于相容媒介的非极性烃链以及在聚烯烃基材中产生迁移倾向的极性基团。

水膜而不是水滴

在挤出过程中，防雾添加剂均匀分布在熔体中。薄膜冷却后，添加剂开始迁移到表面并留在那里。一旦水以不透明的小水滴的形式凝结在表面，添加剂就会迁移到水中，降低其表面张力，在膜的表面上形成一层均匀的水层，该水层是可见透明的（图1）。

农用防雾薄膜的测试是在微型温室中进行的，过程为期数月。然而，只有在实际使用条件下进行现场测试后，才能获得有意义的结果。实际使用条件下的测试则更加复杂。

以这种方式形成的水膜的技术检验是通过目视评估进行的。到目前为止，还没有国家或国际标准，因此不同测试方法和评估标准的结果可能是主观的。在此背景下，康斯坦普（Constab）开发了一种专门的、技术含量很高的包装薄膜测试方法。在本案例中，首先用测试薄膜将装了半杯水的玻璃杯紧紧密封。随后，在4°C或0.5°C的冰箱，或者恒温恒湿箱中进行冷雾试验，或在60°C的水浴中进行热雾试验。该公司的内部标准规定了1至9的评级，其中1表示最差结果，9表示最佳结果（图2）。通常用于热灌装食品的热雾测试仅用几个小时，冷藏食品薄膜的测试时间要长得多，七天后才出结果。

防雾添加剂在包装中所需的使用寿命相对较短。然而，添加剂必须在聚合物中分布充分，以确保它们在薄膜的运输、储存和进一步加工后的效果。此外，它们必须符合现行的食品接触法规，该法规将可用添加剂限制在仅仅几类已经批准的化学物质的范围。

用于温室的防雾添加剂不受食品接触法规的约束。他们面临的挑战在于找到合适的组合来取得即时和长期的效果，这些效果在不同的环境条件下都在。与包装薄膜一样，聚合物的选择和巧妙的薄膜结构起着重要作用。

36周后仍然保持良好性能

防雾母料如来自康斯坦普的AF 00260 LD，就能提供即时的防雾效果。这一点很重要，以肉类包装来说，肉是直接在超市包装的，包装不久后就会放在冷藏架上。使用母料的薄膜在效率和作用时间方面超过了同类产品：使用添加剂母料的薄膜在生产后不久就获得了9级的最高冷雾测试评级。即使在生产36周后，使用防雾母料的薄膜在二次测试时也被评为8级。因此它在两周后获得了比参照薄膜更好的结果（图3）。该母料符合食品接触法规。

让层压后的共挤聚丙烯（PP）薄膜具有好的防雾效果是一个难题，因为层压胶粘剂可以与防雾添加剂反应。在无溶剂和溶剂型层压胶粘剂的测试中，康斯坦普为该应用开发的母料AF 00262 PPR显示出良好的效果。所有测试的薄膜组合在防雾测试中都达到了最低7级。然而，所选的胶粘剂不同，防雾评级也会略有不同（图4）。康斯坦普的 AF 00262 PPR符合当前有关食品接触的要求。

透明度提高超过50%

与理想的光学性能以及较长的保质期一样，不同的气候条件下良好的防雾性能对于温室薄膜也很重要。母料Kafrit AF 00854 LD满足甚至超过了消费包装行业最苛刻的要求。其特点是在冷热环境中都具有光学防雾性能。它们还将透明度提高了50%以上。透光量的增加则加速了植物生长，缩短了收获时间。这种材料的使用寿命在现场可达两年。

该公司目前正与其他知名研究机构一起，在联合项目PermAFog中改进其防雾母料。该项目的核心是以应用为导向的可持续、环保的温室用永久性防雾材料的开发和营销。主要目标集中在薄膜的长期稳定性上，目标是将其使用寿命从行业标准的18个月提高到至少36个月或更长。这不仅带来了经济优势，而且还减少了由于水分和微生物等原因导致的过早更换温室薄膜所产生的废塑料丢弃问题。此外，这些防雾母料还使得在薄膜下生长的植物的污染得以避免。这可能是由迁移的防雾添加剂引起的，这些添加剂随着水的冷凝和排水去到植物上并进入土壤（图5）。因此，该联合项目为保护环境和消费者做出了积极贡献，并且提高了农业产量。

展望

在可预见的未来，仍有许多发展机会可以实现。如前所述，人们对延长农用薄膜的使用寿命以提高可持续性和盈利能力非常感兴趣。在包装行业，趋势是采用可回收的单一材料解决方案。肉类、香肠和奶酪托盘上的覆膜等产品现在用的是双向拉伸聚烯烃层压膜，而不是PET膜。防雾添加剂可能会迁移到其它层上，这就是需要调整配方和化学成分的原因。

本文翻译自KUNSTSTOFFE INTERNATIONAL杂志
作者：Bernd Hönig，Vanessa Harbart，Prof. Sabine Fuchs

来源：荣格-《国际塑料商情》

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