盡管紙板涂層的使用已有多年歷史，但由于額外的涂層需求及所需對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新方案，該行業(yè)正經(jīng)歷一場(chǎng)大復(fù)興。新的要求促使人們對(duì)可持續(xù)涂層需求增加，有望通過(guò)加入更多可回收或生物衍生材料，研發(fā)可回收、可再漿化、可堆肥和/或可生物降解的涂層，以及生產(chǎn)不含可轉(zhuǎn)移到食品或環(huán)境中有害化學(xué)物質(zhì)的涂層等途徑所實(shí)現(xiàn)。本文將深入探討可用于食品包裝的不同涂層和技術(shù)，展望紙板涂層的光明未來(lái)。

涂層材料選擇

所有用于食品飲料包裝的紙板都需要涂層處理，以實(shí)現(xiàn)印刷、粘合、密封，并提供保護(hù)食品所需的阻隔性能。無(wú)論涂層是來(lái)源于化石燃料還是生物材料，其應(yīng)用過(guò)程都非常復(fù)雜，又涉及多種材料。

盡管一些生物衍生的聚合物富有潛力，但這些材料通常會(huì)表現(xiàn)出不穩(wěn)定的阻隔性能、涉及較高的成本，并面臨規(guī)?；a(chǎn)和采購(gòu)的挑戰(zhàn)。

紙板涂層技術(shù)是一門(mén)復(fù)雜的應(yīng)用科學(xué)，涉及到粘合劑、顏料和分散劑的組合，不同的比例也會(huì)影響最終涂層的性能。

涂層材料的挑戰(zhàn)

“單一材料”和“不含塑料”這兩個(gè)詞常用于描述并非真正單一材料或無(wú)塑料的涂層紙板，但它們卻定義了紙板在可回收性方面的涂層要求。在歐盟，紙板必須被指定為單一材料，且非纖維素含量低于5%才可被認(rèn)為是可回收的。在美國(guó)，非纖維素含量低于2%的紙板被認(rèn)為是可再漿化或可回收的。

不同的檢測(cè)方法會(huì)得出不同的非纖維素材料百分比，而美國(guó)和歐盟的可回收性測(cè)試方法也有所不同。通過(guò)專門(mén)的預(yù)處理，含有非水溶性涂層（如PE和PET）的紙板也可以回收。而美國(guó)和歐盟正在制定新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義回收紙板的要求。

關(guān)于“不含塑料”的標(biāo)識(shí)，由于大多數(shù)涂層具有可模塑性和聚合物性質(zhì)，這種語(yǔ)言表述也存在問(wèn)題。為了確保這些“不含塑料”標(biāo)識(shí)的準(zhǔn)確性，相應(yīng)測(cè)試則是必不可少的。

涂層性能及應(yīng)用

評(píng)估涂層的特性需要考慮機(jī)械性能、熱封性、水蒸氣和氧氣阻隔性能等。測(cè)試方法包括經(jīng)過(guò)改良的Cobb測(cè)試、濕剛度測(cè)試和接縫完整性測(cè)試，測(cè)試需要根據(jù)紙板的具體應(yīng)用進(jìn)行調(diào)整，如用于盛裝熱巧克力的紙板會(huì)使用熱巧克力進(jìn)行測(cè)試。

涂層紙板的應(yīng)用主要采用擠出層壓和分散涂布兩種方法。擠出層壓法能在紙板上形成明顯的涂層，提供優(yōu)異的熱封性和阻隔性能，適用于冷凍食品和農(nóng)產(chǎn)品的包裝。然而，厚度為16到20點(diǎn)的紙板在涂層后，其復(fù)合結(jié)構(gòu)中的非纖維素層可能超過(guò)5%，在大多數(shù)回收操作中并不可行。相比之下，分散涂布法能形成更薄的涂層，并確保非纖維素含量低于5%，更適合回收。

水性分散涂層可以形成較薄的涂層，許多紙板供應(yīng)商和轉(zhuǎn)換商會(huì)使用這種方法來(lái)確保非纖維素化合物含量低于5%。這些涂層由水包油乳液組成，包含高嶺土、黏土、碳酸鈣及其他粘合劑和顏料。盡管水性分散涂層的熱封強(qiáng)度較低，但由于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）較低，因此可以在較低溫度下進(jìn)行熱封。分散涂層的磨損抗性較低，但通常不容易分層。

分散液也可以在食品接觸前進(jìn)行涂布，使涂層更薄，更便于回收，同時(shí)滿足無(wú)塑料要求。這種方法有效地將紙板供應(yīng)鏈中的涂層需求與食品保護(hù)的需求分離開(kāi)來(lái)。涂層紙板在實(shí)際使用過(guò)程中可能會(huì)因折痕、切割或高溫等因素出現(xiàn)針孔或裂縫，因此在裝填食品前進(jìn)行涂層處理有助于消除這些問(wèn)題。

Reference:

https://www.ift.org/news-and-publications/food-technology-magazine/issues/2024/august/columns/packaging-the-paperboard-coating-renaissance

作者簡(jiǎn)介：

Seattle，美國(guó)食品工程碩士，Certified Food Scientist, 海外食品行業(yè)從業(yè)6年，曾供職于美國(guó)知名嬰幼兒食品企業(yè)，現(xiàn)今從事食品包裝研發(fā)工作。