第八课软包装复合材料

1、第八课 软包装复合材料 复合材料 复合的目的是结合最好的属性保护、美学、可加工性和成本到一个单独的包装结构里。做复合的原因很简单,没有拥有所有期望的属性“超级基材”，对于所有应用来说。例如,聚乙烯是经济性的和良好的阻湿性,但它的阻氧性很差，如果用来盛装沉重的产品，有可能拉长。聚酯有比较好的阻氧性，但是它的热封性能不是很好,并且比较昂贵。 近几年，以复合为基础的软包装已经成为最主要的包装增长领域之一。尽管多层材料复合有关于环境状况的问题，可以肯定的是这些材料将继续成为包装组合的一个健康部分，仅仅是因为它们的典型的设计将取代更多材料或密集能源的选择。 复合材料是由两种或更多选定的材料层片结合到一起

2、制作成的。通常,但并非总是,这些层片是以辊式进给装置形式。为一个实际应用创作一个适宜的软包装的问题能够被解决，通过选择有单个个体要求的性能的材料，然后结合它们成为一个有单个层片的最合意的性能特征的复合结构。单一的复合材料可以通过它们贡献给最终产品的质量和性质来很好的检测。 物理特性，例如强度、伸长率、耐穿刺性、抗磨损性,和残余褶皱； 基本性能，比如机械性能，密封性能和环境忍耐力； 对水分、气体、气味和紫外线的阻隔性能； 美学性能比如清晰度，透明度，感觉和金属外观。 这些和其他所需的性能特征必须以最低的成本被传送。复合是纸，粘合剂，塑料薄膜，表面涂层，铝箔和镀铝纸的不同结合的集合。除了铝,这些材

3、料中的一些已经在之前的章节被讨论过了。铝箔 铝是由铝土矿、包括氧化铝和硅酸盐的粘土状的矿藏制成。纯铝是柔软的,银白色,相对轻的金属(大约三分之一的钢材的重量)。金属在正常温度下是有延展性的和韧性性的，金属是热和电的良好导体。 包含含少量的铜、锌、镁、锰和/或铬的铝合金有良好的强度特性。合金1100、1145和1235是最常见的用于二次轧制原料。合金3003,含锰,是在实际应用中被使用的诸如馅饼盘子,良好的伸展性和比较大的刚度是需要的。铝及其合金可以以大约5%的能源消耗被容易地再生，这需要精炼原矿石。 根据定义,轧制铝小于152.4(0.006英寸)被称为箔。铝箔是通过从钢锭碾制或通过在同轴的熔

4、炉连铸被制造的。由从钢锭或滚连铸-符合炉。所有箔以0韧度被提供，最柔软、最可使用的形式。1.化学特性当暴露在空气中,一个铝表面获得自然、坚硬、透明的氧化层,抵制进一步氧化。铝箔的抗化学侵蚀性取决于它接触的特定的化合物或作用剂。铝抗微酸性产品好于微碱性化合物，如肥皂或洗涤剂。强无机酸会腐蚀裸箔。通常在食物中被发现的温和的有机酸对铝有很少或没有影响。 铝对大多数脂肪、石油油脂和有机溶剂具有高的抵抗性。一般来说,食物产品,如糖果、牛奶、新鲜的肉类、黄油和人造黄油是和裸铝相容的,就像是许多药物和化妆品。 间歇接触清洁水对铝箔没有明显的效果。然而,存在一些盐和焦散线的死水可以是腐蚀性的。吸湿产品可能引起

5、腐蚀，如果包装在光秃秃的铝箔,特别是如果产品含有盐或一些轻微的有机酸。迫使铝箔轻微接触的实际应用中使用图层的或者复合的材料在紧邻产品的表面上。至于决定是否使用光秃的，涂层的或者复合的表面和产品接触，必须建立在可靠的信息和合适的测试基础上。2.软包装中的铝箔铝箔有很多独特品质，使其在包装中广泛使用。 外观:铝箔有一个明亮的反光的金属光泽,那表达了特别吸引人的和高档的外观。在包装,所有的反射光泽表面要么是固体铝箔或者是镀铝表面。 阻隔性:厚铝箔(17m/0.0007 in.)对所有气体是100%阻隔。随着厚度降低,针眼变得越来越普遍。0.00035英寸铝箔的典型的水蒸气传输速率(WVTR)是0.0

6、2 g或少于/100平方英寸/24小时。许多箔的应用是利用箔优良的阻气和隔光的性能。紫外线降解的食品和非食品产品可以通过铝箔的不透明被保护。 残余褶皱:铝箔有优越的残余褶皱性能。必须保持在原地的，没有粘合剂帮助和卷制的（铝制）软管的裹包需要这个属性。 脆性:没有支撑的铝箔是很容易刺破和撕破，这是在设计单位剂量和片剂包装，以及各种野蛮封合的关键属性。另外一个好处是固有显窃性。 卫生性：铝箔可以被轻易的卫生消毒。光滑的金属表面是对污染物没有吸收性的。它是惰性的或组成上没有对大多数食品、化妆品、或其他化工产品的有害化合物。 传导性：微波感受器薄膜、静电屏蔽和感应热封是取决于铝的导电和导热的能力的实际

7、应用的例子。 成形性：铝是一种韧性金属。片料可以被拉成为各种饮料和其他罐子类型。固体铝块是有用的，被挤出为软管、雪茄盒管,和气雾罐。 铝箔的厚度可低至4微米(0.00017英寸)。为裸转换或者结合其它材料，选择箔合金、厚度和韧度，将取决于最终的作用和转换工艺要求。3.铝箔涂层包装实际应用中的普通铝箔相对有限,大部分是装饰性的。在大多数实际应用中,铝箔是涂层,这种涂层可以: 使铝箔表面可热封。 提高铝箔的抗划伤性和抗磨损性。 提高抗张强度和爆裂强度。 产生一个特定的表面(例如光滑、不光滑、中性、释放、装饰)。 改善其他涂料或印刷油墨的附着力。 提高轻薄厚度铝箔的水蒸汽/气体的阻隔性能。 提高铝箔

8、对药剂或者产品的抗腐蚀性。 传递高光泽度和三维层次到铝箔装饰性和印刷性。 转换或处理操作期间的润滑。 涂层是用来保护包装,产品或两者。涂层一般可分为装饰性的、防护性的,或热封性的。在大多数情况下,涂层是被选择是出于一个特点,但一个涂层可能体现所有三个,如一个着色,可热封的涂层具有很高的食品适应性。 透明的油漆和清漆允许显露出明亮的反光的金属光泽。透明的黄色漆会给出现黄金,而透明的红橙色看起来就像一个铜合金。印有不透明油墨的铝箔有特别平滑坚硬的外表。 许多保护性涂层的固有的热封性能是一个额外的好处。有效的热封涂层提供了强大的，通常不透气的接缝和封闭。聚乙烯(乙烯基氯)热封涂层和铝箔是被广泛使用的

9、，但是其他的配方也是可以得到的。涂层和它所接触的所有材料相容是至关重要的,为了保护和密封的内容（物）。热封涂层不会明显的增加厚度在25微米（0.001英寸）以下的铝箔的破裂或撕裂强度。 各种聚合物的涂层被施加于铝箔通过挤压或共挤。更典型地,这种涂层和铝箔、其它基材比如纸，纸板和塑料薄膜结合起来使用产生多种性能的复合材料。有潜力的涂层的实际应用应该作为个案被开发出来。选定的材料和坯面施釉重量应满足涂层和加工的生产标准。真空镀敷金属 1.金属化的过程“真空镀敷金属”指的是金属层的沉积到基材上,在真空中进行。尽管许多金属可以真空沉积,只有铝是用于包装。这个工艺,发展于20世纪40年代后期,作为软包装

10、的一个重要方向出现在20世纪70年代。目前,包装是镀金属纸和塑料薄膜的最大消费者。 镀金属材料的最初作用是为了它们的装饰性的和审美的价值。对材料功能特性的识别极大的扩展了包装的实际应用。金属化提高了对气体和光的阻隔性能，提供热光反射和导电性。获得的阻隔性是金属涂膜厚度和正在被金属化的基材性能的产物。 大多数金属化是作为批量生产被完成的。典型的系统使用了一个水平的管室,达到直径2.1米(84英寸)，长2.8米(110英寸)。纸或薄膜辊都被装在管室一侧的释放装置上。卷筒材料被放下是通过位于大的冷却辊下面的张力辊，并且通过张力辊到达回转辊(图8.1)。需要真空环境帮助铝在一个较低的温度蒸发,当它上升

11、到卷筒材时,以使金属蒸汽的氧化减至最低。图8.1 典型的喷镀金属器组的横截面纯铝丝,大约3.2毫米(1/8英寸)厚,被送入位于冷却鼓下面的加工金属“船”。这些都是被电加热到铝蒸发温度。船在水冷槽提取辐射热和减少杂散蒸发。蒸发的铝上升然后凝结在薄膜或者纸幅的底面当它通过冷却辊时。金属沉积的厚度是由卷筒材料速度，送丝速度和船温度控制的。金属化的模式是不可能跟随当前技术的；然而,金属化模式的影响可以通过金属化预先印好的薄膜获得。另外一个工艺使用苛性碱溶液来移走金属化的层，有选择性的在金属化的薄膜上创造清晰的窗户。真空金属喷镀纸 大多数金属化纸原始质量并不好，需要在一面或两面涂覆，这取决于最终用途的标

12、准。粘土涂层的重量各不相同,但一般来说,更高的涂层重量提供更平滑表面和较高的反射值在镀金属表面。所有纸在金属化之前必须涂漆。用应用于凹版印刷的漆密封。在纸张表面，提高表面光滑度，并促进一致的金属附着力。由于室内的高真空度可以去除掉水分，纸张的水分含量通常会降低到5以下。再次增加水分在金属化纸之后是必不可少的生产步骤；这一步重建纸的正确的含水量来提高它的耐折度。凹印涂布机为后金属化印刷应用涂底漆。真空镀金属纸收获了反光的铝表面的美学吸引力，但是没有获得阻隔性能。金属化纸的一个主要市场是作为标签材料。真空金属喷镀薄膜 塑料薄膜被镀金属不必是密封的,光滑的,或干的,像纸基材那样。除了添加装饰魅力,金

13、属化塑料薄膜能显著提高对所有气体的阻隔性能。尽管大多数塑料薄膜可镀金属，OPP、PET、和尼龙(PA)是最常用的金属化包装薄膜。聚丙烯是应用最广泛的镀铝薄膜。它大量使用于以薯片为代表的点心类食品的包装上。金属化OPP的优越性能:良好的防潮性。提供使用温度达到150C(300F)。有限的阻氧性(通过金属化被明显的改善)。经济性。产生一个直接的金属到薄膜的连接。可取的属性也鼓励PET的使用。这种材料:产生最佳金属到薄膜的结合。提供了最好的组合，对氧气、水分和紫外线光的阻隔性能。提供高使用温度(205C / 400F)。由于经金属镀化处理的双向拉伸尼龙薄膜的阻隔性以及能承受咖啡豆的磨损，它在零售产品

14、包装占有了市场，并受到国际咖啡软包装协会的青睐。镀金属的PET也在这个有利可图的市场被使用，因为市价优势。双向拉伸的尼龙薄膜:良好的阻氧性。具有优良的耐撕裂,耐磨,耐冲击性能。是吸湿的(适度的阻湿性)。相比OPP或者PET更昂贵。金属化的薄膜在某些实际应用中被单独使用，但它们更多见于层压复合结构中。其他无机涂层铝真空金属喷镀的塑料薄膜的一个优势是阻隔性能显著提高。然而,就其性质而言,铝沉积使包装不透明。在一些实际应用中，这本身是有利的,因为它消除了紫外光降解。然而,在很多情况下,高的阻气性和高的清晰度都是同样所期望的。开发其它的无机处理的努力继续，以提高阻隔性能的同时保留透明度。在沉积硅氧化物

15、(SiOx)和碳(金刚石结构的碳或类金刚石涂层)方面，已经取得了显著的进步。两种方法都使用等离子体沉积技术而不是真空金属喷镀。硅氧化物 像铝，硅氧化物(玻璃涂层)显著改善阻气性。氧气透过值0.046 立方厘米 /平方米/24小时(0.003立方厘米 / l00平方英寸/24小时)已经被报道。明显的优势是,这些被涂的薄膜是清晰的。生产硅氧化物涂层的薄膜的成本仍然很高,但许多商业的实际应用，尤其是在医疗供应领域,正在使用这项技术。碳涂层许多公司已经开发出沉积碳在塑料基材上的薄膜的方法。涂层是清晰的，并且主张在未经处理的塑料上提供实质性的阻隔性的改善。 3.纳米复合材料 纳米复合材料技术描述了一项技

16、术，其中似片状的矿产的非常细的颗粒如粘土被添加到塑料里。的弹性板等矿物粘土纳入塑料。矿物小块本身对气体是不可渗透的，因此渗透分子必须转动过每一个小块。整体效果是将要渗透的分子必须工作在一个迂回的路径,（路径）比实际的薄膜厚度大几个数量级。纳米复合材料薄膜被认为是相对明确的。复合结构和物理特性结构特性是和物理强度与性能有关的。物理强度是需要支撑产品的。相对小的强度被要求盛装包装的干汤，咖啡粉或者糖食。当设计一个工业的或大宗产品的20千克的袋子时则需要更大的强度。对于大袋,有人可能会认为有高的抗张强度的材料,如聚酯,将是一个不错的选择。然而,大型散装袋材料必须抗扯裂传播。这应该相当灵活的对于将被使

17、用的大规格,大袋的规格把重点放在了材料的经济性上。中密度、低密度和线性低密度聚乙烯更好的满足了要求。这个袋子可能是单层或可能与线性低密度聚乙烯共挤，沙林树脂或醋酸乙烯酯共聚物作为热封层。如果需要高度阻隔性，还需要增加附加层。对于重型产品，低伸长率的材料是可取的，否则,重量会扭曲或拉伸包装。材料如聚酯提供高的抗张强度和低的伸长率。然而,尽管聚乙烯有高伸长率与聚酯相比，用于重型产品的厚的薄膜规格通常最小化了这个问题。大规格聚乙烯的组合提供了在较低的成本下所需要的性能。“韧性”性能能够抵抗穿刺和磨损,是被需要的，对于有磨损性和有尖锐边缘的产品来说。尼龙提供了这个，出于这个原因，冷冻的原始肉块是用以尼

18、龙为基础的复合材料包装。一些咖啡砖包装复合材料有一个尼龙层来抵制咖啡渣的磨蚀性。产品的重量和物理特性并不是结构设计的唯一标准。以无菌包装袋为例，这种包装必须经过严格的杀菌，杀菌过程要经历极限温度和压力。最终用户和消费者的满意度也是结构设计的一个参考部分。纸盒子和聚乙烯塑料袋都可以盛装液体，但纸盒子可以免去支撑物摆放自如。一般情况下，坚硬的材料往往用于需要摆放展示的包装上。设有三角形底部的软袋子提供了使袋子变硬，从而便于站立的几何结构。摩擦系数 机械性能是许多特性组合,其中最重要的是摩擦系数(COF)。“COF”是指材料本身的滑动能力,产品或机器部件在输送、灌装、整理和装箱操作期间。摩擦系数可以

19、被分为“静摩擦”(即需要使物体从静止开始移动的力)和“动力的”或“动摩擦”(即一旦它已被启动，要求维持运动的力)。对一些材料来说，静摩擦系数和动摩擦系数是几乎相同的，然而在其他的，静摩擦系数能够明显的高于动摩擦系数。动摩擦系数永远不会高于静摩擦系数。摩擦系数能够显著地不同，根据正在被比较的表面和材料运动的速度及温度。众多可用的摩擦系数测定程序，总是确保相同的方法作了比较和使用了适当的测试。对于立式的成型-充填-封口（VFFS）装置来说，摩擦系数很关键，在卧式的成型-充填-密封的装置上，摩擦系数相对较弱。一般来说,低摩擦系数允许固定部件上的滚筒轻松运行。然而,低摩擦系数可以有害地影响材料进给,在

20、牵引装置被使用来拖拉薄膜通过操作台的地方。低摩擦系数能够导致光滑的，不稳定的包装。范围在0.12到0.2的低摩擦系数将会被认为是光滑的。摩擦系数范围在0.25到0.35，将被认为是高的。主体和残余褶皱特性 刚度和“主体”通常是通过合并经济性的纸层到复合材料里而获得。比较重的铝箔，厚些规格的塑料和泡沫塑料也被用来传递刚度，取决于所希望的其它性能。复合的折叠软管必须有一些“主体”或者物质以及“残余褶皱”的能力，所以它们能够被卷起来当内容物被排出后。纸和铝箔都被使用在这个结构的复合层里。一些复合结构用作简单的包装, 材料的能力符合包装的对象和没有密封介质地保持永久的位置是至关重要的。金属箔有最好的残

21、余褶皱性能,其次是纸。大多数塑料薄膜有相对差的残余褶皱。然而,一些PP、HDPE和PVC薄膜被设计地有相当好的残余褶皱。撕裂性能 薄膜如聚酯和聚丙烯倾向于传播撕裂；也就是说,一旦一个小切口或穿刺在薄膜中形成，撕裂从这一点很容易传播。其它的薄膜，比如聚乙烯类,不传播撕裂。虽然一个包装在运输中不应该撕开，但是轻松打开却对用户有利。大多数塑料复合材料有尴尬的撕裂性能。纸或铝箔层可以提高撕裂性能。在实例中,凹口敏感材料在使用时,在复合材料边缘的一个小缺口能够帮助启动撕裂行动。热成型 有一个被吸引到产品符合要求的托盘的网状物的部件的肉类或奶酪裹包，要求网状物原料要容易成形。网状物原料也需要良好的透明度，

22、为了查看产品和良好的阻氧性能。这种属性的组合被发现最好的是以尼龙为基础的复合结构(OPP不能热成形和不热封)。复合结构将要被涂层,通常与PVDC来改善阻隔性能，用离子型聚合物(沙林树脂)做热封涂层来封住从热封线通过的任何油脂。复合材料也被用于为耐储存的微波产品，热成形刚性的高阻隔性杯子和软管。这些实际应用中的材料是在常规380微米(0.015英寸)厚相比典型的软性结构中的10到50微米(0.0004至0.002英寸)。使用环境 复合材料必须在包装将经历的环境的基础上选择。低熔点胶粘剂和组件不能用于连袋煮后可食的、能加热的、微波的实际应用，因为包装会破碎。无规聚丙烯和一些乙烯基在低温下变得脆弱。

23、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚碳酸酯(PC)具有最高的使用温度。出于这个原因,大多数双重能加热的实际应用使用聚碳酸酯作为基础片材。软包,袋和小袋立式和卧式成型-充填-封口机。为了最佳运转，每台机器都有自己的特点和材料要求。由于大多数卷材被牵引通过机器,材料的屈服点,即，发生永久变形的力是至关重要的。必须观察背面黑线或者其他的记录点在哪里，可恢复的伸长率也很重要。根据复合的目的和实际应用，其它性能要求将会变化。很大比例的软包装被生产和充填在立式制袋充填封口(VFFS)机器上或卧式制袋充填封口(HFFS)机器上(图8.2和8.3)。在一个典型的VFFS机里,包装材料是被松开在机器的后面，跟随在

24、成型领上的一个垂直路径，在这里平面的材料被成形为软管。纵向的封口被放置在软管，产品被从上面引进。产品充填以后，水平的封口棒放置热封口在袋子宽度，同时切断水平封口的中心以分离一个包装，然后在底部离开密封软管开始下一个产品的转储。图8.2 材料和产品流在立式成型-充填-封口机图8.3 材料和产品流在卧式成型-充填-封口机大多数HFFS机器与正在水平供应在成型领上的包装材料卷材一起运转。热封棒把合适尺寸的袋子封锁起来，充填后密封完整的包。根据机器设计，在充填之前或之后，成型的袋子可以被切断离开主卷材。在一些设计中，复合材料可以被成型在产品的周围。两种机械类型都能够被用来充填液体、粉末、粒状材料或非常

25、细小的产品。VFFS设备通常占有较小的空间,但对充填的数量和在袋子上被划分的实用装置更多限制。水平机器能够有大量的操作装置，这些操作装置沿着袋子水平前进的路径被划分。这允许多个灌装头、蒸汽清洗,和其他活动。多个车道VFFS机器(图8.4)主要充填小袋子，如单一品种调味品(芥末,番茄酱等)和样品小袋洗发剂。一些大容量比较大的袋子在多车道机器上充填。因为这台机器由两个分离的料辊供应，有机会使用两种不同的材料:一个不透明的背面和一个透明的前面，举个例子。生产在不同的机器上的袋子有不同的封口几何(图8.5)。在立式制袋充填封口机器上制作的袋子是可以被识别的，通过在顶部和底部的封口和在背部中间的垂直封口

26、。鳍风格垂直密封比较容易制作，因为它把两个内部热封涂层的表面结合到一起。然而，它使用稍微多一点的材料，平整的封口也可能不像搭接封口那样美观地使人愉悦。搭接封口看起来更好些，用更少的材料；然而它要求一个内表面能够粘合到包装的外表面。 图8.4 多车道立式制袋充填封口机 图8.5 立式和卧式成型-充填-封口机器生产的不同封口几何的袋子 卧式制袋机制作的袋子是通过三面封边被识别的。一个优点是,正面和背面面板都是不用封口的。HFFS袋子能够很容易地适应生产三角形直立袋。多车道成型充填封口袋有四个被封的边。密封性能软包装中的大多数是通过热封封闭的。提供这种能力的层是很重要的,因为密封完整性是绝对必要的,

27、尤其是对于制药,食品,液体,和精细粉末。热合材料必须密切地匹配于被用来创建密封的机器和操作参数。对热封来说，温度、处理时间和封口棒的压力是机器变量。然而,机器将运行在设计速度,所以处理时间是实际上给定的。封口棒压力也是被机器固定在很小的范围内,是难以测量的。在实践中,大多数热封控制包括操作温度。蜡和蜡混合是最经济的热封材料,但它们是不牢固的，有限定的低温和高温公差。它们仅被用于非关键性的实际应用。低密度聚乙烯是最常见的热封媒介,虽然性能属性和成本差别很大，根据聚乙烯的具体类型不同。这些和其它的添加剂或者共聚物可以成为配方来提高选定粘合剂的品质。聚乙烯类能被用于挤压，或者预成型薄膜能够用粘合剂被

28、结合到复合结构上。在这两种情况下，薄膜在整个复合材料中形成一个层，并展现出除热封性以外的其他性能。 在密封的要求比较严格的地方，低密度聚乙烯被更先进的热封媒介替代。性能和成本的一般顺序如下:低密度聚乙烯中密度聚乙烯聚乙烯 /醋酸乙烯酯共聚物(低热封温度的软膜)线性低密度聚乙烯(良好的热粘性，密封牢固，宽封范围广)茂金属聚乙烯酸共聚物(例如,丙烯酸)离聚物(例如,沙林) 通过油膏或油脂这样的杂质密封的能力是逆序的，最佳介质是离子聚合物。 被制定密封温度低至60C(140F)的热熔物可以被使用，当LDPE的高一些的密封温度(120C / 250F)是不可获得时。热熔物比较容易图案打印，密封比较容易

29、在较低的温度和压力下开始。乙烯-醋酸乙烯酯是一种常见的用于制造热熔、热封涂层的基础树脂。时间/温度/压力数据应该为所有的热封系统开发出来。时间、温度和压力的过度组合往往压迫密封区的熔体，并创建一个较弱的封口。“热粘合性”是一个重要的密封材料特性,特别是在VFFS机上，这里重型产品可能在成型后立即被放置在封口。良好的热粘合性密封将能够抵抗剥离分开，甚至它仍然是热的。冷封是在弹性材料基础上的，这种材料有很大的粘合自己的倾向，而不是粘合其它的材料。冷封粘合剂是通过转换器被模式应用到卷材上的适宜的匹配热封表面。在包装操作中，机械简单把两个表面结合到一起，施加轻微的压力。因为时间和温度需要被消除,密封速

30、度非常快。冷封是有用的在实际应用中比如密封巧克力包裹，在这里产品对升高的温度很敏感。复合材料必须和产品相容，复合结构的内部片材必须足够被保护，来抵制产品成分的入侵。例如,一些化学物质,特别是腐蚀剂，攻击铝箔。在铝箔和产品之间的层必须停止任何此类成分的渗透到箔里面。侵略性的气体和香水成分可以塑化粘接层，还对其它结构性能造成不利影响。 阻隔性能几乎所有的食品或药品应用需要某种的阻隔性能。“阻隔”是一种非特异性的词，描述材料阻止渗透通过材料体积的能力。根据被渗透的气体，给定材料的阻隔品质不同。不能仅仅说：“我们需要一种阻隔材料”。气体所要求的阻隔性能应该是具体的。氧气和水蒸气是两个最常见的阻隔内容，

31、作为最应该负责产品品质降低的气体(表8.1)。阻隔性能很重要排斥的、渗透性的另一类由各种挥发的、必不可少的，和香味、气味相关的精油组成。这些通常以极小的集中存在，它们的存在经常是对产品质量很重要的。表8.1不同塑料的一般阻氧气和水蒸气性能材料 隔水蒸气 隔氧低密度聚乙烯 一般 较差高密度聚乙烯 很好 较差乙烯-乙烯醇 较差 很好聚偏二氯乙烯 很好 很好尼龙 较差 较好聚苯乙烯 较差 较差聚酯 一般 较好定向聚丙烯 较好 较差风味和香气成分可以是很微妙的和很弥漫性的，保留住它们是包装者的挑战。新鲜的咖啡香气是复杂的精油,可以迅速蒸发或氧化，容易离开温和清淡的饮料。咖啡包装复合材料必须保留住精油，

32、隔绝水分和氧气。另外,真空包装拉紧卷材，对抗磨蚀性颗粒材料。这就重视韧性和耐磨蚀性。阻隔性能通常被认为渗透经过24小时，在大气压力下，通过给定厚度和面积的速率。然而,这些数据用很多方法被表达，注意必须确保相同的方法和单位进行比较。 氧气渗透能力典型地被表达用十进制： 这里STP = 标准温度和压力 d =天atm =大气压力在软包装材料中，只有完整的铝箔是可能对所有气体100%阻隔。在用于大多数包装的轻薄材料（低至7微米/0.000285英寸）中，箔片受损于针眼（即，通过箔的微小孔）。此外,箔不能经受反复的挠曲，会在加工和运输过程中产生更多的针眼。水和氧气渗透无法关联。其他渗透能力关联。一般来

33、说,良好的阻氧性也将会是对二氧化碳良好的阻隔。在大多数情况下,良好的阻氧性将会是对很多（但不是全部）有机蒸汽的良好阻隔。 金属化塑料薄膜对所所有气体的阻隔性显著增加。聚(偏二氯乙烯)(萨冉)和聚(三氟氯乙烯)(三氟氯乙烯均聚物)也是良好的全面性的阻隔材料。乙烯-乙烯醇(EVOH)作为高阻氧性被使用。然而，乙烯乙烯醇吸收水和必须夹在材料中间，使水分远离它。一种常见的结构是把乙烯乙烯醇放置在两个聚丙烯层之间。因为乙烯乙烯醇和聚丙烯不结合，聚丙烯薄膜必须用粘合剂或“连接”层和乙烯乙烯醇结合到一起。阻隔性能，作为一般规则，在相当线性基础上和膜厚成反比关系。给定阻隔材料的厚度加倍将会减半对正在讨论中的气

34、体的透过率。显然，所需的阻隔性能可以达到，用任何物质，假定它是足够厚的。然而，25微米（0.001英寸）的聚偏氯乙烯提供的阻氧性将会需要大约25毫米(1英寸)的聚乙烯来相等1000倍的厚度。尽管聚偏氯乙烯的成本是两或三倍于聚乙烯，它是一千倍多的有效阻隔。处于实际原因和经济原因两种，选择是两者的结合。 在设计阻隔性中，选择必须被评估，最好的结构被选择。通常，最后分析涉及每美元阻隔的数量，适应于加工和其它的使用性能。并不是所有的包装都需要高阻隔性。事实上，一些包装必须有低阻隔品质。红色肉类，例如，保持鲜红的颜色，只有当有足够多的接触到氧气时候。水果和蔬菜需要呼吸，使它们自己远离水和二氧化碳的同时吸

35、收氧气。有高水活动的产品将建立高湿度适合微生物的传播，如果它们被装在高阻湿包装里。这些产品的包装薄膜必须有被调整的渗透能力以满足个体呼吸的需求。光阻隔被能够被光线，通常是紫外光线成分伤害的产品需要。在零售奶制品橱柜中的荧光照明会降低黄油的品质，箔片通常被使用，因为它提供100%的残余褶皱和阻光性。复合工艺 1.复合方法 单个层，或者片材，能够被创建或连接到一起通过一定数量的技术： 湿法复合指的是用溶剂或水性粘合剂。在片材被连接到一起以后，溶剂变干或者蒸发。湿法结合只能使用于至少一个片材是多孔结构，允许溶剂或水离开（蒸发）。在实践中,这意味着至少其中的一个基材是纸。 干法复合描述应用带有溶剂粘合

36、剂到表面，然后干燥掉溶剂留下树脂的粘性的表面的过程。有时表面是粘而未干的，使人想起家用的胶纸带。第二种片材是在对着粘性的表面被夹住。在有些配方中，粘合剂被软化到液体和粘性状态，熟化工艺通过使卷材通过两个被加热的压送辊而被加速。 热熔结合指得是热熔粘合剂配方的应用。它类似于干粘合在某种意义上,没有溶剂需要被除掉，但有不需要干燥步骤的优势。被结合的基材需要在应用温度下在尺寸上是稳定的，这能够限制这种技术。 挤出和共挤使用挤出机来融化聚合物树脂，随后被压通过模具，施加薄膜到基材上。挤出涂层应用融化物到基材上。挤出复合使用熔体来连接两个材料在一起。共挤从两或更多挤出机提供模具头来生产多种材料的挤出薄膜

37、。 2.复合机械几乎没有例外,层压过程是卷筒供料而不是单张供料，无论什么层压机，这是普遍特性。在层压机和涂布机上，每个原材料卷都被放置在一个独立的送料轮架上，同时也有一个回收轮，卷起用完的物料。送料轮架都设有拉力控制装置，这样可以确保送入加工阶段的物料有着一定的张力。而回收架上的张力控制设备则确保加工完的物料能及时拉出机器，并以一定的张力卷起来。不同的机器，也可能安装额外的张力控制装置。引导装置使物料在机器方向上与操作台保持平行。特殊的辊子，比如弓形辊子和人字形辊子使材料伸展平，当它正在被加工处理时。涂层/层压机有一个或几个涂层装置，在上面的额外的液体状态的材料被应用到基材上。这些可能的范围从

38、简单的上胶机到大型的挤型模依附于塑炼挤出机。材料通过两个夹辊之间的压力被连接。根据涂层工艺，在材料结合夹之前或者之后，机器可能有干燥炉。层压工艺开始于基材卷材，然后层被进一步增加直到建立起所希望的结构。额外的层作为液体涂层被添加，通过结合额外的卷材，通过挤出和共挤，或者通过这些的组合。基础卷材可能是清晰的或者可能已经被印刷，被金属化，或者其他的处理。涂层装置 涂层装置涂抹流体材料，如清漆、蜡乳液，聚偏氯乙烯乳剂和胶粘剂。确实地有几百种方法把涂层放到卷材上。方法上的本质区别，在于涂层被物理的应用的方法和涂层被计量的方法。这些因素,反过来,相关于基材类型、它的结构、涂层的性质和目的。每种方法都有其

39、特点和局限性。凹印和挤压涂覆在软包装占主导地位。凹版式涂覆（图8.6）利用带有凹坑的滚轮涂覆和定量。无论基材的厚度如何，凹版式涂覆的涂覆精度很高。凹印不适合粗糙表面，那里的小凹印槽可能会接触不到基材表面。涂层必须是相当低的粘度。图8.6 凹印涂覆从凹印槽涂预定量卷材涂层，右边放大显示挤压涂层涂聚合物熔体到基材上。在一个典型的应用中，聚乙烯颗粒被迫通过挤出机机筒,在那里它们被加热，软化到像糖浆粘度。粘性聚乙烯是从带有细长狭槽的模具被供给，成形为薄帘掉落到基材上。在这一点上，它能够被冷却到在基材上成形表面层，或者第三种材料可以紧贴仍然处于熔融状态的聚乙烯和被结合到基材上(图8.7)。图8.7 挤出

40、复合使用挤出的熔体来结合两种材料共挤模具结合两个或两个以上的挤压机的输出，这样从挤出机挤出的窗帘材料实际上是几个材料融合在一起。石蜡复合是一种经济的连接纸或者薄纸支撑物到铝箔上的方法。它不是一个结构上的和环境上的稳定结合，因此它几乎没有其它实际应用。基础材料从释放辊到加热石蜡的涂层装置运行。第二种材料被挤压到在结合辊上的石蜡上，立即冷却。冷却后,完成的复合材料被卷绕。湿法复合（图8.8）至少需要一种有渗透性的基材，它的渗透性足够使粘合溶剂或者胶水散发出去。似乎最合适的材料就是纸张了。黏合剂涂覆在一种基层上，然后两种基材被夹合在一起，最后把它们整体经过烤炉加温烤干黏合剂。在干燥粘合法（图8.9）

41、中黏合剂涂覆到基层上然后烘干。这时，树脂黏合剂尚未干透或者通过加温能恢复粘性。然后第二种基材和第一种基材通过加热辊加热后粘合起来。 图8.8 典型的湿法结合复合装置 图8.9 典型的干法结合复合装置。如果两种基材都是相当不可渗透的，它们不能被夹到一起直到所有的粘合剂溶剂被移走。在湿法和干法两者结合中，必须特别注意确保所有溶剂的残留被赶了出来。因为复合装置喜欢在高的生产速度下运行它们的机器，那是有危险的“增强技术系统的运转能力太快了”，一些挥发物留在复合材料里。这些可以散发了气味到包装的食品产品。被困的溶剂会导致复合材料的后来鼓泡或水泡。质量复合装置经常使用气相色谱技术检查它们的生产挥发物。层压

42、详细规格材料片材被正确地从包装的外部到内部列出。在十进制，复合材料的重量被给出以“克/平方米”，厚度用微米。厚度按照微米算，微米就是百万分之一米，不是一个公认的单位。按照英尺每磅来计算的话，测径器精度应该打到千分之一英寸，用密耳或者用度：1/1000英寸=1密耳=100度。0.0005英寸= 50单位= l/2mil= 12.7微米0.001英寸= 100单位= 1mil= 25.4微米0.002英寸= 200单位= 2mils= 50.8微米复合的例子图8.10显示了包含铝箔作为其中之一的组件的九种典型的复合例子。在所有实例中，箔片组件的目的是提供对大气气体和香味组分的阻隔。香烟透明外包装：厚漆/印刷箔/低密度聚乙烯薄膜/牛皮纸/热熔模蒸煮袋：聚酯/聚烯烃/箔/聚烯烃洗发液袋：