扫描电子显微镜揭示牛奶包装的微结构

/ 利用飞纳台式扫描电镜测试/

常温牛奶包装纸盒的微观分析：如图 1 所示，常温牛奶包装纸盒截面呈现多层结构，由外到内共有六层。通过扫描电镜 EDS 元素分析功能并结合包装材料供应商的公开信息，Z外层是一种聚合物，设计用于阻隔水汽。第二层是图案印刷层，在 SEM 图像中可以看到该层由颗粒状材料组成，含有较高浓度的钙元素。第三层，厚度约 220 微米，是一层由空心纤维组成的纸板层，增强了包装强度和硬度，是包装材料的主要构成。第四层是将纸板层粘合到约 8 微米厚的铝箔层上。第五层是铝箔层，起到阻挡光线和氧气的屏障作用。通过 EDS 结果分析，这一铝箔层由高纯铝制成，阻挡了光线和氧气。Z内层是一层聚合物层，密封了牛奶并将其与包装材料隔离开来。

包装的接缝处密封：接缝处密封是包装过程的关键步骤，可以防止牛奶泄漏，并在运输过程中保持结构完整。需要说明的是，接缝密封是指包装盒主体上的封口处，而不是灌装牛奶后的顶部或底部封口。图2展示了包装公司采用的两种不同接缝密封技术。第一种方法（如图 2a 所示）是将接口处边缘重叠，并在内部加上额外的高分子密封层，防止牛奶与密封处的内部材料接触。相比之下，第二种方法（如图 2b 所示）采用折叠的方式，为了方便折叠将纸板层以外的部分剪去，内壁被粘合在一起，因此无需额外的隔离层。

冷藏牛奶包装盒的微观分析：与常温牛奶包装盒结构不同，冷藏牛奶包装（如图 3 所示）没有铝箔层。其设计类似三明治结构，中央层为厚度约 400 微米的纸板，不仅提高包装盒的强度，也可提高包装的热绝缘性能，避免牛奶受外部温度波动的影响。此外，图 4 展示了冷藏牛奶盒的接缝处密封，是通过边缘重叠进行封口，但没有额外的隔离材料介于牛奶和接缝之间。

/ 包装材料的可持续性探究/

常温牛奶包装中的铝箔层对密封质量和安全至关重要，但在回收过程中会带来较大挑战。仅有 8 微米厚的铝箔层比人的头发还要薄，使得在回收过程中难以分离并使回收成本增加。这一难题促使包装材料供应商不断探索可持续的替代方案。