В условиях быстрого развития пищевой промышленности к упаковочным материалам, как к основному носителю, обеспечивающему качество пищевых продуктов, сохранению свежести во время обращения и повышению потребительского качества, предъявляются все более строгие требования к эксплуатационным характеристикам. Ударопрочный полистирол (HIPS), модифицированное производное полистирола, занимает важное место в области упаковки пищевых продуктов благодаря своим превосходным механическим свойствам, технологической технологичности и ценовым преимуществам. Эта статья начнется со свойств материала HIPS и углубится в преимущества его применения, конкретные сценарии, проблемы и будущие направления развития упаковки пищевых продуктов, предоставив ссылки на приложения и исследования в смежных областях.

I. Свойства основного материала HIPS: неотъемлемые преимущества для упаковки пищевых продуктов

HIPS производится путем смешивания и модификации полистирола общего назначения (GPS) каучуковыми эластомерами, такими как бутадиен. Этот процесс модификации в корне устраняет недостатки GPS, такие как высокая хрупкость и плохая ударопрочность, сохраняя при этом многие превосходные свойства материалов на основе полистирола-, что делает его одним из идеальных материалов для упаковки пищевых продуктов. Его основные свойства в основном отражаются в следующих аспектах.

(A) Отличные механические свойства для обеспечения безопасности транспортировки пищевых продуктов

Ударная вязкость модифицированного HIPS в 3-5 раз выше, чем у GPS, и он может сохранять хорошую ударопрочность, особенно в условиях низких температур. Это свойство имеет решающее значение для защиты пищевых продуктов от ударов и столкновений во время транспортировки. В то же время HIPS обладает хорошей жесткостью и сопротивлением изгибу, поэтому изготовленные из него упаковочные контейнеры, такие как ланч-боксы и подносы, нелегко деформируются, что позволяет эффективно сохранять целостность формы пищевых продуктов и избегать загрязнения или порчи пищевых продуктов, вызванных повреждением упаковки. Кроме того, HIPS имеет умеренную твердость поверхности и хорошую устойчивость к царапинам, что может уменьшить внешний вид, вызванный трением во время обращения, и повысить привлекательность продуктов на полках.

(B) Отличная технологичность и формуемость для удовлетворения разнообразных потребностей в упаковке.

УППС обладает хорошей термопластичностью и превосходной текучестью расплава и может адаптироваться к различным технологиям обработки, таким как литье под давлением, блистерное формование и экструзия. Из него можно быстро формовать упаковочную продукцию различной формы и характеристик: от тонкостенных-пакетов для упаковки закусок до толстостенных-коробок для хранения свежих-продуктов, а также от сложных-внутренних подставок для пищевых продуктов до одноразовой посуды, и все это можно производить эффективно. Он имеет широкий диапазон температур формования и большое окно обработки, что исключает появление дефектов при формовании, а также имеет короткий производственный цикл, что делает его пригодным для крупномасштабного промышленного производства и способным удовлетворить большой спрос на упаковку в пищевой промышленности. В то же время HIPS обладает сильной адгезией к поверхности и легко поддается последующей-обработке, такой как печать и пленочное покрытие, что позволяет четко отображать этикетки пищевых продуктов, пищевые компоненты, информацию о бренде и другое содержимое, улучшая функцию передачи информации и узнаваемость бренда упаковки.

(C) Надлежащая безопасность и санитария для удовлетворения требований, касающихся контакта с пищевыми продуктами.

Основным условием для упаковочных материалов для пищевых продуктов является безопасность и не-токсичность, а также соответствие соответствующим стандартам для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. УППС сам по себе обладает хорошей химической стабильностью, не легко разлагается при обычных рабочих температурах, не вступает в реакцию с маслом, кислотой, щелочью и другими компонентами пищевых продуктов, а также не производит вредных веществ, которые мигрируют в пищу. В настоящее время HIPS пищевого-класса, соответствующий национальным стандартам, прошел соответствующие испытания на безопасность, такие как GB 4806.6-2016 «Национальный стандарт пищевой безопасности для пластиковых смол, контактирующих с пищевыми продуктами», и может безопасно использоваться в сценариях упаковки, которые непосредственно контактируют с пищевыми продуктами. Кроме того, HIPS обладает определенной степенью маслостойкости и водостойкости, что может обеспечить определенную барьерную защиту пищевых продуктов и замедлить окисление и порчу пищевых продуктов.

(D) Экономическое преимущество для повышения экономической-эффективности упаковки пищевых продуктов

По сравнению с высококачественными-упаковочными материалами, такими как поликарбонат (ПК) и полиэтилентерефталат (ПЭТ), HIPS имеет богатые источники сырья, отработанные производственные процессы и относительно низкие производственные затраты. Если исходить из того, что характеристики упаковки соответствуют требованиям защиты пищевых продуктов, использование HIPS в качестве упаковочного материала может эффективно снизить стоимость упаковки пищевых предприятий и повысить конкурентоспособность продукции на рынке. Экономическое преимущество HIPS более заметно в областях, чувствительных к затратам, таких как одноразовая упаковка для пищевых продуктов и упаковка для пищевых продуктов среднего---низкого-класса.

II. Конкретные сценарии применения HIPS в упаковке пищевых продуктов

Благодаря вышеупомянутым-отличным свойствам HIPS имеет широкий спектр сценариев применения в области упаковки пищевых продуктов, охватывая множество звеньев от первичной упаковки до вторичной упаковки. Ниже приведены несколько типичных приложений.

(A) Одноразовые контейнеры для упаковки пищевых продуктов

Одноразовые контейнеры для упаковки пищевых продуктов являются одним из наиболее важных сценариев применения HIPS в упаковке пищевых продуктов, включая коробки для фаст-фуда, суповые тарелки, коробки для суши, коробки для выпечки и т. д. К таким контейнерам предъявляются определенные требования к ударопрочности, жесткости и термостойкости материала, и HIPS вполне может удовлетворить эти потребности. Например, при доставке фаст-фуда ланч-боксы из HIPS выдерживают определенный диапазон температурных изменений (обычно выдерживают температуру 60-80 градусов) и их нелегко деформировать или размягчать из-за удерживания горячей еды. В то же время их хорошая ударопрочность может предотвратить разрушение ланч-боксов во время транспортировки и обеспечить целостность продуктов. Кроме того, ланч-боксы HIPS имеют гладкую поверхность, которую легко чистить (при одноразовом использовании очистка не требуется), и на них можно напечатать изысканные узоры и текст, чтобы улучшить имидж бренда быстрого питания.

(B) Упаковочные лотки и внутренние опоры для закусок

Для закусок, таких как картофельные чипсы, печенье, орехи и конфеты, обычно используются лотки или внутренние опоры для фиксации и защиты, предотвращающие тряску и разрушение продуктов в упаковке. Благодаря хорошей формуемости и жесткости из HIPS можно изготавливать блистерные лотки или отлитые под давлением внутренние опоры различной формы, которые точно соответствуют форме пищевых продуктов и играют эффективную буферную и фиксирующую роль. Например, пластиковые внутренние опоры в упаковке картофельных чипсов в основном изготовлены из ударопрочного полистирола, а на их поверхности могут быть выполнены канавки, соответствующие форме картофельных чипсов, для фиксации картофельных чипсов один за другим, что снижает вероятность поломки при транспортировке и продаже. В то же время HIPS обладает определенной степенью прозрачности, а внутренние опоры могут четко показывать внешний вид продуктов питания, повышая желание потребителей совершить покупку.

(C) Крышки и уплотнения для упаковки пищевых продуктов

В бутылках, консервах или одноразовых ланч-боксах крышки и уплотнения являются ключевыми компонентами, обеспечивающими герметичность пищевых продуктов и предотвращающими утечку и загрязнение. HIPS обладает хорошей точностью обработки и стабильностью размеров, из него можно изготавливать крышки, точно соответствующие горловине контейнера. В то же время ее поверхность имеет умеренную эластичность, а герметичность упаковки можно улучшить за счет разработки уплотнительной конструкции (например, прорези для уплотнительного кольца). Например, крышки некоторых соусов в пластиковых бутылках и опорные крышки одноразовых ланч-боксов изготовлены из HIPS, что не только обеспечивает прочность и долговечность крышек, но также обеспечивает хороший уплотняющий эффект, продлевая срок хранения пищевых продуктов.

(D) Материалы для упаковки пищевых продуктов при низких-температурах

В области упаковки охлажденных и замороженных продуктов в полной мере используется ударопрочность HIPS при низких-температурах. Обычные пластмассовые материалы склонны к хрупкости и снижению ударопрочности в условиях низких-температур, в то время как HIPS может сохранять хорошие механические свойства при низкой температуре (около -20 градусов), и его нелегко сломать. Поэтому HIPS часто используется для изготовления упаковочных лотков и коробок для замороженных продуктов, например, внешних упаковочных коробок для замороженных пельменей и клейких рисовых шариков, а также лотков для демонстрации продуктов в зоне холодных свежих продуктов в супермаркетах. Эти упаковки могут эффективно защитить продукты питания во время хранения и транспортировки при низких температурах, предотвращая порчу продуктов, вызванную повреждением упаковки.

III. Проблемы, с которыми сталкивается HIPS при упаковке пищевых продуктов

Несмотря на то, что HIPS имеет множество преимуществ в области упаковки пищевых продуктов, в связи с постоянным улучшением требований пищевой промышленности к упаковочным материалам и все более строгой экологической политикой HIPS также сталкивается с некоторыми проблемами в процессе применения.

(A) Недостаточная эффективность барьера, ограничивающая некоторые сценарии применения

HIPS имеет относительно низкую барьерную эффективность и слабую барьерную способность против таких газов, как кислород, водяной пар и углекислый газ, что не может эффективно предотвращать газообмен и миграцию влаги между продуктами питания и внешней средой. Это делает срок годности продуктов, упакованных в HIPS, относительно коротким, и он особенно непригоден для продуктов, требующих длительной-свежести, таких как мясо, фрукты и овощи, а также хлебобулочные изделия. Например, хлеб, упакованный в чистый HIPS, склонен к размягчению из-за поглощения влаги из воздуха или окислительной порче из-за попадания кислорода. Обычно его необходимо смешивать с материалами с хорошими барьерными свойствами, такими как полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП), чтобы соответствовать требованиям свежести, что, несомненно, увеличивает производственные затраты и сложность процесса упаковки.

(Б) Ограниченная термостойкость, трудность адаптации к сценариям высоких-температур.

HIPS имеет относительно ограниченную термостойкость и обычно выдерживает температуру только 60-80 градусов. Когда он вступает в контакт с высокими температурами выше 100 градусов, он легко размягчается, деформируется или даже плавится, а также увеличивается риск выделения вредных веществ. Это делает HIPS непригодным для использования в сценариях упаковки пищевых продуктов, требующих микроволнового нагрева, а также для хранения продуктов при высокой-температуре прямо из кастрюли, что ограничивает его дальнейшее применение в области упаковки горячих пищевых продуктов. Хотя температуру термостойкости HIPS можно повысить за счет добавления термостойких модификаторов, это приведет к увеличению стоимости материала, а эффект модификации ограничен, что затрудняет выполнение требований по термостойкости для микроволнового нагрева.

(C) Экологические показатели необходимо улучшить, учитывая большое давление со стороны тенденции к «зеленой» упаковке.

HIPS – это не-неразлагаемый пластик-на основе нефти, который трудно разлагается в естественной среде после выбрасывания и легко вызывает "белое загрязнение". По мере повышения глобальной экологической осведомленности страны по всему миру ввели строгую экологическую политику, ограничивающую использование не-неразлагаемых пластиков и продвигающую разлагаемые упаковочные материалы. Например, введение обновленного «приказа об ограничении использования пластика» в моей стране строго ограничило использование одноразовой не-разлагаемой пластиковой упаковки, что поставило систему HIPS под серьезное экологическое давление при ее применении в области упаковки пищевых продуктов. Хотя HIPS можно перерабатывать и использовать повторно, процесс переработки потребляет много энергии и имеет относительно низкую скорость переработки, что не может принципиально решить экологическую проблему.

IV. Направления развития HIPS в сфере упаковки пищевых продуктов

Чтобы решить вышеуказанные проблемы и повысить конкурентоспособность HIPS в области упаковки пищевых продуктов, будущее развитие HIPS будет сосредоточено на трех направлениях: модификация материалов, улучшение экологии и функциональное расширение.

(A) Модернизация технологии модификации для улучшения производительности ядра

Улучшите барьерные характеристики и термостойкость HIPS с помощью технических средств, таких как модификация композита и модификация наполнителя, а также расширите сценарии его применения. Что касается изменения барьерных свойств, HIPS можно смешивать или смешивать с материалами с превосходными барьерными свойствами (такими как EVOH, алюминиевая фольга, нано-монтмориллонит и т. д.) для формирования много-композитных упаковочных материалов, которые не только сохраняют механические свойства и технологические преимущества HIPS, но также улучшают барьерные свойства упаковки для удовлетворения потребностей в упаковке для длительного-свежего-хранения пищевых продуктов. Что касается модификации термостойкости, температуру теплового искажения HIPS можно увеличить путем добавления наполнителей, таких как стекловолокно и термостойкая-смола, или путем применения таких процессов, как модификация поперечных-сшивок, чтобы его можно было адаптировать к сценариям упаковки пищевых продуктов с более высокими температурами и даже реализовать возможность микроволнового нагрева.

(B) Преобразование окружающей среды для разработки экологически чистых альтернативных продуктов

Соблюдайте тенденцию развития экологически чистой упаковки и разрабатывайте разлагаемые HIPS или повышайте эффективность переработки HIPS. С одной стороны, в HIPS можно добавлять разлагаемые компоненты (такие как PLA полимолочной кислоты, крахмал и т. д.) для получения частично или полностью разлагаемых HIPS композитных материалов, снижая его загрязнение окружающей среды. С другой стороны, оптимизируйте процесс переработки HIPS, создайте надежную систему переработки и увеличьте скорость переработки упаковки HIPS. Например, разработайте упаковку из одного- HIPS-материала, которую легко перерабатывать, чтобы избежать проблем с переработкой, вызванных соединением нескольких материалов; в то же время повысить производительность переработанных HIPS за счет технологических инноваций, чтобы обеспечить их циклическое использование и снизить зависимость от нефтяных ресурсов.

(C) Функциональное расширение для удовлетворения высоких-потребностей

В сочетании с потребностями-высокотехнологичной упаковки пищевых продуктов можно разработать функциональные упаковочные материалы HIPS, такие как антибактериальные HIPS и интеллектуальные HIPS. Что касается антибактериальной модификации, в HIPS можно добавлять натуральные антибактериальные агенты (такие как хитозан, растительные экстракты и т. д.) или синтетические антибактериальные агенты для изготовления антибактериальной HIPS-упаковки, которая может подавлять рост и размножение микроорганизмов в упаковке, продлевать срок хранения пищевых продуктов и особенно подходит для упаковки скоропортящихся продуктов, таких как мясо, фрукты и овощи. Что касается интеллектуальной модификации, HIPS можно комбинировать с термочувствительными -чувствительными к свету-чувствительными и другими интеллектуальными материалами для изготовления упаковки HIPS с функцией индикации свежести пищевых продуктов. Благодаря изменению цвета или формы упаковки можно интуитивно определить свежесть продуктов питания, предоставляя потребителям точную информацию о качестве продуктов питания.

V. Заключение

Благодаря своим превосходным механическим свойствам, технологической технологичности и ценовым преимуществам HIPS широко используется в области упаковки пищевых продуктов, особенно играя незаменимую роль в таких сценариях, как одноразовые пищевые контейнеры и внутренние опоры для закусок. Несмотря на то, что он сталкивается с такими проблемами, как недостаточные барьерные характеристики, ограниченная термостойкость и давление окружающей среды, потенциал применения HIPS в области упаковки пищевых продуктов все еще требует дальнейшего изучения посредством таких направлений развития, как модернизация технологий модификации, преобразование окружающей среды и функциональное расширение. В будущем, благодаря постоянному прогрессу в области материаловедения и технологий, а также постоянному продвижению экологической политики, HIPS продолжит оптимизировать свою работу, реализовывать интеграцию с тенденцией «зеленой» упаковки и предлагать лучшие упаковочные решения для развития пищевой промышленности.