《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

第二节　复合膜薄和软包装复合材料

一、层合复合软包装材料的结构与性能

（一）复合包装材料的结构及表示方法

在包装技术中，经常用简写的方式表示一个多层复合材料的结构。例如，一个由图3－7－1所示的典型层合结构可以表示为纸／聚乙烯／铝箔／聚乙烯。写在前面的是外层，写在后面的是与产品接触的内层。外层纸在这里提供了拉伸强度和印刷表面，铝箔提供了阻隔性能，聚乙烯提供了粘合和热封性能。

由于将各层材料结合在一起的方式很多，所以很难用一种体系来说明所有的不同的复合结构。虽然如此，在一个复合材料中却经常可以分为外层、阻隔层、粘合层、内层这样一些有鲜明界面的结构。复合结构的外层材料应当是机械强度好、耐热、印刷性能好、光学性能好的材料。目前，外层材料多采用带有覆膜的纸、玻璃纸、拉伸聚丙烯、聚酯、尼龙、聚氯乙烯等材料。而与产品相接触的内层应当是热封性好、无味、无毒、耐油、耐水（防潮）、耐化学药品的材料。常用的内层材料有未拉伸的聚丙烯、聚乙烯、离子型聚合物及无毒聚氯乙烯等。复合材料中的阻隔层通常位于层合结构中靠近产品的一侧。铝箔和蒸镀金属膜是层合包装中常用的阻隔材料。但铝箔容易皱折，致使在折痕处造成渗透。所以铝箔必须与其他材料复合使用，这不但增强铝箔的耐折性，而且将可能出现的渗透降到最低限度。

图3－7－1　复合材料结构示意图

（二）层合包装材料的性能

一个层合软包装的性能与结构有关。预计软包装可以起到下列作用：防止干燥产品吸收大气中的潮气和防止含水量大的产品失去水分；防止产品被大气中的氧气氧化；在充气包装中，防止充入的CO2或N2组分变化；防止产品受大气中有臭味物质的影响；防止被包产品的挥发性香气组分散失等。现就与层合结构有关的性能进行一些讨论。

1．均一性

由于纤维素和塑料薄膜的渗透性是均一的，故包装的渗透性可以用表面积来测量和表示。但用铝箔作阻隔层的复合材料，其针孔发生率与厚度有关，在整个面积上的渗透性就不均一。所以对含铝箔的包装材料的包装性能试验，唯一正确的方法是对实际包装进行测试。

2．性能之间的相互关系

阻隔性材料之间的相互关系是不能假设的。例如，液态水和水蒸气对一个材料的透过，二者之间没有相互关系。水蒸气是气态，它在向材料渗透时在许多方面与气体透过类似。而液态水的透过与上述性质无关。有时，人们把塑料材料的氧气透过率与香气透过率互相联系，但实验证明它们之间没有什么关系。

3．层合材料中，阻隔层的次序

如前所述，阻隔性材料要尽量靠近产品。例如，如果产品是容易吸湿或容易失去水分，作为阻隔层的铝箔应与产品之间至多只隔一个热封合层。纸／聚乙烯／铝箔／聚乙烯结构比铝箔／聚乙烯／纸／聚乙烯结构的保护性要好得多。必须考虑暴露于大气中的包装材料边缘在大气和被包产品之间对水蒸气压平衡所起的作用及对气体阻隔性的影响。

4．气味阻隔性

至今，还不能总结出包装材料对各种气味阻隔性的一般规律。在考虑香味与包装材料的相互作用时，必须了解某些聚合物材料会吸收某些气味，使产品失去香味的情况。例如，聚烯烃会吸收各种香精油。当多层结构的内层是聚烯烃和铝箔时，香精油透过聚烯烃会破坏粘合，造成脱层。如果产品中含有有机酸，则有机酸会与香精油一起通过聚烯烃，并与铝发生反应。对这一问题，只要在铝箔和聚烯烃之间加上一层保护性涂层就可以解决。

5．光的透过性

多层软包装材料可以是透明或不透明，或介于二者之间。铝箔能提供最高限度的不透明度和光的隔绝性。使用加入颜料的聚合物，只要颜料不影响聚合物的性能，就可以选择不同程度的透光性，透光的程度决定于颜料和薄膜的厚度。将纸与填加颜料的聚合物复合，可以使透光率低到5％～10％。

还可以用真空蒸镀金属的方法控制透光率。蒸镀金属膜可以提高对气体和湿气的阻隔性，通过控制镀层的厚度可以得到不同的透光率。但较厚的镀层成本较高。如果包装设备中有光电池，这时透光率至少要达到4％，因为光电池是通过包装材料透过的光来工作的。假如蒸镀金属膜的透光率只有1～2％（一般情况是这样），或者层合结构中有高度不透明的纸材料，这时在包装生产线上的光电池须靠反射光工作。

为了防止紫外线辐射引起包装中的食品变质，只要在多层复合包装中加入一层能吸收紫外线的材料就可以使产品得到保护，这种材料可以对可见光透明。例如，在加工肉的包装材料中含有能够吸收紫外线的聚偏二氯乙烯，就不会因受到紫外线辐射而使肉食品变色。

6．机械性能（柔韧性、挺度、耐撕裂性）与耐久性

层合结构的机械性能是由产品、包装机械及销售等因素的要求而决定的。在产品的运输、销售过程中，包装材料对商品的保护性在很大程度上依赖于包装材料的机械强度，即抗冲击强度、拉伸强度、抗撕裂强度等。有些材料本身是不耐撕裂的，如铝箔，必须将它置于两层耐撕裂的薄膜之间（或至少有一层支撑材料）。有些材料在干燥的环境中会变脆，如玻璃纸，必须使它与阻湿性好的材料层合。在复合结构中，复合材料的物理性能并不都是各个组分性能的简单加和，必须认真选择。例如，聚乙烯有极好的抗撕裂性和延伸性，但它与纸粘合以后，这种层合材料就只具有纸的抗撕裂性和延伸性。而如果粘合的较松，聚乙烯可以保留它的性能，使层合材料具有较大的耐久性。

有些复合材料在加工时需要一定的挺度、滑爽性及适当的摩擦系数。如纸盒包装要求材料有一定的挺度才能在自动线上被推动，在塑料薄膜中，聚酯膜是在强度性质方面对机械适应性最好的材料。以前介绍过的层合复合材料基材对大多数机械是能够适应的。

为了促进销售，多层复合软包装材料要有一定的柔韧性和手感。如含水量大的烟斗烟丝，要装在软的包装里，使顾客感到产品是软的，因而是新鲜的。有些粘合剂能给予人们“挺”或“柔”的感觉。用蜡及改性添加剂为粘合剂的包装材料，常给人以柔韧的感觉，而用树脂作粘合剂的层合材料会给人以挺固的感觉。改变高分子树脂粘合剂中添加剂与树脂的比例，可以获得不同的挺度。

7．特殊要求的性能

选择材料时，应尽可能详尽说明产品对每类保护所需要的具体要求。例如，如果产品不吸湿，即不会从大气中吸收潮气，那么就无需提供阻潮性很好的材料。同样，如果产品不会与氧气发生反应，那就不需要提供氧气阻隔性极好的材料。

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