《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

（三）相对湿度变化对渗透性的影响

在上述讨论多层复合包装材料时，乙烯－乙烯醇共聚物作阻隔层时的透氧系数选用的是相对湿度为0时的值。实际上乙烯－乙烯醇的透氧率不但与温度有关，也与相对湿度有关。图3－7－3给出了“F级”和“E级”乙烯－乙烯醇树脂在5℃、20℃、35℃、50℃时透氧系数随相对湿度变化的规律。由图可见，随着相对湿度升高，透氧系数迅速增加，即对氧的阻隔性能迅速下降。

其它对湿度敏感的材料还有聚乙烯醇、聚酰胺（尼龙）、未涂覆玻璃纸等。某些聚合物的氧气透过率与相对湿度的关系如图3－7－4所示。由图可见，聚乙烯、聚丙烯、硬聚氯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯的透氧率几乎不随相对湿度变化而改变。

图3－7－3　不同温度时，EVOH树脂透氧系数随相对湿度的变化规律

图3－7－4　在35℃时，各种聚合物膜的透氧率和相对湿度的关系曲线

1．低密度聚乙烯；2．聚丙烯；3．高密度聚乙烯；4．硬聚氯乙烯；5．聚向聚酯；6．玻璃纸；7．取向尼龙；8．聚偏二氯乙烯涂布玻璃纸；9．E级乙烯－乙烯醇共聚物；10．F级乙烯－乙烯醇共聚物

在一个多层复合结构中，如果使用上述对湿度敏感的材料作阻隔层，则必须考虑湿度对阻隔性的影响，为此需要计算阻隔层的相对湿度。

在一个由n层构成的复合材料中，位于第i层的阻隔层的相对湿度可由下式求得

1/2（Pi－1＋Pi）＝P0－∑i－1j＝11Aj＋12Ai()×P0－Pn∑nj＝11Aj[][]　　　　（3－7－16）

式中：12（Pi－1＋Pi）为第i阻隔层的相对湿度（i的数目为从外层算起的层数）；P0为外部环境的相对湿度；Pn为内部环境的相对湿度；n为层数；A为水蒸气透过率（MVTR）厚度。

下面举例说明公式（3－7－16）的应用：

设一个多层复合包装材料的结构为：

LDPE／纸／粘合剂／EVOH／粘合剂／PP／离子键树脂

考虑到粘合剂层很薄，而纸又不是阻隔性材料，所以对气体阻隔有贡献的结构可以简化为：

LDPE／EVOH／PP／离子键树脂

阻隔性树脂EVOH位于i＝2层。如果该包装外部环境的相对湿度（P0）为65％，而内部环境的相对湿度（P4）为100％时，为计算阻隔层的相对湿度可先列出如下数据：

将上列数据代入式（3－7－6），经过运算得到阻隔层的相对湿度为71．8％。

从图3－7－5中可以找出与这个相对湿度对应阻隔层树脂的透氧率为0．07左右（图3－7－5中曲线EP－F），是相对湿度为0时的4倍。尽管EVOH树脂的透氧率因湿度增加而升高，但仍然比不受湿度影响的萨纶树脂的透氧率低（图3－7－5中虚线）。这个例子说明，只要控制乙烯－乙烯醇共聚物的相对湿度为75％左右（图3－7－6中阴影部分），就可以保证它的阻氧性能优于聚偏二氯乙烯共聚物。这个结果对于设计包含乙烯－乙烯醇共聚物的多层结构复合软包装有重要的参考价值。

用其它对湿度敏感的材料作多层结构中的阻隔层时，也必须考虑相对湿度变化对它的透氧率的影响。然而，如果采用对湿度不敏感的PVDC作阻隔层，则不必考虑湿度的作用。显然，上述计算不适合于渗透性能不均一的含铝箔的层合复合材料。

图3－7－5　乙烯－乙烯醇树脂的透氧率与相对湿度的关系
（图中虚线为萨纶树脂的透氧率）

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