Propriétés barrières des emballages cosmétiques

La performance barrière du flacon cosmétique d’emballage est une exigence importante pour la fonction de protection de l’emballage.

Les matériaux d'emballage pour cosmétiques sont principalement constitués de matériaux polymères tels que le polyéthylène (PE), mais lorsqu'il s'agit de bonnes propriétés barrières, le polypropylène (PP), le polyéthylène téréphtalate (PET), le polyéthylène- Le copolymère d’alcool vinylique (EVOH) est un matériau que l’on évoque souvent.

La microstructure du plastique montre que les matériaux plastiques ne sont pas « imperméables à l’air ». nous pouvons observer la surface des matériaux PE et PP au microscope électronique à haute puissance, et nous pouvons voir qu'il y a des trous dans les matériaux, ce qui suffit à nous faire comprendre que les matériaux plastiques ont eux-mêmes un certain degré de perméabilité.

Est-il nécessaire de prendre en compte les propriétés barrières des emballages cosmétiques ?

La réponse est oui. En fait, dans le développement d’emballages alimentaires, la propriété barrière de l’emballage est aussi importante que la propriété d’étanchéité. Il joue un rôle dans la préservation de la qualité, de la fraîcheur, de la saveur et de la durée de conservation des aliments. Cependant, dans le développement d’emballages cosmétiques, l’accent est souvent mis sur la scellabilité en négligeant la propriété barrière de l’emballage. C'est pourquoi, dans le développement actuel des cosmétiques, on rencontre des produits en crème ou en lotion présentant une bonne scellabilité globale de l'emballage. Après un certain temps, il a été constaté que la texture de la crème devenait de plus en plus épaisse, et ne pouvait même plus être utilisée du tout ; il existait également certaines formules contenant des substances actives organiques volatiles, qui pénétraient lentement à travers les matériaux d'emballage, entraînant ainsi l'absence de principes actifs correspondants. Par conséquent, la fonction barrière de l’emballage doit être prise en compte dans le développement d’emballages cosmétiques afin de garantir une bonne sensation sur la peau, un effet de conservation et de prolonger la durée de conservation du produit. Ce n'est qu'en comprenant correctement la définition des propriétés barrières et du mécanisme de perméation des matériaux, ainsi que les facteurs d'influence des propriétés barrières des matériaux polymères, que nous pourrons choisir des matériaux d'emballage dotés de propriétés barrières appropriées en fonction des besoins réels dans le développement d'emballages cosmétiques, de manière à réussir.

Il existe des documents dans le domaine de la recherche sur les polymères qui indiquent que pour que les matériaux polymères aient de bonnes propriétés barrières, ils doivent avoir les propriétés structurelles suivantes :

1. Un certain degré de polarité. Par exemple, il y a des atomes de fluor dans la chaîne moléculaire, des groupes hydroxyle et des groupes ester ; comme le montre le tableau 1, les propriétés de barrière à l'oxygène de l'alcool polyvinylique avec des groupes hydroxyle sur les groupes latéraux de la chaîne moléculaire sont nettement meilleures que celles du polyéthylène.

2. La chaîne polymère a une rigidité élevée et est inerte pour pénétrer ;

3.En raison de la symétrie, de l’ordre, de la cristallisation ou de l’orientation des molécules, les chaînes polymères ont la capacité de se regrouper étroitement ; certains polymères peuvent avoir différents degrés de cristallisation. Une cristallinité élevée peut apporter de meilleures propriétés barrières. Le tableau 2 ci-dessous compare les propriétés barrière aux gaz des polyoléfines à différents niveaux de cristallinité. Généralement, une cristallinité plus élevée a une perméabilité plus faible.

L'orientation des chaînes moléculaires du polymère a une grande influence sur ses propriétés barrières. Pour les polymères amorphes, l'orientation des chaînes moléculaires peut réduire la pénétration de 10 à 15 %. Pour les polymères cristallins, une réduction de plus de 50 % peut être observée. L'orientation a une relation particulière avec le processus de soufflage de la bouteille. Par conséquent, il est plus efficace d’améliorer les performances barrière de la bouteille en contrôlant l’orientation pendant le processus de moulage par soufflage plutôt que d’appliquer un revêtement barrière sur l’extérieur de la bouteille. Par exemple, les propriétés barrière à l'oxygène des matériaux PP, PS et PET après orientation sont grandement améliorées par rapport à celles sans orientation, et l'allongement La propriété barrière du PET avec un taux de 500 % est près de 50 % supérieure à celle avant non orienté.

4. Il existe une force de liaison ou une attraction entre la chaîne polymère et la chaîne ;

5. Température de transition vitreuse élevée

En général, les polymères linéaires dotés de structures moléculaires simples auront un état d'empilement régulier et une capacité de barrière plus élevée, mais le squelette de la chaîne principale contient de grandes bases de mesure, ce qui entraîne une mauvaise régularité d'empilement et une capacité de barrière réduite. ?

"Différents processus de traitement et de moulage des matériaux ont également un impact sur les propriétés barrières des matériaux. Choisissez des polymères avec des caractéristiques différentes et utilisez des méthodes de traitement appropriées pour obtenir des matériaux barrières avec d'excellentes performances globales. Par exemple, les propriétés barrières du LLDPE et du LDPE sont inférieures à celles du HDPE. Dans l'application de tuyaux monocouches, le LLDPE, le LDPE et le HDPE peuvent être physiquement mélangés pour produire un ensemble de tuyaux qui a une certaine propriété barrière et est facile à thermosceller ; par exemple, l'EVOH est un copolymère de éthylène/alcool vinylique, qui est une structure en chaîne. Le polymère cristallin combine la bonne aptitude au traitement du polyéthylène et les propriétés de barrière aux gaz extrêmement élevées de l'alcool polyvinylique. La présence de segments d'alcool vinylique polaires dans la chaîne moléculaire le rend également adapté aux solvants non polaires tels que les hydrocarbures. La présence de segments d'éthylène non polaires peut améliorer ses propriétés de barrière aux solvants polaires tels que l'eau. hygroscopique. Après avoir absorbé l'humidité, les performances de la barrière aux gaz seront affectées, il est donc nécessaire d'utiliser une technologie multicouche pour envelopper la couche de résine EVOH avec une résine résistante à l'humidité telle que la polyoléfine afin de créer un matériau composite doté d'excellentes propriétés de barrière complètes.

l'application de matériaux barrières dans les emballages cosmétiques

À l’heure actuelle, l’application de matériaux d’emballage barrière dans le domaine de l’emballage cosmétique connaît une période d’utilisation croissante. Les matériaux domestiques à haute barrière couramment utilisés comprennent le papier d'aluminium, l'alcool polyvinylique (PVA), le copolymère d'éthylène-alcool vinylique (EVOH), le nylon (PA), le polyéthylène téréphtalate (PET), etc. Le papier d'aluminium, le PVA et l'EVOH sont des matériaux à haute -barrière, et le PA et le PET ont des propriétés de barrière similaires et sont des matériaux à barrière moyenne.

Pour les emballages de tuyaux cosmétiques, si le produit lui-même possède des propriétés de barrière élevées, les trois types de tuyaux en plastique barrière suivants sont généralement utilisés.

1. Tuyau composite aluminium-plastique, sa structure typique est PE/PE+EAA/AL/PE+EAA/PE, qui est composé de papier d'aluminium et de film plastique par co-extrusion et composé en feuilles puis en tuyaux. La barrière principale est La propriété barrière de la couche de papier d'aluminium dépend principalement du degré de piqûre de la feuille d'aluminium. Lorsque l’épaisseur de la feuille d’aluminium augmente, la propriété barrière augmente ;

2. Tuyau composite barrière entièrement en plastique, sa structure typique est PE/PE/EVOH/PE/PE, tous composés de plastique, et sa couche barrière est généralement EVOH ou PET plaqué oxyde. À mesure que l’épaisseur de l’EVOH augmente, la barrière est renforcée ;

3. Tuyau de co-extrusion en plastique à structure à cinq couches, sa structure typique est PE/MAH-PE/EVOH/MAH-PE/PE, qui est composée de plusieurs plastiques ensemble par extrusion de vis en même temps pour fabriquer une feuille, qui est également fabriquée par EVOH pour l'effet barrière.

Pour les cosmétiques sous film

Les films barrières courants comprennent les films barrières de co-extrusion, les films de stratification (composite sec - composite, composite sans solvant, composite adhésif thermofusible,