塑料复合软包装材料设计.doc

塑料复合软包装材料设计原则
一、 复合包装膜的基本性能要求
复合包装膜为了达到所需要的包装要求，应具备以下性能：
1、机械性能 抗张强度、刚性、耐磨性、密封性、伸长率、磨擦力等。
2、物理化学性能 阻隔水分及氧气性能、保香性、抗油性、抗化学介质性、避光性等。
3、耐久性能 在低温、高温下的使用性能、高湿条件下稳定性、降解能力等。
4、加工性 适宜印刷、便于自动化包装、防静电、热收缩能力等。
5、商品展示性 透明度、白度、光泽度、开启方便、废弃物易处理等。
商品对复合软包装薄膜的综合要求见图4-1。
图中的这些要求，如商品的保存要求、包装作业要求、安全卫生要求、销售货架展示要求、经济性要求，都是在复合软包装设计中首先综合考虑的问题，对不同的包装内容物。我们还应进一步深化、细化考虑。
二、复合软包装材料结构设计的输入
1、各种产品对包装的要求重点
（1）一般工业品包装，主要考虑其保护性、包装作业性、销售的商品性、运输性等。
（2）日化产品的包装，大多是直接面对消费者，需考虑其保护性、美观性、方便性、货架展示性等。
（3）机械零件的包装，要考虑其保护性、功能性、防锈性、运输性等。
（4）对电子产品包装，要考虑其保护性、防震性、抗静电性、屏蔽性、阻隔性等。
（5）食品、药品包装，要考虑其保护性、卫生安全性、阻隔性、包装方式等。
2、食品包装的具体要求
由于食品类包装是复合软包装材料最主要的使用对象，种类繁多，要求各异被包装内容物从生到熟、从低温到高温、从易腐败鲜果到硬质坚果、从真空包装到充气包装，几乎涵盖了复合软包装材料的所有范围。

各种食品对氧气阻隔性的要求及所希望达到的贮存期
允许最大氧气透过率（）ml /(cm2。24hPa,)
希望存放时间，年
苹果酱
0.0008
1-1.5
婴儿食品
0.0008
1-3
蕃茄酱
<0.0005
1-1.5
咖啡（可熔性的）
0.0008
1
调味品（可流动的）
0.0008
1
调味品（可用匙的）
0.0008
1
食用油
0.0016
1-1.5
菜汁、香精
0.0016
1-1.5
蜂蜜
0.0008
1
肉和烤香肠
0.0016
1
芥末
0.0008
1
坚果类
0.0016
1
橄榄
0.0008
1
花生酱
0.0016
1
腌菜和调味品
0.016或>0.016
1-1.5
蜜饯和果酱
0.0016
1-1.5
糖浆
0.016或>0.016
1-1.5
醋
0.016或>0.016
1
表4-23 一年食品保质期所需包材阻氧阻湿性
食品种类
袋内O2气允许浓度 / ×10-6
袋内H2O允许增加或减少的浓度/%
高温蒸煮低酸性食品
1-3

火腿、红肠
1-3
3（减少）
罐装汤汁
1-3
3（减少）
香辣细面条
1-3
3（减少）
加热灭菌啤酒
1-3

葡萄酒（上等品质）
2-5

罐装咖啡
2-5

土豆加工品
3-8

快餐食品
5-15
5（增加）
干燥食品
5-15
1（增加）
干燥水果
5-15

高酸性水果汁
8-20
3（减少）
碳酸软饮料
10-40
3（减少）
油或者黄油
20-50

色拉调味汁
30-100
10（增加）
花生奶油
30-100
10（增加）
果冻、果子酱
50-200
3（增加）
威士忌酒
50-200

（1）包装内容物要求 如对食品类就考虑：食品成分：酸、咸、辣、香、酒精、油脂等。
食品类别：干固状态食品，如饼干、薯片；粉片状食品，如奶粉、麦片；液体状食品，如饮料、鲜奶；酱菜、果脯类食品，榨菜、腌菜；肉类制品，如香肠、火腿；油炸食品，如鱼片、麻花。
内容物是否带骨刺，保存期要求等。
（2）填充包装的要求
填充、封口方式：自动、手动、速度快慢、填充温度
袋内气体：真空、膨胀、充N2、CO2
袋内添加物：脱氧剂、干燥剂
包装形式：二边封袋、三边封袋、背封袋、折帮背封袋、立体袋、折底立体袋、熔断袋、方底袋、拉链袋、特殊袋形。
（3）包装后处理要求
杀菌方式：常温袋、巴氏消毒、水煮袋、高温蒸煮袋、超高温蒸煮袋、杀菌时间、杀菌温度
（4）流通陈列要求
运输手段：汽车、火车、船、飞机
流通陈列温度：冷冻、冷藏、常温
陈列方法：单放、堆放、吊放
（5）附加功能
易开启、有拎环、易灌入、防伪、抗菌
（6）外观创意要求
透明性：不要、要（高、低、一般）
质感：金属感、纸感、柔软、刚硬
表面光泽：亚光、强光泽
（7）复合工艺要求
干法复合、湿法复合、无溶剂复合、挤出复合、热熔复合
（8）复合材料的经济性
在性能达到的情况下，尽量采用经济性材料、经济性厚度。
软包装材料各复合层的作用及要求
以典型的三层结构复合软包装材料为例，外层基材（表面层）的作用及要求见表4-31。
表4-31 外层基材作用
要求
作用
机械强度
抗拉、抗撕、抗冲击、耐磨擦
阻隔性
防湿、阻气、保香、防紫外线
稳定性
耐光、耐油、耐有机物、耐热、耐寒
加工性
磨擦、热收缩卷曲
卫生安全性
低味、低臭、无毒
其它
光泽、透明、遮光、白度、印刷性
对外层材料最重要要求是强度高、耐磨擦性好、光泽好、耐热、阻隔性好、印刷适性好。中间层材料（功能层）的要求及作用见表4-32。表4-32 中间层基材作用
要求
作用
机械强度
抗张、抗拉、抗撕、抗冲击
阻隔性
隔水、隔气、保香
加工性
双面复合强度
其它
透明、避光
对中间层材料的最重要要求是具一定强度，优异的阻隔性、双面的复合性。内层材料（密封层）的要求及作用见表4-33。
表4-33 内层（密封层）作用
复合软包装材料的结构及功能的设计是整个复合软包装生产工艺中的灵魂，是生产的前提条件，合理的结构设计是成本、性能、加工综合平衡。在前面的内容中，我们已经了解材料的性能和商品对包装的要求，这是结构设计的基础，下面进一步对复合软包装的要求以包装链的形式进一步分类，以便在设计中抓住重点，有的放矢，既要见森林也要见树木。在包装链上各相关方的要求如下：
基材制造商      复合加工商       包装商           零售商          消费者
树脂价格        薄膜价格        复合膜价格       产品单价        产品单价
树脂质量        薄膜质量        包装特性         包装货架效果    美观的包装
薄膜产量        薄膜加工性      包装适应性       易搬运  使用方便，易开口及闭合
薄膜性能        复合膜性能      包装外观         产品保质期       产品新鲜度
废料利用        生产效率        包装效率                          安全卫生性
废料处置                        废料
在设计中，我们应优先考虑后续包装链的需求，再考虑自身的加工需求，进一步要求基材厂商配合，做好综合平衡，使各方受益。
一、复合软包装结构及功能设计应用
1、食品类包装
（1）蒸煮包装袋
产品要求：用于肉类、禽类等包装，要求包装阻隔性好、耐骨头孔破，在蒸煮条件下杀菌不破、不裂、不收缩、无异味。
设计结构：
透明类：BOPA/CPP，PET/CPP，PET/BOPA/CPP，BOPA/PVDC/CPP
PET/PVDC/CPP，GL-PET/BOPA/CPP
铝箔类：PET/AL/CPP，PA/AL/CPP
PET/PA/AL/CPP，PET/AL/PA/CPP
设计理由：
PET：  耐高温、刚性好、印刷性好、强度大。
PA：   耐高温、强度大、柔韧性、阻隔性好、耐穿刺。
AL：   最佳阻隔性，耐高温。
CPP：  为耐高温蒸煮级，热封性好，无毒无味。
PVDC： 耐高温阻隔材料。
GL-PET：陶瓷蒸镀膜，阻隔性好，透微波。
对于具体产品选择合适结构，透明袋大多用于蒸煮，AL箔袋可用于超高温蒸煮。
（2）膨化休闲食品
产品要求：阻氧、阻水、避光、耐油、保香、外观挺刮、色彩鲜艳、成本低廉。
设计结构：BOPP/VMCPP
设计理由：BOPP与VMCPP均挺刮，BOPP印刷性好，光泽度高。VMCPP阻隔性好，保香阻湿。CPP耐油性也较好。
（3）大酱包装袋
产品要求：无臭无味、低温封口性、抗封口污染性、阻隔性好、价位适中。
设计结构：KPA/S-PE
设计理由：KPA阻隔性极佳、强韧性好，与PE复合牢度高、不易破包、印刷性好。改性PE是多种PE共混物（共挤），热封温度低、抗封口污染性强。
（3）饼干包装
产品要求：阻隔性好、遮光性强、耐油、强度高、无臭无味、包装挺刮。
设计结构：BOPP/EXPE/VMPET/EXPE/S-CPP
设计理由：BOPP刚性好、印刷性好、成本低。
VMPET阻隔性好、避光阻氧、阻水。
S-CPP低温热封性好、耐油。
（5）奶粉包装
产品要求：保质期长、保香保味、防氧化变质、防吸潮结块。
设计结构：BOPP/VMPET/S-PE
设计理由：BOPP印刷性好，光泽好，强度好，价格适中。
VMPET阻隔性好，避光，韧性好，具金属光泽以采用增强型PET镀铝为佳，AL层厚。
S-PE抗污染封口性好，低温热封性。
（6）绿茶包装
产品要求：防变质、防变色、防变味，也就是防止绿茶所含的蛋白质、叶绿素、儿茶酸、维C类氧化。
设计结构：BOPP/AL/PE，BOPP/VMPET/PE，KPET/PE
设计理由：AL箔、VMPET、KPET均为阻隔性极好的材料，对氧气、水蒸气、异味的阻隔性好。AK箔、VMPET的避光性也极好。产品价格适中。
（7）食用油
产品要求：防氧化变质、机械强度好、抗爆裂强度高、撕裂强度高、抗油、光泽高、透明性。
设计结构：PET/AD/PA/AD/PE，PET/PE，PE/EVA/PVDC/EVA/PE，，PE/PEPE
设计理由：PA、PET、PVDC耐油性好、阻隔性高。PA、PET、PE强度高，内层PE为特殊PE，抗封口污染性好，密闭性高。
（8）牛奶膜
产品要求：阻隔性好，抗爆裂强度高、避光、热封性好、价格适中。
设计结构：白色PE/白色PE/黑色PE
设计理由：外层PE光泽好，机械强度高，中间层PE为强度承担者，内层为热封层，具有避光、阻隔、热封性。
（9）研磨咖啡包装
产品要求：防吸水，防氧化，耐抽真空后产品的硬块，保住咖啡挥发的、易氧化的香味。
设计结构：PET/PE/AL/PE，PA/VMPET/PE
设计理由：AL、PA、VMPET阻隔性好，阻水、阻气，PE热封性好。
（10）巧克力
产品要求：阻隔性好，避光，印刷美观，低温热封。
设计结构：纯巧克力    光油/油墨/白BOPP/PVDC/冷封胶
果仁巧克力  光油/油墨/VMPET/AD/BOPP/PVDC/冷封胶
设计理由：PVDC、VMPET均为高阻隔材料，冷封胶极低温度即可封合，热量不致影响巧克力，由于果仁中含有较多油脂，易氧化变质，因此结构中增加了阻氧层。
（11）饮料包装袋
产品要求：酸性饮料的PH值<4.5，巴氏消毒，一般阻隔性。
中性饮料的PH值>4.5，杀菌，阻隔性要高。
设计结构：
酸性饮料：PET/PE（CPP），BOPA/PE（CPP），PET/VMPET/PE
中性饮料：PET/AL/CPP，PET/AL/PA/CPP，PET/AL/PET/CPP，PA/AL/CPP
设计理由：对于酸性饮料，PET、PA能提供良好阻隔性，耐巴氏杀菌，由于酸性延长了保质期。
对于中性饮料，AL提供了最好的阻隔性、PET、PA强度高，耐高温杀菌。
（12）酱油、沙司
产品要求：要求强度高、保质期长、防氧化、耐腐蚀、坑封口污染性好。
设计结构：KPA/LLDPE。EVA，BOPA/VMPET/LLDPE。EVA
PET/AL/PET/LLDPE。EVA，，PET/VMPET/LLDPE。EVA
设计理由：KOP、AL、VMPET均为高阻隔材料，阻氧、阻水性极好。AL层适当远离内层，防止被腐蚀，LLDPE。EVA抗封口污染性好。
2、果汁盒
（1）一般结构：LDPE/纸板/LDPE/AL/EAA/LDPE PE/纸板/EAA/AL/EAA
（2）利乐纸盒：印刷层/纸板/PE/沙林/AL/沙林/PE
（3）PKL纸盒：PE/印刷层/纸板/PE/沙林/AL/沙林/PE
上述结构中，纸板是结构材料，部分纸板的成份配比和性能均为专有技术。AL是阻隔层，一般9μm 厚，沙林、EAA为热封材料，PE的无毒无味的热封材料，EAA在强酸下其抗封口污染性。
3、盖材
（1）布丁、果冻类易撕盖膜
产品要求：无毒、无味，耐内容物，运输不破损，卷度好，易撕开，无残膜。
① 透明型：PET/LTS，PET/PET/LTS，BOPA/BOPA/LTS
阻隔性好，不翘曲，BOPA两层型杀菌后张力效果好，易撕。
② 透明阻隔性：BOPA/PVDC/BOPA/LTS，BOPA/EVOH/LTS，KPA/PA/LTS
增加了阻隔层，延长了保质期。
③ 不透明阻隔型：PET/VMPET/LTS，PET/VMPET/LTS，PET/AL/LTS，PET/AL/PET/LTS，AL/PET/PE/HM
增加了遮光性，阻隔性高。
发达国家运输、装卸条件好，为少儿设计的易撕盖材，热封强度只为7-12N/。在国内运输环境比较差，热封强度一般达18N/才可以。
（2）煮沸消毒盖材
用于饮料杯，酸奶瓶等液体包装容器封口，PET/AL/CPP
热封强度高，耐煮沸消毒，有金属光泽。
（3）干食品容器盖材
结构为：印刷层/AL/PE/HM
用于膨化食品、方便面等，与发泡塑料等具良好热封性。
（4）无菌包装盖材
在包装和使用时均为无菌状态。结构为：涂层/AL/剥离层/MDPE/LDPE/EVA/剥离层/PET。
PET为无菌保护膜，可剥离，在进入无菌包装区时，揭开PET露出无菌表面。AL箔剥离层是顾客饮用时揭开的。在PE层上事先冲好饮用孔，揭开AL箔时即露出供饮用孔。
AL箔是高阻隔用，MDPE刚性较好，与AL箔热粘性较好，LDPE价廉，内层EVA的VA含量7%，VA>14%不允许直接接触食品，EVA低温热封抗封口污染性好。
4、液体清洁剂立体袋
产品要求：
强度高、耐冲击、耐爆裂、阻隔性好、刚性好能挺立、耐应力开裂、封口好。
设计结构：
① 立体BOPA/LLDPE  底BOPA/LLDPE
②立体BOPA/强化BOPP/LLDPE   底BOPA/LLDPE
③立体PET/BOPA/强化BOPP/LLDPE   底BOPA/LLDPE
设计理由：上述结构阻隔性好，材料刚性大，适于立体包装袋，底部柔性好适于加工。内层为改性PE、抗封口污染性好。
5、电缆防护膜
产品要求：高屏蔽性、耐应力开裂性、粘结性好。
设计结构：EAA /m2/AL40μm/EAA//m2，AL40μm/EAA/m2
设计理由：EAA的耐环境应力开裂性极佳，使用温度范围广，与AL及PE粘结性好，采用AA含量较低的树脂，以便与AL层和外层PE之间粘力平衡。
AL层屏蔽、阻隔性极好。
6、农药包装
农药分为驱虫剂、杀虫剂和除草剂，形态分为颗粒状、粉末状和液状，由于前两种包装要求较低，下面仅针对液状农药设计结构。
产品要求：由于农药剧毒严重危害人身及环境安全，对包装要求强度高，韧性好，抗冲击、抗跌落，密封性好。设计结构：BOPA/VMPET/S-CPP
设计理由：BOPA柔韧性佳、耐刺穿、强度高、印刷性好。
VMPET强度高、阻隔性好，可采用增加型加厚镀层材料。
S-CPP提供热封合性、阻隔性、抗腐蚀性，采用三元共聚PP。或者采用多层共挤含高阻隔EVOH、PA层的CPP。
粘合剂：宜采用极性大、内聚力大，结晶度高的粘合剂。上胶量达4/m2为佳，由于农药溶剂的种类繁多，如甲苯、二甲苯、DMF混合溶剂、乙醇等。农药本身成份复杂，腐蚀性强，事先应试验所用胶粘剂。常用牌号有UK3640/UK6800、LY-50VR/LY-50VRH等。
7、重包装袋
产品要求：重包装是用于农产品如大米、豆类、化工产品（如化肥）等包装，主要要求就是强韧性好，必要的阻隔性。
设计结构：PE/塑料织物/PP，PE/纸/PE/塑料织物/PE、，PE/PE
设计理由：PE提供封合性、柔韧性好、耐跌落、塑料织物强度高。
8、复合软管材料
作为牙膏、化妆品、调味品、药膏等包装的复合软管，内容物对其包装性能要求是阻隔性好、保香、防氧化、避光。印刷效果好、美观、展示效果好。手感好、质感好、外表耐磨擦，不易被污染。耐弯曲、耐折叠、耐环境应力开裂性，是一类高要求的复合软包装材料。
复合软包装的常用结构为：PE/AD/AL/AD/PE，PE/印刷/白色PE/AD/AL/AD/PE
PE/白色PE/纸/AD/AL/AD/PE，PE/纸/EMAA/AL/EMAA/PE
输液袋：
BOPA/EVOH/PP
PET/EVOH/PP
墙纸
PEPER/PVC/EVOH
豆腐
PET/EVOH/BOPA/PP
营养输液
PE/EVOH/BOPA/CPP
茶叶
PET/EVOH/PE
BOPP/EVOH/PE
PAPER/PE/EVOH/PE
蒸煮盖
BOPA/EVOH/易撕封口
PET/BOPA/EVOH/BOPA/易撕封口
PET/AL/共挤PE
调味品
CPP/PT/AL/CPP
纸/PVDC
 果汁、蕃茄酱
PE/纸板/EAA/AL/EAA
湿纸巾
PET/VMPET/CPP
PET/AL/VMPET/LLDPE
VMPET/CPP
KPET/EVA
肉制品
NY/PET/CPE
NY/NY/PE
生肉
NY/EVOH/EVA
NY/EVOH/Ionomer
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