คุณสมบัติ Barrier ของบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง

ประสิทธิภาพการกั้นของขวดเครื่องสำอางบรรจุภัณฑ์เป็นข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับฟังก์ชั่นการป้องกันของบรรจุภัณฑ์

วัสดุบรรจุภัณฑ์สำหรับเครื่องสำอางส่วนใหญ่ทำจากวัสดุโพลีเมอร์ เช่น โพลีเอทิลีน (PE) แต่เมื่อพูดถึงคุณสมบัติในการกั้นที่ดี โพลีโพรพีลีน (PP), โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET), โพลีเอทิลีน- ไวนิลแอลกอฮอล์โคโพลีเมอร์ (EVOH) ถือเป็นวัสดุที่เรามักพบ กล่าวถึง.

โครงสร้างจุลภาคของพลาสติกแสดงให้เห็นว่าวัสดุพลาสติกไม่สามารถ “ซึมผ่านอากาศได้” เราสามารถสังเกตพื้นผิวของวัสดุ PE และ PP ได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนกำลังสูง และเราจะเห็นว่ามีรูในวัสดุ ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้เราตระหนักว่าวัสดุพลาสติกนั้นอยู่ในตัวมันเอง มีการซึมผ่านในระดับหนึ่ง

จำเป็นหรือไม่ที่เราจะต้องคำนึงถึงคุณสมบัติการกั้นของบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง? คำตอบคือใช่ ในความเป็นจริง ในการพัฒนาบรรจุภัณฑ์อาหาร คุณสมบัติการกั้นของบรรจุภัณฑ์มีความสำคัญพอๆ กับคุณสมบัติการปิดผนึก มีบทบาทในการรักษาคุณภาพ ความสด รสชาติ และอายุการเก็บรักษาของอาหาร อย่างไรก็ตาม ในการพัฒนาบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง มักเน้นถึงความสามารถในการปิดผนึกโดยละเลยคุณสมบัติการกั้นของบรรจุภัณฑ์ นี่คือเหตุผลว่าทำไมในการพัฒนาเครื่องสำอางจริงๆ จึงมักพบผลิตภัณฑ์ครีมหรือโลชั่นที่มีการปิดผนึกบรรจุภัณฑ์โดยรวมที่ดี หลังจากผ่านไประยะหนึ่งพบว่าเนื้อครีมเริ่มหนาขึ้นเรื่อยๆ และไม่สามารถใช้ได้เลยแม้แต่น้อย นอกจากนี้ยังมีบางสูตรที่มีสารออกฤทธิ์อินทรีย์ระเหยง่ายซึ่งค่อย ๆ ซึมผ่านวัสดุบรรจุภัณฑ์ส่งผลให้ขาดสารออกฤทธิ์ที่สอดคล้องกัน ดังนั้น การพัฒนาบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางจึงจำเป็นต้องคำนึงถึงฟังก์ชันการกั้นของบรรจุภัณฑ์เพื่อให้มั่นใจว่าให้ผิวสัมผัสที่ดี ผลการเก็บรักษา และยืดอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ มีเพียงการเข้าใจคำจำกัดความของคุณสมบัติของสิ่งกีดขวางและกลไกการซึมผ่านของวัสดุอย่างถูกต้อง และความเข้าใจปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติสิ่งกีดขวางของวัสดุโพลีเมอร์เท่านั้น เราจึงสามารถเลือกวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติกั้นที่เหมาะสมได้ตามความต้องการที่แท้จริงในการพัฒนาบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง เพื่อ ทำได้ดี.

มีเอกสารในสาขาการวิจัยโพลีเมอร์ที่ระบุว่าวัสดุโพลีเมอร์จะมีคุณสมบัติกั้นที่ดีนั้นจะต้องมีคุณสมบัติทางโครงสร้างดังต่อไปนี้:

1. ระดับขั้วที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น มีอะตอมของฟลูออรีนอยู่ในสายโซ่โมเลกุล หมู่ไฮดรอกซิล และหมู่เอสเทอร์ ดังที่แสดงในตารางที่ 1 คุณสมบัติกั้นออกซิเจนของโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลที่กลุ่มด้านข้างของสายโซ่โมเลกุลจะดีกว่าโพลีเอทิลีนอย่างมีนัยสำคัญ

2. โซ่โพลีเมอร์มีความแข็งแกร่งสูงและเฉื่อยในการซึมผ่าน

3.เนื่องจากความสมมาตร ลำดับ การตกผลึกหรือการวางแนวของโมเลกุล โซ่โพลีเมอร์จึงมีความสามารถในการอัดแน่น โพลีเมอร์บางชนิดอาจมีระดับการตกผลึกที่แตกต่างกัน ความเป็นผลึกสูงสามารถนำมาซึ่งคุณสมบัติของอุปสรรคที่ดีกว่า ตารางที่ 2 ด้านล่างเปรียบเทียบคุณสมบัติการกั้นก๊าซของโพลีโอเลฟินส์ในระดับความเป็นผลึกที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปความเป็นผลึกที่สูงขึ้นจะมีการซึมผ่านที่ต่ำกว่า

การวางแนวของสายโซ่โมเลกุลโพลีเมอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติของอุปสรรค สำหรับโพลีเมอร์อสัณฐาน การวางแนวสายโซ่โมเลกุลสามารถลดการแทรกซึมได้ 10-15% สำหรับโพลีเมอร์ที่เป็นผลึก สามารถสังเกตการลดลงได้มากกว่า 50% การวางแนวมีความสัมพันธ์พิเศษกับกระบวนการเป่าขวด ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าในการปรับปรุงประสิทธิภาพการกั้นของขวดโดยการควบคุมการวางแนวในระหว่างกระบวนการเป่าขึ้นรูปมากกว่าการใช้การเคลือบกั้นที่ด้านนอกของขวด ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติการกั้นออกซิเจนของวัสดุ PP, PS และ PET หลังจากการปฐมนิเทศได้รับการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับคุณสมบัติการกั้นออกซิเจนของวัสดุ PP, PS และ PET หลังจากการปฐมนิเทศได้รับการปรับปรุงอย่างมากเมื่อเทียบกับคุณสมบัติการกั้นออกซิเจนของวัสดุ PET ที่มีอัตรา 500% สูงกว่าคุณสมบัติก่อนที่จะไม่มีการปฐมนิเทศเกือบ 50%

4. มีแรงยึดเหนี่ยวหรือแรงดึงดูดระหว่างโซ่โพลีเมอร์กับโซ่

5. อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วสูง

โดยทั่วไป โพลีเมอร์เชิงเส้นที่มีโครงสร้างโมเลกุลอย่างง่ายจะมีสถานะการเรียงซ้อนสม่ำเสมอและความสามารถในการกั้นสูงกว่า แต่โครงกระดูกของโซ่หลักมีฐานการวัดขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้ความสม่ำเสมอของการเรียงซ้อนไม่ดีและความสามารถในการกั้นลดลง ?

“กระบวนการแปรรูปวัสดุและกระบวนการขึ้นรูปที่แตกต่างกันยังส่งผลต่อคุณสมบัติการกั้นของวัสดุด้วย เลือกโพลีเมอร์ที่มีลักษณะแตกต่างกันและใช้วิธีการแปรรูปที่เหมาะสมเพื่อให้ได้วัสดุกั้นที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติการกั้นของ LLDPE และ LDPE ต่ำกว่าคุณสมบัติ HDPE ในการใช้งานท่อชั้นเดียว LLDPE, LDPE และ HDPE สามารถผสมทางกายภาพเพื่อผลิตแพ็คเกจท่อที่มีคุณสมบัติเป็นอุปสรรคและปิดผนึกความร้อนได้ง่าย ตัวอย่างเช่น EVOH เป็นโคโพลีเมอร์ของเอทิลีน/ไวนิลแอลกอฮอล์ ซึ่งเป็นโครงสร้างลูกโซ่ โพลีเมอร์แบบผลึกผสมผสานความสามารถในการขึ้นรูปที่ดีของโพลีเอทิลีนและคุณสมบัติการกั้นก๊าซที่สูงมากของโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ การมีอยู่ของส่วนโพลาร์ไวนิลแอลกอฮอล์ในสายโซ่โมเลกุลทำให้เหมาะสำหรับตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว เช่น ไฮโดรคาร์บอน คุณสมบัติของสิ่งกีดขวาง การมีอยู่ของเซ็กเมนต์เอทิลีนที่ไม่มีขั้วสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการกั้นกับตัวทำละลายที่มีขั้ว เช่น น้ำ ได้ อย่างไรก็ตาม มีกลุ่มไฮดรอกซิลในโครงสร้างโมเลกุลของเรซิน EVOH เรซิน EVOH มีคุณสมบัติชอบน้ำและดูดความชื้น หลังจากการดูดซับความชื้น ประสิทธิภาพของกั้นก๊าซจะได้รับผลกระทบ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีหลายชั้นเพื่อห่อชั้นเรซิน EVOH ด้วยเรซินกั้นความชื้นที่แข็งแกร่ง เช่น โพลิโอเลฟิน เพื่อสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติกั้นที่ครอบคลุมดีเยี่ยม

การใช้วัสดุกั้นในบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง

ปัจจุบันการใช้วัสดุบรรจุภัณฑ์กั้นในด้านบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางอยู่ในช่วงการใช้งานที่เพิ่มขึ้น วัสดุกั้นสูงที่ใช้กันทั่วไปในประเทศ ได้แก่ อลูมิเนียมฟอยล์ โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) โคโพลีเมอร์เอทิลีนไวนิลแอลกอฮอล์ (EVOH) ไนลอน (PA) โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) ฯลฯ อลูมิเนียมฟอยล์ PVA และ EVOH เป็นวัสดุที่มีอุปสรรคสูง และ PA และ PET มีคุณสมบัติกั้นคล้ายกันและเป็นวัสดุกั้นกลาง

สำหรับเครื่องสำอางบรรจุภัณฑ์สายยาง หากตัวผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติกั้นสูง โดยปกติจะใช้ท่อพลาสติกกั้นสามประเภทต่อไปนี้

1. ท่อคอมโพสิตอลูมิเนียมพลาสติก โครงสร้างโดยทั่วไปคือ PE/PE+EAA/AL/PE+EAA/PE ซึ่งทำจากอลูมิเนียมฟอยล์และฟิล์มพลาสติกผ่านการอัดขึ้นรูปร่วมและประกอบเป็นแผ่นแล้วต่อด้วยท่อ อุปสรรคหลักคือ คุณสมบัติการกั้นของชั้นอลูมิเนียมฟอยล์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับรูเข็มของอลูมิเนียมฟอยล์เป็นหลัก เมื่อความหนาของอลูมิเนียมฟอยล์เพิ่มขึ้น คุณสมบัติของกั้นจะเพิ่มขึ้น

2. ท่อคอมโพสิตกั้นพลาสติกทั้งหมด โครงสร้างโดยทั่วไปคือ PE/PE/EVOH/PE/PE ทั้งหมดประกอบด้วยพลาสติก และชั้นกั้นมักจะเป็น EVOH หรือ PET เคลือบออกไซด์ เมื่อความหนาของ EVOH เพิ่มขึ้น สิ่งกีดขวางก็จะเพิ่มขึ้น

3. ท่ออัดรีดพลาสติกโครงสร้างห้าชั้น โครงสร้างทั่วไปของมันคือ PE/MAH-PE/EVOH/MAH-PE/PE ซึ่งทำจากพลาสติกหลายชนิดเข้าด้วยกันโดยการอัดขึ้นรูปด้วยสกรูในคราวเดียวเพื่อทำแผ่น ซึ่งก็คือ สร้างโดย EVOH เพื่อเอฟเฟกต์สิ่งกีดขวาง

สำหรับบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางแบบฟิล์ม

ฟิล์มกั้นทั่วไป ได้แก่ ฟิล์มกั้นการอัดขึ้นรูปร่วม ฟิล์มเคลือบ (คอมโพสิตกระบวนการแห้ง คอมโพสิตปลอดตัวทำละลาย คอมโพสิตกาวร้อนละลาย คอมโพสิตอัดขึ้นรูป) ฟิล์มกั้น และการสะสมไอ (การชุบอลูมิเนียมสุญญากาศ) การชุบอลูมิเนียมออกไซด์ การชุบซิลิกอนออกไซด์ ) ฟิล์มกั้น ซึ่งทำตามลำดับโดยวิธีการอัดรีดร่วม วิธีการเคลือบ วิธีการเคลือบ และวิธีการระเหย โดยขั้นตอนนี้จะไม่ได้อธิบายโดยละเอียดในที่นี้ โครงสร้างที่ใช้กันทั่วไปในฟิล์มเครื่องสำอางคือ PET /AL/PE, PET/Al/CPP , PET/VMPET/PE, PET/EVOH/PE และถุงคอมโพสิตสามชั้นอื่นๆ และ PET/Al/PET/PE, PET/PE/AL/PE/CPP และโครงสร้างหลายชั้นอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว อลูมิเนียมฟอยล์ EVOH และ PET อลูมิไนซ์ถูกใช้เป็นชั้นกั้น ในการใช้งานจริง สามารถเลือกโครงสร้างฟิล์มกั้นที่เหมาะสมได้จากการพิจารณาคุณสมบัติของกั้น คุณสมบัติการซีลด้วยความร้อน คุณสมบัติการฉีกขาดง่าย และต้นทุนผลิตภัณฑ์อย่างครอบคลุม