兼具高阻（zǔ）隔與防紫外線（xiàn）功（gōng）能的透明包裝研究

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　　據（jù）美國 Freedonia 集團的（de）一份“泡罩包裝和其他（tā）高可見度包裝”調查（chá）報告顯示，在各類商品中，需要采用高（gāo）可見度包裝的以食品為最，因為美國市場的消費者需要這（zhè）種可以直接窺見內包（bāo）裝（zhuāng）產品的包（bāo）裝形式，希望透過包裝能夠清楚地看到食品（pǐn）的新鮮度和衛生狀況。其次對高可見度包裝（zhuāng）需求很強的是藥品和醫療品。因（yīn）此（cǐ），近年來（lái）透明包裝發展（zhǎn）迅速。然（rán）而實（shí）際應用中，尤其是包裝食品、藥品時，為避免內容（róng）物氧化變質，包裝需具備較強的阻隔氧氣和水蒸氣的能力以（yǐ）及防紫外線的能力，這給透明包裝（zhuāng）提出了新的要求（qiú）。

透明（míng）包裝常（cháng）用（yòng）軟包裝材料

　　透明包裝的（de）形（xíng）式多樣，除了全透明的（de）瓶或（huò）袋，一般而言紙板襯底單（dān）麵透明的泡罩包裝（zhuāng）、局部透明的“開窗式”包裝以及（jí）貼體單麵透明包裝均可視為透明包裝的範疇。常見用來製作（zuò）透明（míng）包裝的材料（liào）多為（wéi）呈透明狀的高聚物材料，如聚乙烯（PE）、聚丙（bǐng）烯（PP）、聚對苯二甲酸丁（dīng）二醇（chún）酯（PET）、低密度聚乙烯（LDPE）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、乙烯/乙烯醇共聚物（EVOH）、尼龍（PA）等等，其（qí）透明程度因材質和加工工藝的不（bú）同而有所差異。

透明包裝如何獲得高（gāo）阻隔性

　　氧氣和水蒸氣是微生物生長繁殖的必（bì）要條件，同時也是促（cù）進油脂氧化變質（zhì）的主要誘因。因此，在運輸和儲（chǔ）藏的各種條件下，透（tòu）明包裝材料應始終具備良好的阻礙氧氣和水蒸氣滲透的能（néng）力，即高（gāo）阻隔（gé）性。為此，一方麵需要采用兼具透明與高阻隔性的包裝材料，另一方麵要保持包裝材料在各種環境條件下的阻隔穩定性（xìng）。為了直觀體現（xiàn）常見透明包（bāo）裝材料的阻隔性能及（jí）其隨（suí）溫濕度的變化情況，蘭（lán）光實（shí）驗室特選取了（le）20μm厚的EVOH（32%乙烯）和PVDC（擠出型）兩種材料分別在不同環境條件下，進行了氧氣和水蒸氣透過率測試。

測試方法：

　　利用OX2/230氧氣透過率測（cè）試係統，參（cān）照GB/T 19789《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性（xìng）試（shì）驗 庫侖計檢測法》測試材料氧氣透過率。將試樣裝夾於測試腔中間，一側通氧氣，另一側通載氣——氮氣，氧氣透過試樣隨載氣進入傳感器進行化學反應並產生（shēng）電壓，該電壓與（yǔ）單位時間內通過傳感器（qì）的氧氣（qì）數量成正比，計算結果。

　　利用W3/330水蒸氣透過率測試係統，參（cān）照（zhào）GB/T 21529《塑料薄膜和薄（báo）片水蒸氣透過率的測定 電解傳感器法》測試材料的水蒸氣透過率。將試樣（yàng）裝夾（jiá）於滲透腔內，試樣把滲透強分（fèn）隔（gé）為幹腔與濕（shī）腔。幹腔（qiāng）內流動幹燥（zào）的載氣，從濕（shī）腔透過試樣的水蒸氣被載氣帶至電解傳感器（qì），通過對產生（shēng）的同比例電信（xìn）號的分析計算得（dé）出材料的水蒸（zhēng）氣透過率。

圖1. 氧氣透過率測試示意圖

測試結（jié）果：見表1。

表1 不同環境條件下材（cái）料的氧氣與水蒸氣透過率

　　通過（guò）分析表1的數據（jù），EVOH與PVDC材料在同（tóng）樣環境條件下，阻氧能力不分伯仲，皆屬於高（gāo）阻隔性材料，但在阻水方麵，PVDC材料明顯（xiǎn）優於（yú）EVOH材料。觀察EVOH被（bèi）測材料，在相同的溫度條件下，隨著濕度的上升，EVOH材料的透氧（yǎng）率和透濕（shī）率呈現大幅的上升，而（ér）同條件下的PVDC材料則保持了良好的阻隔穩定性。

　　這（zhè）是由於EVOH為半（bàn）結晶型熱塑性樹脂，其分子中含有羥基分子和（hé）分子間氫鍵彼此強烈的鍵合，使氧氣擴散所需的鏈段運動嚴（yán）格（gé）受（shòu）分子內和分（fèn）子間內聚能限製，分子鏈柔性小，分子間自（zì）由運動暫時形成空間幾（jǐ）率小，因此它有很好阻氣性能。當濕度增高，EVOH含有羥（qiǎng）基具有（yǒu）極大的親水性（xìng），水對EVOH有增塑（sù）作（zuò）用，氫鍵的（de）鍵合能力下降，氣體（tǐ）就容易（yì）通（tōng）過，阻隔（gé）性下降。實際應用中（zhōng），為減少受環（huán）境因素的影響，EVOH、PVDC等（děng）高阻隔（gé）材料一般作為多（duō）層複合膜的中間一層來為整個薄膜提供阻隔性（xìng），通（tōng）過（guò）其他層的保護可有（yǒu）效提高它的阻隔穩（wěn）定性，並獲得極佳的透（tòu）明性。

高阻（zǔ）隔透明包裝如何兼（jiān）具防紫外線功能

　　紫外線是來自太陽，波長為160~390nm的電磁波（bō），因具有較高能量，故廣泛用於食品工業的殺菌環節。但事有兩極，強（qiáng）烈的紫外（wài）線同樣會引起大多塑料的自動氧化反應，並（bìng）致使多數樹脂分子鏈的（de）斷（duàn）裂（liè），故日常所見塑料日久變色、表麵裂紋、性能下降、壽命縮短皆為此反應結果。不僅如（rú）此（cǐ），高能量的紫外線（xiàn）也會（huì）穿透薄膜，與（yǔ）食（shí）品中油脂（zhī）發生氧化反應加（jiā）速（sù）酸敗過程，同時引起維生（shēng）素和色素的破壞以及蛋白質、氨基酸的變性，導致食品營養成分快速分解與變質。

　　針對（duì）包裝防紫外線功能的研究與應用早已展開，現多采用如鋁箔、紙張及相（xiàng）關複合薄膜作為包裝材（cái）料，或者（zhě）在薄膜表麵著色印刷的（de）方（fāng）法，都是以完全遮光或局部遮光來達到防紫外線穿透的目的，但對於追求“可視性”的高阻隔透明包裝，上述方法並不適（shì）用。為實現透明包裝的防紫外線功能，可采用添加紫（zǐ）外線吸收劑的方法，該方（fāng）法經過多年應（yīng）用驗證，效果頗佳。紫外線吸收劑是一種光穩定劑（jì），能（néng）吸收陽光及熒光光源中的紫外線部分，而本身又不發生變化。可將其與粘合劑溶液混合（hé）後塗（tú）覆在透明（míng）薄膜上，或（huò）者直（zhí）接添加在透明（míng）性高聚物中製成薄膜，都可使成膜具有良好（hǎo）的防紫外線功能。

　　目前紫（zǐ）外線吸收劑有兩大類：有機紫外（wài）線吸收（shōu）劑和無機超微粒子紫外線（xiàn）吸收劑。有機紫外線吸收（shōu）劑是一種有機化合物，能（néng）有選擇的強烈吸收高能紫外線，轉換（huàn）為熱能或無害低能輻射。但（dàn）此種吸收劑具有毒（dú）性，使（shǐ）用時隻可作為（wéi）粘合劑溶液（yè）的成分塗覆在薄膜（mó）上，內層再複合一層安全無毒的熱封層（céng）方可應用於食品包裝。無機超微粒子紫外線吸收劑是近年逐（zhú）漸興起的（de）新（xīn）劑型，部分金屬氧化物如氧化（huà）鐵、氧化鈦、氧化鋅等（děng）形成粒徑約在1-100nm的超微顆粒時，會表現（xiàn）出良（liáng）好的耐候性、耐熱性以及（jí）紫外線吸收功能，且無毒價（jià）格低廉，是目前最具潛力的紫外（wài）線吸收（shōu）劑。

結語

　　氧氣和水蒸氣對於食品品質的危害已經不言而喻，紫外線（xiàn）對包裝及內容物的破壞也逐漸被人們所認識，如何能集（jí）高阻隔性和紫外線防護能力於一（yī）體，正是目（mù）前包（bāo）裝材料研究的新思路，而這方麵的研究成果將會為食品行業帶來無限的應用價值。