《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

第三节　其它复合包装材料

二、多层复合塑料容器

（一）多层塑料瓶

为了节省能源和资源，价格低廉的塑料容器与玻璃和金属容器展开了竞争。对于许多应用，单层的塑料瓶显然是不适用的，必须提高塑料容器的阻隔性能，因而开发了多层塑料瓶。在多层瓶中，使用强度好而且成本低的塑料以满足机械强度方面的要求，而用阻隔性能好价格贵的树脂作阻隔层，通常阻隔层很薄，因而可降低成本。

1．阻隔层树脂为使多层塑料瓶对氧气、湿气有极好的阻隔性，要根据产品对阻隔性要求选择阻隔层树脂。例如，含水的产品要求瓶内层有良好的水蒸气阻隔性，聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯都具有良好的阻湿性能；如果是需要阻氧的干燥产品，则可用尼龙、聚酯或聚氯乙烯作阻隔层树脂。如前所述，在层合结构中使用最多的阻隔型树脂是乙烯－乙烯醇、聚偏二氯乙烯和丙烯腈类聚合物。由于乙烯－乙烯醇的优异阻隔性能，在干燥情况下，它是获得阻氧性的最经济的树脂。在其他情况下，乙烯－乙烯醇必须与阻湿性树脂层合使用。

2．结构层树脂

广泛应用的结构层树脂是低密度或高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯（见表3－7－2）。结构层树脂用来制造容器的主体。低密度聚乙烯常用来改进柔软性；聚丙烯比高密度聚乙烯有更好的耐热性与接触透明度。聚氯乙烯能够抵抗某些聚乙烯不能经受的化学药品的侵蚀。聚苯乙烯则以透明、有刚性和成本低为特点，但以聚苯乙烯为结构层的容器较脆。聚碳酸酯的价格较贵，对氧与水蒸气的阻隔性也不如其他的结构材料，但它能承受高温，在多层容器中可作为热充填、高温灭菌、蒸煮包装中那些不耐热塑料的支撑材料。

3．粘合剂和粘合材料

由于层合的大多数树脂层在没有粘合剂时是不能粘合到一起的。在用共挤塑技术制造多层容器时，粘合剂的热性能与加工参数有密切关系，所以要谨慎选择粘合剂的种类和规格型号。

4．举例

以EVOH为阻隔层的多层瓶广泛地用来包装农药和药品。另外，EVOH对饮料中的香精油等物质吸附极少，所以也广泛地用作枯汁等饮料的包装。一个典型的多层结构为HDPE／改性PE／EVOH／改性PE／HDPEH复合的小型桔汁瓶。为了增强气密性，最近已改为七层结构：HDPE／改性PE／EVOH／改性PE／HDPE／改性PE／EVOH。

虽然PET单层瓶已广泛用作汽水、矿泉水、茶等饮料的包装，但对于易氧化的葡萄酒、啤酒等对气密性要求较高的产品，尚不适用。所以，在使用PVDC涂履单层PET瓶的同时，大量使用了PET／MXD6（尼龙）等多层复合材料瓶。

此外，由PET／EVOH／PET／EVOH／PET5层复合的多层瓶已用来灌装蕃茄酱。这种瓶子在制作中不使用粘合剂，所以回收可如单层PET瓶一样，经粉碎后将PET与EVOH分离，再行循环使用。

除了PET可用作多层复合瓶的基材外，最近开发的另一种制瓶材料聚萘二甲酸乙二酯（PEN）越来越受到人们的关注。与PET相比，PEN的气密性及耐热性均优，如PEN的透氧率为PET的1／4；而二氧化碳透过率为PET的1／5；水蒸气的透过率为PET的1／4；玻璃化温度比PET高43℃。虽然目前PEN树脂的价格偏高，但随着加工技术的改进，一旦价格有所下降，PE有望成为今后气密性耐热瓶的主要原料。除了作为层合材料外，PEN还能与PET共混制作双向拉伸吹塑瓶，而且瓶的氧气透过率随加入PEN量的增加而下降，耐热性提高。

（二）层合软管

层合软管是多层复合包装材料的一个新的应用领域，材料层数高达10层的软管材已经由挤出加工生产出来。这种层合材料先制成大卷片材，以利于制管时分切成适当宽度。分切的卷筒被送到制管厂制成管筒。由于层合材料中采用不渗透的铝箔作阻隔层，因此可能发生渗透的部位是搭接缝。图3－7－6示出了一个由美国制罐公司生产的牙膏层合软管的典型结构及各层结构的功能。

图3－7－6　层合软管材料的典型结构

1．外表面；2．LDPE和抗静电剂；3．印刷油墨；4．白色LDPE；5．纸基材；6．LDPE；7．乙烯－丙烯酸共聚物；8．铝箔；9．乙烯－丙烯酸共聚物；10．LDPE

（三）塑料－金属箔复合容器

由于金属压延技术的进步，最近，利用钢箔和塑料复合的容器应运而生。由于钢箔比铝箔刚性好、不易变形，消除了铝箔形成容器时常见的褶皱现象，外形美观。一个典型的钢箔塑料复合结构为PP（40μm）／钢箔（75μm）／PP（70μm）。外层聚丙烯使用了填充钛白粉的CPP，以改善外观。这种金属箔－塑料复合材料的气密性是完全可靠的，但在充填后尚存在着一个预留容量，残留的空气会使产品氧化。用加热的蒸气和氮气充入罐内以排除预留容量中氧气的封罐系统已被研制出来，解决了这个问题。这种方法可用于甜冻食品、烧鸡、田螺、咸鳕鱼以及婴儿食品包装。

虽然采用上述封装系统能使残留氧降到相当低水平，但某些产品对这样低的氧含量仍然敏感。如桔子、菠萝、桃子等水果类及蘑菇、藕、土豆等蔬菜类。因此，日本开发了防止上述氧化现象发生的钢箔类复合无菌容器。这种容器的基材是75μm厚的镀锡钢箔，外面复合聚丙烯；在制罐工艺中，于罐口突缘及侧壁处涂上专用涂料，底面的镀锡层裸露。利用锡极易氧化的原理，有效地消除内部残留的氧。实验证明，这种包装能确保内容产品于常温条件下在一年内完好无损，并保持食品的色、味及内在质量。

三、高分子合金材料

象金属能够生成合金一样，高分子树脂也能够生成合金。用共混的方法，在树脂中加入一种能够改进互混性的相混剂（compatibilizer）就可以形成高分子合金材料。与上述层合复合材料不同，高分子合金材料是另一种类型的复合包装材料。

最近，美国报道了使用两种材料的双混剂系统（dual－materialcompatibilizationsys－rem），使通常不能共混的聚酯和液晶聚合物（LCP）生成了高分子合金材料PET／LCP。据报，含有90％PET和10％LCP组成的合金材料，具有比PET更好的氧气和湿气阻隔性、更好的耐热性和机械性能。该材料的机械性能比挤出级的PT提高了220％～250％；阻氧性能提高了2倍；水蒸气透过率仅为标准PET的一半。由于改善了阻隔性，用这种高分子材料制造的包装膜厚度可以降低50％而不影响包装功能。这种高分子材料不但可以用于薄膜，也可以作为共挤树脂制造软包装用的膜片，也可用于硬包装及半硬包装等多种包装形式。与透明的聚酯不同，这种高分子合金材料不透明，呈乳白色的外观。这种新型材料目前还未商品化；一旦商品化后，会有非常广阔的应用前景。它可以像PET一样回收循环使用，不对环境造成污染，因而是一种绿色包装材料。

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