《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第三篇 包裝材料及容器

第七章　復合包裝材料

第三節　其它復合包裝材料

二、多層復合塑料容器

（一）多層塑料瓶

為了節省能源和資源，價格低廉的塑料容器與玻璃和金屬容器展開了競爭。對于許多應用，單層的塑料瓶顯然是不適用的，必須提高塑料容器的阻隔性能，因而開發了多層塑料瓶。在多層瓶中，使用強度好而且成本低的塑料以滿足機械強度方面的要求，而用阻隔性能好價格貴的樹脂作阻隔層，通常阻隔層很薄，因而可降低成本。

1．阻隔層樹脂為使多層塑料瓶對氧氣、濕氣有極好的阻隔性，要根據產品對阻隔性要求選擇阻隔層樹脂。例如，含水的產品要求瓶內層有良好的水蒸氣阻隔性，聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯都具有良好的阻濕性能；如果是需要阻氧的干燥產品，則可用尼龍、聚酯或聚氯乙烯作阻隔層樹脂。如前所述，在層合結構中使用最多的阻隔型樹脂是乙烯－乙烯醇、聚偏二氯乙烯和丙烯腈類聚合物。由于乙烯－乙烯醇的優異阻隔性能，在干燥情況下，它是獲得阻氧性的最經濟的樹脂。在其他情況下，乙烯－乙烯醇必須與阻濕性樹脂層合使用。

2．結構層樹脂

廣泛應用的結構層樹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（見表3－7－2）。結構層樹脂用來制造容器的主體。低密度聚乙烯常用來改進柔軟性；聚丙烯比高密度聚乙烯有更好的耐熱性與接觸透明度。聚氯乙烯能夠抵抗某些聚乙烯不能經受的化學藥品的侵蝕。聚苯乙烯則以透明、有剛性和成本低為特點，但以聚苯乙烯為結構層的容器較脆。聚碳酸酯的價格較貴，對氧與水蒸氣的阻隔性也不如其他的結構材料，但它能承受高溫，在多層容器中可作為熱充填、高溫滅菌、蒸煮包裝中那些不耐熱塑料的支撐材料。

3．粘合劑和粘合材料

由于層合的大多數樹脂層在沒有粘合劑時是不能粘合到一起的。在用共擠塑技術制造多層容器時，粘合劑的熱性能與加工參數有密切關系，所以要謹慎選擇粘合劑的種類和規格型號。

4．舉例

以EVOH為阻隔層的多層瓶廣泛地用來包裝農藥和藥品。另外，EVOH對飲料中的香精油等物質吸附極少，所以也廣泛地用作枯汁等飲料的包裝。一個典型的多層結構為HDPE／改性PE／EVOH／改性PE／HDPEH復合的小型桔汁瓶。為了增強氣密性，最近已改為七層結構：HDPE／改性PE／EVOH／改性PE／HDPE／改性PE／EVOH。

雖然PET單層瓶已廣泛用作汽水、礦泉水、茶等飲料的包裝，但對于易氧化的葡萄酒、啤酒等對氣密性要求較高的產品，尚不適用。所以，在使用PVDC涂履單層PET瓶的同時，大量使用了PET／MXD6（尼龍）等多層復合材料瓶。

此外，由PET／EVOH／PET／EVOH／PET5層復合的多層瓶已用來灌裝蕃茄醬。這種瓶子在制作中不使用粘合劑，所以回收可如單層PET瓶一樣，經粉碎后將PET與EVOH分離，再行循環使用。

除了PET可用作多層復合瓶的基材外，最近開發的另一種制瓶材料聚萘二甲酸乙二酯（PEN）越來越受到人們的關注。與PET相比，PEN的氣密性及耐熱性均優，如PEN的透氧率為PET的1／4；而二氧化碳透過率為PET的1／5；水蒸氣的透過率為PET的1／4；玻璃化溫度比PET高43℃。雖然目前PEN樹脂的價格偏高，但隨著加工技術的改進，一旦價格有所下降，PE有望成為今后氣密性耐熱瓶的主要原料。除了作為層合材料外，PEN還能與PET共混制作雙向拉伸吹塑瓶，而且瓶的氧氣透過率隨加入PEN量的增加而下降，耐熱性提高。

（二）層合軟管

層合軟管是多層復合包裝材料的一個新的應用領域，材料層數高達10層的軟管材已經由擠出加工生產出來。這種層合材料先制成大卷片材，以利于制管時分切成適當寬度。分切的卷筒被送到制管廠制成管筒。由于層合材料中采用不滲透的鋁箔作阻隔層，因此可能發生滲透的部位是搭接縫。圖3－7－6示出了一個由美國制罐公司生產的牙膏層合軟管的典型結構及各層結構的功能。

圖3－7－6　層合軟管材料的典型結構

1．外表面；2．LDPE和抗靜電劑；3．印刷油墨；4．白色LDPE；5．紙基材；6．LDPE；7．乙烯－丙烯酸共聚物；8．鋁箔；9．乙烯－丙烯酸共聚物；10．LDPE

（三）塑料－金屬箔復合容器

由于金屬壓延技術的進步，最近，利用鋼箔和塑料復合的容器應運而生。由于鋼箔比鋁箔剛性好、不易變形，消除了鋁箔形成容器時常見的褶皺現象，外形美觀。一個典型的鋼箔塑料復合結構為PP（40μm）／鋼箔（75μm）／PP（70μm）。外層聚丙烯使用了填充鈦白粉的CPP，以改善外觀。這種金屬箔－塑料復合材料的氣密性是完全可靠的，但在充填后尚存在著一個預留容量，殘留的空氣會使產品氧化。用加熱的蒸氣和氮氣充入罐內以排除預留容量中氧氣的封罐系統已被研制出來，解決了這個問題。這種方法可用于甜凍食品、燒雞、田螺、咸鱈魚以及嬰兒食品包裝。

雖然采用上述封裝系統能使殘留氧降到相當低水平，但某些產品對這樣低的氧含量仍然敏感。如桔子、菠蘿、桃子等水果類及蘑菇、藕、土豆等蔬菜類。因此，日本開發了防止上述氧化現象發生的鋼箔類復合無菌容器。這種容器的基材是75μm厚的鍍錫鋼箔，外面復合聚丙烯；在制罐工藝中，于罐口突緣及側壁處涂上專用涂料，底面的鍍錫層裸露。利用錫極易氧化的原理，有效地消除內部殘留的氧。實驗證明，這種包裝能確保內容產品于常溫條件下在一年內完好無損，并保持食品的色、味及內在質量。

三、高分子合金材料

象金屬能夠生成合金一樣，高分子樹脂也能夠生成合金。用共混的方法，在樹脂中加入一種能夠改進互混性的相混劑（compatibilizer）就可以形成高分子合金材料。與上述層合復合材料不同，高分子合金材料是另一種類型的復合包裝材料。

最近，美國報道了使用兩種材料的雙混劑系統（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。據報，含有90％PET和10％LCP組成的合金材料，具有比PET更好的氧氣和濕氣阻隔性、更好的耐熱性和機械性能。該材料的機械性能比擠出級的PT提高了220％～250％；阻氧性能提高了2倍；水蒸氣透過率僅為標準PET的一半。由于改善了阻隔性，用這種高分子材料制造的包裝膜厚度可以降低50％而不影響包裝功能。這種高分子材料不但可以用于薄膜，也可以作為共擠樹脂制造軟包裝用的膜片，也可用于硬包裝及半硬包裝等多種包裝形式。與透明的聚酯不同，這種高分子合金材料不透明，呈乳白色的外觀。這種新型材料目前還未商品化；一旦商品化后，會有非常廣闊的應用前景。它可以像PET一樣回收循環使用，不對環境造成污染，因而是一種綠色包裝材料。

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