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2023

如何有效降低低溫環境下包裝袋破損率

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　　核心提示：本文針對此難題分別對兩種破損率差異較大的同類方便面軟塑包裝產品的包裝材料進行了耐寒性的測試，通過對試驗結果的對比分析，為相關企業客戶提供具有價值性的數據分析與參考。

　　寒冷環境下，軟塑包裝袋破損現象嚴重，這對于產品需銷售至北方地區的食品企業以及生產速凍產品的食品企業，是普遍存在的質量難題。同樣的產品、包裝材料及加工工藝，但成品包裝的破損率為什么卻因地域環境、季節等變化而不同。本文針對此難題分別對兩種破損率差異較大的同類方便面軟塑包裝產品的包裝材料進行了耐寒性的測試，通過對試驗結果的對比分析，為相關企業客戶提供具有價值性的數據分析與參考。

　　食品軟塑包裝成品在寒冷環境下不易發生變質，保質期可相對延長，因為低氣溫可抑制微生物的繁殖與生長且食物營養成分不易被氧化，所以食品出現霉變、酸敗等問題的概率普遍降低[1,2]。然而低溫環境卻也帶來了副作用，在降低產品發生變質概率的同時，會對產品在運輸、存儲及銷售過程中的包裝密封性及完好性產生不良影響。例如，速凍水餃在生產線時并未出現袋體破裂現象，但在經過冷凍儲藏后袋體或封口處出現破裂現象。如何充分利用低溫環境，選用合適的包裝材料或改進包材性能，降低寒冷環境下產品破損率，是困擾食品企業的質量難題。

　　在低溫條件下，高分子軟塑材料均具有脆度增加的趨勢，易發生脆裂現象。因為低溫條件下，軟塑包裝相應的高分子材質內部的分子鏈段活動能力降低，在外力作用下的變形性下降，抵抗沖擊能力減弱，從而引起軟塑包裝柔韌性降低、脆性增加，即包裝材料的柔韌性及抗沖擊性在低溫下變差，導致不耐受外界的沖擊，發生破袋、漏氣等破損現象。而為了改善軟塑包裝材料在低溫下不易脆裂，則需要向其原料內加入增韌劑等添加物，但其耐寒性究竟如何，是否可以承受住低溫環境，應通過耐寒性測試進行驗證。是通過比較標準環境條件下與低溫環境(大多為零下18℃)下所測試得出的抗擺錘沖擊能，如耐寒性不小于某一固定百分率比值(例如BOPA/LDPE復合膜的耐寒性需不小于60%)，則說明包裝材料在低溫下的物理機械強度未發生明顯劣變，如比值越低說明材料的耐寒性越差。

　　一、試驗方法與設備

　　1. 試驗設備

　　FIT-01薄膜沖擊試驗儀(Labthink蘭光)：依據能量守恒原理研發。儀器的半圓形沖頭在一定的速度下沖擊并穿過薄膜試樣，根據沖頭所消耗的能量，以此評價薄膜的抗擺錘沖擊能力。

　　設備的沖擊能量有1 J、2 J、3 J三種量程，并可擴展到5 J，分辨率為0.01 J;沖頭直徑分為Φ25.4 mm、Φ19 mm、Φ12.7mm三種，試樣的夾口直徑有Φ89 mm、Φ60 mm兩種;并采用氣動方式夾持試樣。設備除可用于塑料薄膜、薄片、復合膜、金屬薄片等材料抗擺錘沖擊能的精確測定外，還可用于紙張、紙板等抗擺錘沖擊能的測試，如煙包鍍鋁紙、利樂包裝鋁塑紙復合膜等。

　　2. 試驗步驟

　　耐寒性中需要測試的抗擺錘沖擊能的測試方法參考GB 8809 《塑料薄膜抗擺錘沖擊試驗方法》。

　　(1) 裁樣

　　分別從1號、2號樣品表面裁取10 cm × 10 cm的試樣各20片，并放置在23±2℃、45% - 55%RH環境下至少4h。

　　(2) 測厚

　　分別測試1號、2號樣品的厚度。每個試樣片的中心位置測試一點，兩個試樣的厚度分別取20片試樣測試結果的算術平均值。

　　(3) 低溫處理

　　從兩種樣品中各隨機抽取10片裁好的試樣，放入-18℃的環境中低溫處理2 h。

　　(4) 設備校準

　　選用合適直徑的沖頭和沖擊量程，使試樣的檢測結果處于所選量程的10% - 90%之間。本次試驗選用直徑Φ12.7 mm的沖頭，試樣的夾口直徑為Φ89 mm，沖擊量程為3 J。按照設備的使用要求進行校準。

　　(5) 常溫試樣測試

　　將試樣片裝夾在設備中，踩下氣動踏板，夾緊試樣。點擊試驗選項，沖頭落下，沖擊試樣，設備自動顯示試樣的測試結果。重復該操作，直至1號、2號樣品中未經低溫處理的10片試樣均測試完畢。

　　(6) 低溫處理試樣測試

　　試樣低溫處理完畢后，取出，按照(5)中的步驟進行測試。

　　二、結果與討論

　　將-18℃環境放置后測定的薄膜抗擺錘沖擊能除以標準環境條件下測定的薄膜抗擺錘沖擊能，即為耐寒性，單位為%。

　　經測試，1號樣品的耐寒性為85.4%，2號樣品的耐寒性為95.2%。1號樣品的耐寒性明顯低于2號樣品，即處于低溫環境中下1號樣品的柔韌性發生較大的劣變，脆度明顯增加，包裝的抗沖擊性能顯著降低，耐受沖擊、擠壓、跌落等破壞力的性能劣化程度較大，而2號樣品在低溫環境下的柔韌性變化較小，仍保持較高的抗沖擊強度，這是引起北方寒冷區域1號方便面樣品包裝破損率增加，而2號方便面樣品包裝破損率無明顯變化的重要原因。

　　三、總結

　　耐寒性是軟塑包裝材料的一項重要的性能指標，是考核包裝材料在低溫條件下柔韌性變化的物理性能，是低溫環境中流通的產品包裝應重點關注的指標。通過選擇合適的樹脂原料、改善包材材料加工工藝、添加適量的增塑劑、選用具有良好耐低溫性的包裝材料等措施可有效提高包裝袋的耐寒性，防止低溫環境下包裝袋破損率的增加。