《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第三篇 包装材料及容器

第七章　复合包装材料

第一节　概　述

广义来说，复合材料包括一切双组分的结构体。以聚合物为基体的复合材料至少含有一种高分子树脂和另一种填充剂。例如，由玻璃纤维作填充剂的塑料复合材料，由于树脂和填料界面间的相互作用，使塑料的强度有惊人地增进，因此称为增强塑料，俗称玻璃钢。碳纤维、硼纤维等合成纤维，甚至金属丝也能作增强塑料的填充剂。除了纤维以外，填充剂还可以有其他形态和组成，如粉末状的碳酸钙、金属氧化物、氧化硅、石棉等。根据填充剂的种类和形态，复合材料可以具有特殊的性能。对复合材料的组成、结构、性能及加工等的研究已经形成了材料科学领域中一个独立的复合材料边缘学科，并在理论和实践中取得了飞速地发展。

复合包装材料与上述的增强塑料复合材料有些不同。复合包装材料是由层合、挤出贴面、共挤塑等技术将几种不同性能的基材结合在一起形成的一个多层结构，以满足运输、贮存、销售等对包装功能的要求及某些产品的特殊要求。当然，从广义上来说，这种多层结构也属于复合材料的范畴。例如，以前的油炸土豆片使用纸袋包装，在制作之后必须马上出售，因为潮气会使它变软，氧气会使它酸败，土豆片中的油脂会渗透到包装纸中。曾经用蜡纸改进包装纸的防潮性，这是第1个多层结构。但是单一的基材改进是非常有限的。今天炸土豆片及其他无数食品能够长距离运输并贮存几个月，这是因为多层结构形成的包装可以有效地发挥防尘、防污、阻隔气体、保持香味、透明（或不透明）、防紫外线、装潢、印刷、易于用机械加工封合等功能。许多现代包装技术，例如，真空包装、气体置换包装、封入脱氧剂包装、干燥食品包装、无菌充填包装、蒸煮包装、液体热充填包装等等都与复合包装材料的开发应用密切相关。研制新型的多功能复合材料及其包装技术是近代包装工程学科发展的一个重要方向。

现在已经开发的多层复合包装材料有纸／塑、纸／铝箔／塑、塑／塑、塑／无机氧化物／塑等许多种，其中的塑料和其他组分可以是一层或多层；可以是相同品种或不同品种。根据多层复合结构中是否含有加热时不熔化的载体（铝箔、纸等），可以将复合材料分为层合软包装复合材料和塑料复合薄膜。当然，无载体的塑料复合薄膜也可以是层合的，所以这种区分不很严格。习惯上，把多层复合的包装材料统称为层合软包装材料。但这容易与单层软包装材料混淆。美国包装协会对软包装的定义为“使用柔软性材料（纸、薄膜、铝箔和镀金属膜）的包装，这些材料通常是印刷或层合的卷筒材，它们能顺应内容物的形状”。显然，软包装的定义中也包括大量使用的单层材料。

复合包装材料还应包括复合容器和多层塑料容器。复合容器一般是指罐体与罐盖（底）用不同材料制成的罐或容器，又称组合罐。这里只介绍多层复合材料。

一、复合包装材料的组成

通常，可将复合包装材料分为基材、层合粘合剂、封闭物及热封合材料、印刷与保护性涂料等组分。由于在有关章节已经详细地介绍了纸、铝箔、塑料薄膜和聚合物等材料，所以，这里只就与多层复合包装有关的组分材料作一扼要介绍。

（一）基材

在一个多层复合结构中，基材通常由纸张、玻璃纸、铝箔、双轴取向聚丙烯、双向拉伸聚酯、尼龙与取向尼龙、共挤塑材料、蒸镀金属膜等构成。

1．纸张

由于纸的价格低廉、种类齐全、便于印刷粘合，能适应不同包装用途的需要，在层合材料中广泛地用作基材。

用蜡或聚偏二氯乙烯涂布的加工纸和防潮纸广泛地用于糖果、快餐、小吃和脱水食品的包装。印刷精美、用聚乙烯贴面的纸复合材料在包装和其他领域也有广泛的应用。

2．玻璃纸

玻璃纸是第1个用于包装的透明软材料。未涂布防潮树脂的玻璃纸很容易吸潮变软、变形。用于层合的玻璃纸一般在其一面或两面涂布聚偏二氯乙烯。聚偏二氯乙烯－玻璃纸－聚偏二氯乙烯／粘合剂／聚偏二氯乙烯－玻璃纸－聚偏二氯乙烯的这种对称层合结构已用于立式成型－充填－封合的糖果包装。假如上述结构中的粘合剂使用聚乙烯，则这种层合材料能形成高强度的气密性封合，可广泛地用于冰、坚果、加工肉片和禽肉类产品的充气包装、干粉产品、葵花籽、瓜子、药片等产品。为了适应不同的需要，可以用乙烯共聚物代替聚乙烯，以降低热封合温度。如果不希望透明，可在层合时使用加上白色颜料的聚乙烯薄膜。

3．铝箔及蒸镀铝材料

在层合材料中广泛地使用铝箔作阻隔层。一方面，铝箔闪光的表面和良好的印刷适性，使它成为理想的包装装潢材料，另一方面，铝箔可以较好地保持食品的风味，并可长时间保存食品。与其他软包装材料相比，铝箔对光、空气、水及其他大多气体和液体具有不渗透性，并可以高温杀菌，使产品不受氧气、日光和细菌的侵害。

厚度6．4～150μm的铝箔可用于层合软包装。用于层合的铝箔必须退火到“极软”级，退火还能除去残留的冷轧润滑油，产生一个可润湿的表面。这种表面可以用溶剂型或乳液型粘合剂极好地涂覆。由于铝箔的优良性能及许多产品的相容性，使它成为饮料、食品、医药品等产品广泛使用的复合包装基材。20世纪50年代开发的聚酯／铝箔／聚丙烯三层复合材料制成的可蒸煮包装代表了食品包装的一大进步。

为了节省铝材，可以用蒸镀铝代替铝箔。蒸镀铝可以使耗铝量降为1／300，耗能缩小20倍。蒸镀铝厚度只有10～20nm，附着力好，有优良的耐折性及韧性，并可部分透明。蒸镀铝必须有另外的基材作蒸镀铝膜的支撑材料（衬底）。适合真空镀铝的基材有玻璃纸、纸、聚氯乙烯、聚酯、拉伸聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺等。为了使蒸镀铝有较好的阻隔性，厚度应大于0．03μm并需用涂料或塑料膜保护。

4．双向拉伸热定型聚丙烯（BOPP）

由于双向拉伸聚丙烯的适应性，它已经成为层合软包装中使用最广的塑料薄膜材料。这种材料可以像玻璃纸一样被涂布，但又与玻璃纸不同，它可以与其它树脂共挤塑，生产出具有热封合性的复合结构，以满足各种不同的需要。未涂布的BOPP一般用作复合材料外层印刷组分，在其背面印刷可以提供光泽的外表面，并保护油墨不被擦掉。用PVDC涂布的BOPP能提供良好的阻隔功能并具有热封合性。由于BOPP能与其他材料共挤塑，其形成的基合结构品种非常多。

5．双轴取向热定形聚酯（BOPET）

双轴取向聚酯具有极好的尺寸稳定性、耐热性及良好的印刷适性，因而它是广泛应用的层合结构中的外层组分。

聚酯－聚偏二氯乙烯－印刷／聚乙烯（或离子键聚合物）是一个非常普通的层合材料。其中，聚烯烃可以提供热封合性。这种材料经常用作加工肉食品包装。未经PVDC涂布的同样结构，可用来包装蒸煮食品。

含有铝箔或蒸镀铝的聚酯复合结构具有优秀的阻隔性和耐热性。但这种复杂的结构加工成本较高。未涂布聚酯薄膜在制造儿童安全药品包装中起了特殊的作用。这种包装材料的结构为聚酯／压敏粘合剂／铝箔－热封合涂料。用这种材料制成的泡罩包装在取出药丸之前，必须将聚酯膜剥离。因而可以防止儿童误食药物。

6．尼龙与取向尼龙（ON）

虽然尼龙的潮气阻隔性并不好，但阻氧性能较高。如果用一种阻湿性好的材料如聚乙烯或聚偏二氯乙烯事先与尼龙层合，则可成为对氧和水蒸气阻隔性都很好的包装材料。为此，经常用挤出涂布方法将尼龙与具有阻隔潮气和热封合功能的材料复合。这种层合结构经常用来包装鲜肉及块状干酪。乙醋共聚物／尼龙／聚乙烯（或乙醋共聚物）的复合结构常作为衬袋箱的衬袋材料。

经过取向的尼龙能够提高抗拉强度和氧气阻隔性、减小延伸性和降低热成型性。取向尼龙也具有极好的抗戳穿强度，因此它常用作层合结构中的外层组分。这种结构的例子是用于立式成型－充填－封口的咖啡包装，其结构为取向尼龙－聚偏二氯乙烯－印刷／低密度聚乙烯。

返回目录页