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26
2025
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不是所有的BOPA薄膜都适用于高温蒸煮袋的表层基材
作者:
Not All BOPA Films Are Suitable For The Surface Substrate Of High-Temperature Retort Bags
转自《包装前沿》
摘要：本文首先分析了BOPA为表层的蒸煮袋的两类不良现象，并介绍了BOPA薄膜力学指标衰减的相关事宜，建议大家谨慎决策BOPA的应用范围。
Abstract： This article first analyzes two types of adverse phenomena of the retort bags with BOPA as the surface layer， and introduces the relevant matters of the attenuation of the mechanical indicators of BOPA films. It is suggested that everyone make careful decisions on the application scope of BOPA.
在复合软包装材料加工中经常用作表层基材的BOPP、BOPA、BOPET中，其中的BOPA具有相对较低的气体透过率、较好的韧性及抗穿刺性能、较高的耐热性和耐寒性，因此，被广泛地应用于各类食品、药品的包装。
在耐蒸煮包装领域，常用包装制品的结构为二到四层，其中作为表层的基材分别有BOPET和BOPA两大类。从目前的市场状况来看，有很多的下游客户更倾向于使用BOPA作为表层基材。
一、BOPA为表层的蒸煮袋的两类不良现象
从事复合软包装材料的加工与应用这些年以来，多次听到客户反馈其所加工的以BOPA为表层基材的蒸煮袋在蒸煮处理之后出现易破袋、易撕裂的情况，但从未见到过实物。
2024年，有幸得到了两种出现了上述息破装、易需裂情况的蒸煮袋不良样品。
该两种不良样品均为PA/PA/RCPP三层结构。其中一种蒸煮袋，据客户反馈，经过蒸煮处理后，该种包装袋在跌落试验中，袋子易于发生破袋现象，同时，该种包装袋变得易撕了，即在袋子的四个封口边的任意位置均可轻易地将袋子撕开（而在蒸煮处理前，仅可以在撕裂口位置撕开袋子）。
从该不良样品的外观上看，其透明度已明显下降，整体发白。
在数码放大镜下，该不良样品的封口处及袋体处均可发现大量的延伸方向无规则的裂纹。
用手指甲可从袋体表面抠除有裂议的部分PA膜；抠除该部分PA膜后，并不会伤及其下面的油墨层。
用金相显微镜观察，发现仅仅是该PA膜的上面两层（表层和中间层） 部分显现出了裂纹（常规的BOPA薄膜为三层共挤薄膜）。
由于该蒸煮袋表层的BOPA膜的上面两层已出现了裂纹，所以，该复合薄膜的各项力学指标一定会发生显著的衰减，从而导致其抗跌落性能及抗撕裂性能的显著下降。
【相关的详细内容可参见本人新著《包材质量检测的思维与实践》一书的7.8.7.3蒸煮处理后的表面裂痕】对其中另一种蒸煮袋，据客户反馈，在对该种包装袋施加某种外力时，在袋体处（非封口部位）很容易发生破袋现象。
从该不良样品的外观上看，其透明度并没有明显下降，如果不去触碰，从袋表也看不出任何异常。
该不良品为一个玉米包装袋。作为包装袋，其外形尺寸一定会大于内装物。在对这些大于内装物尺寸的包装袋的部分施以外力、进行弯折处理时，在与被弯折部位相邻的袋体处的复合薄膜就会发生断裂、破袋现象。
根据检测，发现该不良品经蒸煮处理后，其纵向收缩率为4.2%，横向收缩率为6.67%（相关国标要求BOPA膜的纵横向热收缩率均应不大于3%）。其横向的拉断力由102N/15mm衰减到82N/15mm，其横向断裂标称应变由47%%衰减到30%（而根据GB/T41168-2021《食品包装用塑料与铝箔蒸煮复合膜、袋》的相关要求，三层结构的蒸煮袋的纵横向断裂标称应变应不小于35%，拉断力应不小于40N/15mm）（注：上述的纵向是指包装袋的长度方向）。
【相关的详细内容可参见本人新著《包材质量检测的思维与实践》一书的7.11.2蒸煮处理后的破袋现象。】
上述观察/检测到的现象及数据表明，上述的两种蒸煮袋中的BOPA薄膜在经过蒸煮处理后，其某项力学指标发生了明显的衰减。
二、关于BOPA薄膜力学指标衰减的相关事宜
上海紫东化工材料有限公司（国内较早专业从事BOPA薄膜加工的企业，由紫江企业股份有限公司和日本东洋纺绩株式会社合资成立）曾在2009年3月的一次包装展会中的技术交流会上提出：“BOPA适用于115℃以下的耐蒸煮包装，而对于蒸煮处理温度在115℃以上的场合，建议使用BOPET作为表层基材，例如PET/PA/CPP结构”。
蔡琤等人撰写的《尼龙老化机理研究进展》一文已经对BOPA薄膜的老化机理及防老化措施作了一些阐述，值得借鉴。其中提到：80℃以下，聚酰胺【注：PA】材料可能在空气中经受长时间的热作用，但加热到120℃以上时，强度就会迅速降低，且变黄发脆。
根据网上的相关资料(《尼龙降解的秘密!》，艾邦高分子_wtgl，https://www.sohu.com/a/190366573_167954)，尼龙的降解原理到现在还没有搞清楚。但其研究工作很早就开始了，大概可以追溯到五十年前了，截至当下的研究文献更是汗牛充栋，数不胜数。PA的降解过程非常复杂，不论是微观结构演变还是宏观性能衰减，到目前还没看见有谁能够说明白的，但其中的自由基反应机理，却得到了大家的认可。
归纳起来，尼龙降解主要受两个要素影响：一是光热氧的老化作用；二是水解作用。
而对于以BOPA（尼龙）为表层基材的蒸煮袋而言，热氧老化作用（不包含光的作用，因蒸煮锅是密闭的容器）和水解作用两种作用在同时发挥其作用，因此，在特定的蒸煮条件下，蒸煮袋表层的BOPA膜发生显著的老化、降解其实是不可避免的。
三、须谨慎决策BOPA的应用范围
不过，在现实当中，并非所有的蒸煮袋表层的BOPA膜在蒸煮条件下都会发生显著的老化、降解现象，对于此种现象，可以理解为不同的BOPA膜制造企业所使用的PA树脂粒料可能有所不同（如分子量或分子结构存在差异?），以及BOPA薄膜的制造/拉伸工艺有所不同。
既然上海紫东化工材料有限公司能提出以BOPA薄膜为表层的蒸煮袋仅适用于115℃以下的蒸煮条件，这一定是以其实践经验/教训作为基础的。
如果下游客户坚持要将BOPA薄膜用作蒸煮袋的表层薄膜，那么，作为蒸煮袋的加工企业就有责任事先对拟用于加工蒸煮袋的BOPA薄膜进行耐蒸煮试验，蒸点试验的湿度可以是常规的121℃，甚至可以采用135℃。如果经过蒸煮试验，BOPA薄膜的各项力学指标如拉伸弹性模量、断裂标称应变和拉断力（纵横向）均没有明显的衰减，则该批次的BOPA薄膜可以投入蒸煮袋的加工过程，否则，就应考虑更换批次或更换供应商。
不过，据某个反馈过蒸煮袋经过蒸煮处理后出现破袋或易撕现象的企业反映，他们曾经应用过国内不同的BOPA薄膜制造商所提供的BOPA薄膜进行试验，结果经过蒸煮处理后，所加工的二至四层的蒸煮袋均不同程度地出现了之前的破袋或易撕现象（但井不是每一批的BOPA薄膜均会显现同样的问题!）。
此外，有一点可以明确的是：在蒸煮（湿热）条件下，BOPA薄膜的热收缩率会显著地大于国标所规定的在160±2℃、5min干热条件下≦3.0%（纵横向）的热收缩率指标。而在蒸煮条件下的过大的热收缩率，恰恰是一些以BOPA薄膜作为表层的蒸煮袋在经过蒸煮处理后、在袋子的封口处或袋体处显现出不同程度的局部分层现象的根本原因之一!
因此，对于拟加工需经受121℃或135℃蒸煮处理的蒸煮袋的复合软包装材料加工企业，要全面考虑BOPA膜做表层基材时，可能存在的潜在风险，需提前做好测试工作。
湖南怡永丰新材料科技有限公司
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