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认识化妆品包装阻隔性的重要性

广州云辉塑料包装 2020-05-26 16:43:28 行业动态
用于化妆品的包装材料,除了本身就具备良好阻隔性的玻璃、陶瓷和金属材料外,还有吹塑瓶、注塑罐、软管、薄膜软包装等由高分子材料如PE、PP、PET、EVOH,或这些高分子材料经物理或化学改性后制成的塑料制品。从微观上来看,塑料并不是“密不透风”的,如图1所示,在高倍电镜下观察PP和PE材料的表面形态,能看到材料表面存在许多孔洞,这就说明塑料本身具有一定的渗透性。

那么,在选择塑料包装材料之前,我们是否有必要去考虑其阻隔性呢?答案是肯定的。但品牌商在开发化妆品包装时,往往只强调包装的密封性,而忽视了其阻隔性。这也是为什么在实际化妆品开发过程中会遇到,整体包装密封性做得很好的膏霜或乳液类产品,经过一段时间后质地变稠、变厚的情况,有些化妆品甚至已经变质而无法使用。还有一些化妆品的配方中含有易挥发的有机活性物,会通过化妆品包装慢慢渗透出去导致相应活性成分欠缺。所以,品牌商在开发化妆品包装时,必须考虑包装材料的阻隔性功能,这样才能保证化妆品的效果,延长保质期。

对于化妆品包装工程师来说,只有正确认识和了解化妆品包装材料的阻隔性及其影响因素,才能在化妆品包装开发中按实际需求游刃有余地选择阻隔性适宜的包装材料。
 

 认识化妆品包装阻隔性的重要性
 

 

包装材料阻隔性及其影响因素

阻隔性是指对特定渗透物从材料一侧渗透到另一侧(一般是由高浓度侧渗透到低浓度侧)的阻隔性能,常见的渗透物包括无机气体、水蒸气和有机物。然而,单一材料很难满足对所有渗透物都具有良好的阻隔性。比如,具有良好气体阻隔性的材料,实际上对水蒸气和有机物的阻隔性未必好。所谓的某种材料的气体阻隔性好,也是指对某种特定气体具有良好的阻隔性,如阻氧或阻氮。又如,化妆品包装材料常用的HDPE比PA的阻水性好,但其阻气性却低于PA。再如,EVOH在环境湿度很低的情况下,具有很强的气体阻隔性,但随着环境湿度的升高,EVOH会受潮吸水,其对无机气体以及水蒸气的阻隔性便会随之变差。

因此,品牌商在对包装供应商提出化妆品包装阻隔性要求时,需明确指出所需包装对具体哪些物质的阻隔要求。

此外,包装材料对某种特定物质的高阻隔性,也可理解为其对该物质的低渗透率,如低透氧率代表高阻氧性,低透湿率表示高阻水性。了解渗透物在包装材料中的渗透过程及原理,能帮助我们理解包装材料阻隔性的影响因素。

渗透物对包装材料的渗透性主要取决于渗透物性质(分子体积、形状和极性)、高分子材料的结构及性能,以及渗透物与高分子材料的相互作用(极性相似相容)。但实际渗透过程通常受3个因素的综合影响,即渗透物种类、渗透物与材料之间的相互作用、高分子材料结构及性能,由于前两者比较复杂,笔者在此只分析高分子材料结构及性能对包装材料阻隔性的影响。

包装材料的阻隔性与高分子材料结构及性能包括链结构、相结构、结晶度、链取向与堆砌状态密切相关,同时不同的加工工艺,也会对包装材料最终的阻隔性产生一定的影响。

认识化妆品包装阻隔性的重要性


因此,选择不同特性的聚合物,同时采用合适的加工工艺,便可以得到综合性能优良的阻隔包装材料。比如,LLDPE、LDPE的阻隔性低于HDPE,在挤出单层软管时,可以将LLDPE、LDPE和HDPE物理共混制得具有一定阻隔性,同时又具有良好热封性的软管。再如,EVOH是乙烯/乙烯醇的共聚物,是一种链状结构的结晶性聚合物,集聚乙烯良好的加工性和聚乙烯醇极高的气体阻隔性于一体,分子链中极性乙烯醇链段的存在,使其对烃类等非极性溶剂具有良好的阻隔性,而非极性乙烯链段的存在可以提高其对水等极性溶剂的阻隔性,但EVOH树脂分子结构中存在羟基,EVOH树脂具有亲水性和吸湿性,吸湿后,材料的阻气性会受到影响。所以,需要使用多层技术,采用如聚烯烃等强阻湿树脂将EVOH树脂层包裹起来,做成综合阻隔性优异的复合包装材料。

阻隔材料在化妆品包装中的应用

目前,阻隔材料在化妆品包装领域的应用处于增长期,国内常用的阻隔材料有铝箔、PVA、EVOH、PA、PET等。其中,铝箔、PVA、EVOH属于高阻隔性材料,PA与PET的阻隔性相近,属于中等阻隔性材料。

针对软管包装类化妆品,如果产品本身对包装有高阻隔要求,通常选用以下3种结构的阻隔性软管。

(1) 铝塑复合软管:典型结构为PE/PE+EAA/AL/PE+EAA/PE,由铝箔、塑料薄膜经过共挤复合制成片材后再制管,起阻隔作用的主要是铝箔层,其阻隔性主要取决于铝箔的针孔度,当铝箔厚度增加时阻隔性增强。
(2) 全塑阻隔复合软管:典型结构为PE/PE/EVOH/PE/PE,全部由塑料组成,其阻隔层通常为EVOH,随着EVOH厚度的增加,阻隔性增强。
(3)5层结构塑料共挤软管:典型结构为PE/MAH-PE/EVOH/MAH-PE/PE,由多种塑料混合在一起,通过螺杆一次性挤出成型,最后再制成片材,该结构也是EVOH起阻隔作用。

针对薄膜包装类化妆品,常见的阻隔性薄膜有共挤阻隔性薄膜、贴合类(干式复合类、无溶剂复合类、热熔胶复合类、挤出复合类)阻隔性薄膜、蒸镀类(真空镀铝、镀氧化铝、镀氧化硅)阻隔性薄膜,分别由共挤法、贴合复合法、涂布法以及蒸镀法制成,这里对工艺就不详细赘述。
常用于化妆品包装薄膜的结构有PET/AL/PE、PET/AL/CPP、PET/VMPET/PE、PET/EVOH/PE等3层复合结构,以及PET/AL/PET/PE、PET/PE/AL/PE/CPP等多层复合结构,基本上也是选用铝箔、EVOH以及镀铝PET作为阻隔层。在实际应用中,可从包装的阻隔性、热封性、易撕性及产品成本方面进行综合考虑,来选用合适的阻隔性薄膜结构。

认识化妆品包装阻隔性的重要性


对于增强PET瓶的阻隔性使用改性材料以及新工艺也有文献报道,但对于作为化妆品包装的PET瓶,目前如果不是遇到比较敏感的配方,基本能满足现有化妆品对包装的阻隔需求。

需要注意的是,对以上化妆品包装的阻隔性主要是指对无机气体以及水蒸气的阻隔,如果化妆品配方中有一些易挥发的小分子有机物,应视实际情况再行调整。因为影响包装阻隔性的因素不仅仅是包装材料的本身结构,还跟小分子有机物本身的结构、尺寸以及小分子有机物与高分子材料之间的相互作用有关,因此需要了解化妆品配方中易挥发的活性成分,再配合选择几种不同的阻隔性包装做阻隔性测试,最终选择出合适的包装容器。

 

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