复合包装材料

一、 什么是复合包装材料

　　1 涵义 　　所谓复合材料，是由两种或两种以上的具有不同性能的物质结合在一起组成的材料；而复合包装材料，是在微观结构上遵循扬长避短的结合，发挥所组成物质的优点，扩大使用范围、提高经济效益，使之成为一种更实用、更完备的包装材料。因此，复合包装材料比任何单一传统包装材料的性能要优越得多。

　　常见的复合包装材料有玻璃纸/塑料、纸/塑料、塑料/塑料、纸/金属箔、塑料/金属箔、玻璃纸/塑料/金属箔等。此外，还有干法纸/塑料、干法纸/塑料/其他材料等等。

　　但是，任何一种复合包装材料因受当时技术环境的限制，不可能十全十美。在应用过程中有可能出现各种问题，由此而作相应的改进是很自然的事。因此，复合包装材料便具有“动态”的意义，不是一成不变的。比如，玻璃纸/聚乙烯（PE）在包装含有盐分、油脂等内容物时，因渗透作用达到其界面，易使玻璃纸与聚乙烯之间的亲和力劣化，造成层间剥离而影响包装，于是采用聚偏二氯乙烯（PVDC）涂布的玻璃纸/PE来改善它的性能，得到的玻璃纸/PVDC/PE这种材料即可避免出现层间剥离现象。

　　2 挑战 　　包装业中的“四大”传统包装材料（纸、塑料、玻璃、金属），一方面一直使用，另一方面因受诸多因素的影响，正面临新的包装材料的挑战，单独应用的领域正在日渐萎缩。根据美国包装机构提供的有关资料，预测今后10年包装的发展趋势，主要有：（1）轻量、无菌、绿色包装将成为现代化包装的主流和标志；（2）玻璃、金属等大型容器包装将逐步退出部分市场；（3）超薄塑料包装（白色污染）必被禁用；（4）努力降低包装的制造和运输成本，走多样化包装之路；（5）受到消费者欢迎的小额定量的软包装将会继续发展；（6）防盗、防伪的安全包装将进一步受到重视；（7）复合包装材料的优点更加突出，将有取代传统包装材料之势，等等。

　　在全球经济低迷、销售萧条、灾情猖獗的形势下，包装业如何走出困境令人关注。综观 走向，复合包装材料显然是值得人们重视的课题。然而，从资金、人才、设备诸方面看，还存在着不少的困难。只有设法克服困难，才能取得进步，扩大复合包装材料的应用范围，提高其影响力和发挥其积极作用。

　　3 讨论 　　因为复合包装材料所牵涉的原材料种类较多，性质各异，哪些材料可以结合，或不能结合，用什么东西黏合等，问题比较多而复杂，所以必须对它们精心选择，方能获得理想的效果。选择的原则是：（1）明确包装的对象和要求；（2）选用合适的包装原材料和加工方法；（3）采用恰当的粘合剂或层合原料。

　　鉴于复合包装材料在包装市场上的应用前景，因此必须要组织调查，弄清楚客观上需要的迫切性。同时，应进一步掌握国内外有关复合包装材料的研究情况，有针对性地开发目前急需的一部分复合包装材料。

　　4 分类 　　关于复合包装材料的分类，迄今尚未见到有系统而确切的归纳。经过多年的研究，多数学者倾向于从以下4个方面来划分：

　　（1）按所用材料来划分 　　因为在包装业中常用的基本材料，主要有纸、塑（料）、铝箔、干法纸（无纺布）等。如果利用它们来分类的话，则有纸/塑复合包装材料、铝/塑/纸复合包装材料等。这是包装业中的一种常见的传统分类法，也是多年来大家熟知的分类。

　　（2）按包装要求来划分 　　由于包装的内容物不同，则对包装的要求亦不同。故有保鲜复合包装材料、耐油复合包装材料、复合包装材料、防火复合包装材料等。这种分类过去也曾有，但尚未被大多数人认可。不过，从明确包装的功能来看，似更方便客户使用。

　　（3）按材料性能来划分 　　依复合包装材料的性能，有软性复合包装材料、刚性（硬包装）复合包装材料、半软性复合包装材料等。由于对软性、刚性的“界定”还不十分明确，因此有人认为这种分类不够周密、准确和有效。

　　（4）按复合方法来划分 　　根据复合包装材料的制造方法，可以有：干法复合包装材料、湿法复合包装材料、热熔法复合包装材料、挤压法复合包装材料等。有人指出，仅干法复合就有很多品种，且性质各异，。其他方法同样如此，这种分类太过于“粗线条”了。 　　以上分类，大多是为了研究方便、从不同的角度人为制订的，尚处在探索阶段，并非有什么准确的科学依据，供参考、讨论。

　　二、复合包装材料的一般性质与特性

　　复合包装材料的性质既有共通性又有特殊性。当然，这与复合结构的组成有很密切的关系。从原则上讲，作为复合包装材料起码应具有以下性能：

　　（1）保护性，应有足够的力学强度，包括拉伸强度、破裂强度、耐折强度等。另外，还有防水性、防寒性、密封性以及避光性、耐湿性、耐油性、绝缘性等等。

　　（2）作业性，即方便包装作业、能适应机械化，不打滑、不带静电、抗卷翘，耐隔离性好，有折痕保持性。

　　（3）商品性，适宜印刷、利于流通、价格合理。有句广告词说：“你有产品，我有包装”，总之复合包装材料也是一种商品，要在市场上站得住、立得稳，必须有强势，归根到底是把好经济关，“价格”门槛要恰到好处。

　　（4）卫生性，无臭、污染少。复合包装材料本身要清洁，不能含有危害人体健康的化学成分。它的回收还是一个问题，值得进一步研究，加以妥善解决。

　　复合包装材料的特性有多个，择其突出者略加介绍。

　　（1）耐油性：用于包装食品的材料常以不透油为基本的要求之一。为了防止油和油脂对纸的多孔结构的渗透，有时需要用成膜物质去堵塞微孔，用与油脂没有化学亲和力者。这意味着使用极性聚合物的效果更佳，使之具有良好的耐油性和耐脂性。这些极性聚合物包括羧甲基纤维素（CMC）、乙J纤维素（EC）、甲基纤维素（MC）以及聚乙烯醇（PVA）、苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMAC）等。

　　（2）热封性：有的包装作业要求快速热封，因此对这种复合包装材料所选用热封涂料应有更高的要求。在普通环境条件下，它必须是具有热塑性和不粘连性。在加温加压的条件下，它又必须变成有强烈的胶粘性。即使在热封区、冷却区前仍然保持牢固。热封涂料的聚合物有多种，溶剂性的如乙J纤维素、丙烯酸类、乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯和聚醋酸乙烯酯等。由它们的混合物或者是用蜡配制的，热封温度的范围是100～180℃；水基性的如聚氯乙烯、聚乙烯醋酸乙烯等，热封温度的范围是82～163℃。

　　（3）阻隔性：许多食品要求包装材料具有一定的防氧性能，借以阻止腐败变质情况发生。同时，要使包装袋保持香味也与它的气体屏蔽能力有关。复合包装材料的这种特性（即屏蔽能力）通常采用氧渗透系数来表示。所谓氧渗透系数（以P代表），是在标准压力和温度下，每平方厘米面积、每秒钟时间、每厘米汞柱压力透过厚度为1厘米薄膜的气体体积（立方厘米）。一般说来，复合包装材料中的某一组分可以间接地反映屏蔽能力的大小。例如， 低密度聚乙烯P=2.8 ；高低密度聚乙烯P=0.4；聚丙烯P=2.3；聚偏二氯乙烯P=0.005。它们之间的差异性很大，故必须对材料中的组分给予关注。

　　（4）压敏性：即时贴也就是压敏性复合包装材料，除制作不干胶、标签外，还可制胶带、转移印花、墙壁覆盖材料等。它具有与一般胶不同的性能，一,在很宽的温度范围内，以很小的压力和很短的加压时间表现良好的粘合能力；二，可以与各种不同的表面发生粘合作用；三，能够长时间保持与表面接触的能力，且不易老化。

　　三、复合包装材料的应用

　　1 在食品包装方面

　　目前，在食品工业上使用的复合包装材料多。例如，铝箔/蜡/薄纸（用于口香糖包装）、铝箔/薄纸/蜡（用于巧克力包装）、铝箔/防油胶黏剂（用于奶酪包装）等。一般而言，复合包装材料皆具有防水、抗油、耐热等特性，其用途甚广。大体上可用于：（1）固体食品，如方便面、各种奶糖、麦片、巧克力、紫菜、茶叶、各类干果（如葡萄干）、膨化食品的包装；（2）液体食品，甜酒、果汁、酱油、醋等包装；（3）保鲜食品，用于生鱼、鲜肉、禽蛋等的包装。 　　复合包装材料在饮料上应用的例子，如瑞典公司推出的“利乐包”，它有方砖型和屋顶型两种，纸盒的容积有250毫升、500毫升和1000毫升等。所用的复合纸共有七层，即低密度聚乙烯（LDPE）/苯胺印刷面/复合原纸（定量175～180g）/LDPE/铝箔（厚度7～9微米）/Surlym（沙林树脂）/LDPE。如此多层的结构才具有防止空气渗透和漏水、隔热的性能，确保包装的内容物在保质期内保鲜不坏。

　　2 在药包装方面 　　西药分为片剂、粉剂、针剂等，过去它们的包装，偏重在塑料和玻璃这两种材料。后来泡罩包装材料获得了较大的发展，使用这种包装的生产成本低、加工速度快、保护药的性能好，对患者既经济又方便。据初步统计，现在每年以8%的比例增长。泡罩包装实际上也属于复合包装材料的应用之一。铝箔的细化结果是镀铝膜（VAM），用聚乙烯（PE）/VAM/纸/PE来包装，其优点是：减小体积，阻隔性好，防止受潮变质，并能延长有效期。当前，在这方面使用的复合包装材料的已有不少，如PVDC/VAM/PP（聚丙烯）, PET（聚酯薄膜）/VAM/纸/PE等。而中药有散、膏、丹等，传统包装已不能适应新形势，预料复合包装材料可以一显身手。遗憾的是，报道的有关研究课题甚少。

　　3 在杂品包装方面 　　常用的复合包装材料典型实例之一，是一种粘贴在商品上的标签纸，或称不干胶签，也有人叫做“即时贴”（JAC）。它在许多自选（超级）市场的货架上获得了广泛采用。在这种复合商标纸上，可以印刷出各种精美的图案。使用时只需把面层（含胶黏层）的铜版纸剥离下来，粘贴在商品上。复合商标纸的结构通常分为5层：一层（面层）是铜版纸，面上印有彩色图案及相关文字、价码等；第二层是胶黏层（不干胶），一般采用丙烯酸树脂胶；第三层是抗黏层（涂有硅橡胶和聚甲基乙氧基硅烷）；第四层是补强层（涂以高压聚乙烯、石蜡和聚氯乙烯等）；第五层（底层）是彩黄皮纸，供承载面层纸之用。复合商标纸的总定量（5层）为180克/平方米以上，并要求这种纸能够“剥得爽，粘得牢”，节省时间，使用方便。

　　四、复合包装材料的加工方法 　　复合包装材料的加工方法主要有4种：

　　（1）干法复合，这是简单的复合方法。此法是在一层基材或薄膜上，涂布一层粘合剂，经过干燥后，再加上第二层基材或薄膜，以热压辊处理使之复合。如需进行第三层基材或薄膜时，通过再涂布一层粘合剂，重复进行即可。这种复合法的优点是简单易行。但是，要选用合适的黏合剂才能确保成材的质量。—般来说，具有溶剂性的黏合剂，如聚氨基甲酸脂、醋乙烯树脂、天然橡胶乳、氯乙烯-醋乙烯共聚物等。聚氨基甲酸脂复合薄膜的弹性好、耐热性高、热封性佳，因此用它来粘合蒸煮袋，在较宽的温湿度范围内不会发生剥离。

　　（2）湿法复合，这是常用的复合方法。此法是先将水溶性的粘合剂在基材的表面涂刷一层，当其被润湿之后，把另一基材或薄膜贴合上去。通过压辊压紧，再加热干燥完成。此法的优点是成本低比较经济、能大量加工、无溶剂污染。所使用的粘合剂比较便宜，如淀粉、聚乙烯醇、硅酸钠等的水溶液。此外，还有丁腈橡胶、丁苯橡胶、聚异丁烯等等。由于湿法复合所用的粘合剂具有水溶性，因此它的基材至少有一层应当是纸或干法纸或玻璃纸，且不能被水的浸湿而引起变形。压辊的车速一般是160米/分，可达300米/分。湿法不能用于薄膜间的复合。

　　（3）热熔法复合，主要是利用热熔涂料的配方和温度控制其粘度来进行复合。热熔涂料中含有几种高分子化合物、树脂、蜡等成分（简称为热熔物），它们的温度不超过175℃。由于热熔涂料可以灵活调配，并能获得良好的粘着力。而且不需要加工干燥和不使用有机溶剂，因此也没有散发臭味污染、容易引起火灾等危害。热熔法可采取以下3种加工方式来完成复合作业：一是帘流复合，是把热熔物用泵从储料槽输送到“模头”（缝宽约0.5mm以下），经空气加工形成热熔物的均匀帘流，再与基材复合，可以多次进行。第二是缝模复合，热熔物经过缝模器的“口模”，迳直地喷射到背辊上（面上覆有基材），依材品的用途而掌握其涂布量。第三是辊式复合，所采用的辊式涂布器与造纸工业上的涂布机大体相同。 它们包括逆转辊、凹印辊、转移辊、浸渍槽等。以50～300米/分的速度涂施5～300克/平方米的涂布量。

　　（4）挤压法复合，此法不用黏合剂，但加工材料中必须有一个是塑料（树脂），否则难以成型。其复合过程是这样的：将树脂（如聚乙烯颗粒）和其他物料喂入挤出机，通过挤出机内螺杆的转动和加温，使树脂熔化、混合而得到均匀的物料。该物料在高压的作用下，通过模口挤出而形成薄膜。这种薄膜受拉伸到规定的厚度，再与另外的基材一起，在由金属冷却辊和包胶辊组合的压区进行复合完成。

　　五、复合包装材料应用问题

　　1 需求量大 　　从全球经济发展的趋向来说，对复合包装材料的需要，可以说是与日俱增。随着对外经济事业的发展，出口商品的数量大增，因为要与“国际接轨”，对包装要求日益严格。所以，复合包装材料的需求量越来越大了。在国内市场，因建设小康社会的需要，人们不满足“老一套”，经济消费中对包装“这一块”也愈加重视了。故厂家和商家都十分关心改进商品包装，多一些采用复合包装材料，已经提到议事日程上来。现在，我国使用复合包装材料多的是食品包装，其他部门相对较少。按经济发达国家对复合包装材料的要求，至少应占包装材料总量的30%较好，我们相差甚远。

　　2 加工技术能力不足 　　一般来说，对传统包装材料的加工已有比较成熟的经验。而对复合包装材料的加工，在技术上还有不少的差距。但只要有市场需求，有资金投入，能力是可以充实、提高的。

　　3 配套的专用装置少 　　制作复合包装材料除了需要通用的机械设备之外，还应有专用装置来进行加工。但是，专用装置的应用面窄，还需要根据制作相关的复合包装材料进行设计、加工、调试，显然要花费不少的资金和精力。不过，如果该装置并非大型而是小型的，这个问题比较容易解决。

　　4 研究水平有待提高 　　应当看到，我国包装事业的起步较晚，“先天不足，但后天是努力的”。由于包装是一门综合性的实用科学，它涉及的专业面较广。而复合包装材料又是一门新学科，研究人员缺乏，尤其是学科带头人少，是面临的现实问题。

　　现代包装学包含了设计、材料、制造、印刷、机械、物流等15门学科的知识，并与40多个部门有联系。因此，包装技术研究人才必须经过专门和长期的工作实践，才能脱颖而出。

　　六、 复合包装材料的发展方向 　　复合包装材料今后的走向如何？ 这是业内普遍关心的问题之一。

　　首先要引入高新技术，包装工业是我国传统产业之一，在开放的世界市场上，包装业和其他产业一样都面临激烈的竞争。要确保稳定和持续发展的态势，就迫切需要运用高新技术。这就构成了采用高新技术的背景和发展动力。近年来，电脑、微电子、纳米材料、生物工程等，已经在包装业中获得了应用。这些对于复合包装材料的开发，无疑是十分有利的。

　　其次是关注如何节约自然资源和保护生态环境，包装工业本质上讲是一种材料工业。它要消耗材料，又要使用材料，而复合包装材料所用的材料更多。据称，以传统包装材料的储蓄量计，木材大约还能用100年，石油（塑料的原料）是50年，无机物（玻璃的原料）是40年，铝、铁矿（金属的原料）目前说不准。因此原料的形势，看来未必乐观。这需要从设计开始节省原材料，在保证够用的前提下，纸的定量尽量降低，能用70g/m2；决不用80 g/m2.。塑料的厚度也要变薄，由原来的20～40微米下调到10～15微米。这样一来，复合包装材料的总定量也会相应地减下来，这是一项不可小视的工作。再者，复合包装材料的废弃物如何回收，因为是多层材料的组合，怎样合理分开，怎样妥善处理，都是急需解决的问题。所以要做的事情多得很。

　　第三是基材的改性问题，对此过去不够重视。包装上的基材如何进行改性，就能“以一挡十”、“以十扩百”，特别复合包装材料的品种多，可以“集小胜为大胜”。有关复合包装基材的改性课题，涉及面更广，留待日后再行讨论。

　　第四是黏合剂的筛选，由于复合包装材料与传统包装材料的差异性，以及新材料加入等因素的影响，原来常用的黏合剂就不一定适用了。只能根据不同的加工工艺（干法、湿法、热熔法、挤压法）来选用相应的黏合剂。实际上，黏合剂从大类别来分，计有水基型、溶剂型、乳剂型、热熔型等，要设法分清它们各自的优点、缺点和适应性，从而得出可行的结论。