EVOH (エチレン ビニル アルコール コポリマー) は、現代の柔軟な食品包装において最も重要なバリア素材の 1 つです。通常、単独のフィルムとしては使用されませんが、多層フィルム構造内の機能バリア層として使用されます。酸素の透過を遮断する優れた能力が、酸素に敏感な食品の包装の保存寿命性能を決定します。 EVOH が何をするのか、どのように機能するのか、そしてその限界がどこにあるのかを理解することは、食品生産者、包装バイヤー、および液体製品の無菌バッグやバッグインボックス包装を指定するすべての人にとって役立ちます。
EVOHとは何ですか?
EVOHは、エチレン・酢酸ビニル共重合体をケン化（化学変換）して得られる熱可塑性ポリマーです。得られた材料は、加工性と耐湿性を提供するエチレン成分と、優れた酸素バリア特性を提供するビニルアルコール成分を組み合わせています。コポリマー中のエチレンとビニル アルコールの比率 (エチレン モルパーセントで表されます) は、酸素バリア性能と感湿性のバランスに影響します。エチレン含有量が低いほど、酸素バリア性は向上しますが、感湿性は高くなります。エチレン含有量が高いと、湿気に対する感受性が低下しますが、バリア性能はわずかに低下します。
食品包装に使用される市販の EVOH グレードのエチレン含有量は通常 27 ～ 44 モルパーセントで、特定のグレードは加工要件と、用途に必要なバリア性と耐湿性のバランスに基づいて選択されます。
EVOH の酸素バリア性能が重要な理由
酸素は、ほとんどの包装された液体食品の品質劣化の主な原因です。フルーツジュースや濃縮物では、酸素がアスコルビン酸（ビタミンC）、アントシアニン（着色料）、揮発性芳香化合物と反応し、褐変、ビタミンの損失、風味の劣化を引き起こします。ワインでは、酸素によりフェノール化合物や揮発性エステルの酸化が促進され、新鮮な果実の特徴が失われ、異臭が発生します。食用油では、酸素が脂質の酸化、つまり腐敗を引き起こします。乳製品では、酸素が異臭の発生やビタミンの分解の原因となります。
密封されたパッケージ内の製品に酸素が到達する速度は、包装材料の酸素透過率 (OTR)、つまり標準化された条件下で 1 日に材料の定められた領域を通過する酸素の量によって測定されます。 OTR が低いほど、酸素バリア性能が向上し、製品の保存寿命が長くなります。
EVOH の酸素バリア性能は、標準的な包装ポリマーよりも劇的に優れています。
| 材質 | OTR (23°C、0% RH で cc/m²/日) | 相対バリアレベル |
|---|---|---|
| LDPE（標準PEフィルム） | ~7,000 – 11,000 | バリアが不十分 |
| ペット | ~50 – 100 | 中程度のバリア |
| ナイロン(PA6) | ~30 – 60 | 中程度のバリア |
| EVOH（エチレン32モル％） | ~0.1 – 0.5 | 優れたバリア性（乾燥条件下） |
| アルミ箔（9ミクロン） | ~0.001 – 0.01 | 超高バリア（ゼロに近づく） |
EVOH は、乾燥状態で標準の PE フィルムよりも約 100 ～ 10,000 倍優れた酸素バリア性能を発揮します。これは、EVOH 層を組み込んだパッケージは、密封されたパッケージ内の酸素欠乏環境を数か月間維持できることを意味し、予定された保存期間を通じて製品を酸化劣化から保護します。
EVOH の重大な限界: 耐湿性
EVOH の乾燥状態での優れた酸素バリア性能は、湿度が上昇すると大幅に低下します。バリア性能を提供するEVOHのビニルアルコール基は親水性であり、周囲環境から水を吸収します。 EVOH 層が水分を吸収すると、その結晶構造が破壊され、酸素透過性が増加します。高い相対湿度 (80 ～ 100% RH) では、特定のグレードに応じて、EVOH の酸素バリア性能が乾燥条件に比べて 10 ～ 100 倍低下する可能性があります。
この湿気に敏感なため、EVOH は食品包装の表面層としてほとんど使用されません。多層フィルム構造の中間層として配置し、両面を耐湿性ポリマー層で保護する必要があります。 PE、PP、PETの外層と内層はEVOHを環境湿度や製品自体の湿気から守る防湿層として機能し、EVOH層を酸素バリア性能が最大限に発揮される低湿度状態に保ちます。
無菌食品包装用の EVOH を組み込んだ一般的な多層フィルム構造は、PE/接着剤 / EVOH / 接着剤 / PE です。 PE 層は、EVOH 中間層の湿気保護、ヒートシール性 (内部 PE)、および構造的完全性を提供します。 EVOH は酸素バリアを提供します。接着結合層は、非相溶性の PE 層と EVOH 層を十分な層間接着力で結合し、加工中や使用中の層間剥離を防ぎます。
無菌バッグ構造におけるEVOHとアルミホイルの比較
アセプティックバッグおよびバッグインボックス包装の場合、EVOH 含有多層フィルムとアルミ箔ラミネートのどちらを選択するかは、バリア性能、透明性、およびコストの間のトレードオフを伴います。
アルミ箔ラミネート
厚さ 9 ミクロンのアルミニウム箔は、本質的にゼロ OTR とゼロ光透過を実現し、利用可能な最高のバリア性能を実現します。酸素と光の両方を通さないため、最も要求の厳しい保存期限の用途、つまり濃縮果汁、トマト製品、および 12 ～ 24 か月の周囲保存期間を必要とする酸素に敏感な食品の標準となっています。欠点は、アルミホイルにより袋が不透明になり (パッケージを通して製品が見えなくなる)、フィルムのみの構造と比較して重量と材料費が増加し、リサイクルの課題が生じることです。
メタライズドPET（アルミメッキPET）
メタライズド PET は、PET フィルム表面に蒸着された非常に薄いアルミニウム層 (約 0.02 ～ 0.05 ミクロン) を使用します。厚いアルミ箔のゼロに近い OTR には及ばないものの、標準の PE や PET よりも大幅に優れた高いバリア性能を提供します。金属化 PET はホイルラミネートよりも軽量でコスト効率が高く、柔軟性に優れているため、絶対ゼロ OTR が必要ない高バリア無菌バッグに適しています。不透明 (アルミニウム層が光を遮断します) ですが、幅広い食品包装用途に優れたバリアを提供します。
EVOH複合フィルム
多層 PE/EVOH/PE または PET/EVOH/PE 構造の EVOH は、アルミニウムベースの構造よりも低い材料コストで優れた酸素バリアを実現し、さらに重要なことに、外層が透明な場合にはフィルムの透明性を維持します。製品の視認性が重視される用途（透明性がセールスポイントである消費者向けパッケージ、特定のジュースや飲料の用途）では、EVOH 複合フィルムにより、高い酸素バリア性能を備えた透明または半透明のパッケージが可能になります。トレードオフは、EVOH には光のバリアがないことです。光に敏感な製品には、光から保護するために不透明な外層または二次パッケージが必要です。
複合メタライズEVOHコンポジット
アセプティックバッグ用の最高性能のフィルム構造は、金属化された PET または EVOH と追加のバリア層を組み合わせたもので、固体ホイルラミネートよりも軽い構造で酸素バリアと光バリアの両方を提供します。これらは、最も厳しい保存期限要件があり、厚箔の絶対ゼロ OTR がフィルム代替品では達成できない製品に使用される「超高バリア」構造です。 Ruijin Xinchen の高バリアおよび超高バリア無菌バッグは、これらの複合材料構造を使用しています。
アセプティックバッグ内のEVOH: 応用例
EVOH ベースの多層フィルムは、無菌バッグに包装されたさまざまな液体食品全体で使用されています。
- フルーツジュースと濃縮野菜ジュース: ビタミンCとアントシアニンを保護するには、高い酸素バリアが必要です。 EVOH 複合バッグまたはアルミ箔ラミネートバッグは、濃縮ジュースの品質を周囲温度で 12 か月間維持します。
- ワインのパッケージ (BIB 形式): バッグインボックスワイン用の高バリアEVOHまたは金属化PETバッグは、開封前（倉庫の酸化から保護）と開封後（4～6週間の分注期間中の浸透による酸化を制限）の両方でワインの鮮度を維持します。
- 乳製品（UHT加工）： UHT ミルク、クリーム、液体乳製品用の無菌バッグには、ホイルの不透明性を持たずに酸素バリアを提供する EVOH 複合フィルムが使用されており、一部の消費者向けフォーマットで製品の視認性が可能になります。
- 食用油： 油の酸化（腐敗）は酸素によって引き起こされ、光によって加速されます。食用油用の高バリア無菌バッグは、酸素と光の透過の両方に対処する不透明な構造（金属化された PET/EVOH 複合材料またはアルミ箔ラミネート）を使用しています。
- ハーブエキスと食品添加物： コールドチェーンを使用せずに長い周囲保存期間を必要とする高価値の液体成分には、製品価値と保存期間の要件によってバリアフィルムのコストプレミアムが正当化される超高バリア無菌バッグが使用されます。
よくある質問
EVOH食品は安全ですか?
EVOH すべての主要な規制市場で食品接触用途として承認されています。米国では、EVOH は食品と接触する物品に使用する間接食品添加物として FDA 21 CFR 177.1360 に登録されています。 EU では、EVOH は、食品と接触することを目的としたプラスチック材料および物品に関する規制 (EU) 10/2011 に基づくモノマーのポジティブリストに含まれています。 EVOH は食品への移行が最小限に抑えられており、ポリマーは通常の食品との接触条件下で非常に安定しており、該当する食品との接触規制で指定されたパラメータ内で使用した場合、食品の安全性に関する懸念はありません。
EVOHフィルムはリサイクルできますか?
を含む多層フィルム EVOH 異なるポリマー層を簡単に分離できないため、標準的な単一材料プラスチックのリサイクルの流れでは一般にリサイクルできません。これは、多層バリア フィルムの限界として認識されており、包装業界での開発が活発に行われている分野です。単一の適合性ポリマーファミリー（変性バリア層を組み込んだ全PEまたは全PP構造）から十分な酸素バリア性能を実現するモノマテリアルバリアフィルムは、EVOH多層フィルムのリサイクル可能な代替品として開発されていますが、要求の厳しい用途に対するEVOHのバリア性能にはまだ及んでいません。腐敗を防ぐためにEVOHバリア性能が必要な高価な食品の場合、食品廃棄物（包装自体よりも環境への影響がはるかに大きい）を防ぐという環境バランスを考えると、通常、製品の腐敗を許容するバリア性の低いリサイクル可能な代替品よりもEVOHバリアフィルムが優先されます。
酸素バリアとしてのEVOHとPVDC(サラン)の違いは何ですか?
両方 EVOH そして PVDC（ポリ塩化ビニリデン） 食品包装に使用される高性能酸素バリア素材です。 EVOH は、乾燥条件で PVDC よりも優れた酸素バリア性能を提供し、環境的に許容されやすく (PVDC には塩素が含まれており、焼却処分に関する規制上の課題が生じます)、一般に新しいパッケージングの開発に好まれます。 PVDC は EVOH よりも耐湿性が低く、湿度が高くてもバリア性能がより安定しているため、高湿度の用途に有利です。実際、無菌食品包装用途では、適切な防湿 PE 外層を備えた EVOH が PVDC に大きく取って代わりました。
EVOH層の厚さはバリア性能に影響しますか?
はい。 EVOH層の厚さ 多層フィルム構造では、OTR に直接影響します。EVOH 層が厚いほど、酸素バリアが向上します。ただし、特定の厚さの閾値 (共押出構造では通常 3 ～ 5 ミクロン) を超えると、EVOH ミクロンが追加されるごとにバリアの向上は減少し、フィルム加工の一貫性、接着層の品質、フィルムの総厚などの他の要因がより重要になります。ほとんどの共押出食品包装フィルムは、70 ～ 200 ミクロンの範囲の総フィルム厚さの一部として 3 ～ 8 ミクロンの EVOH 層を使用します。 EVOH 含有量はフィルム全体の厚さの 2 ～ 10% に相当しますが、酸素バリア性能の大部分を担っています。
ハイバリア アセプティックバッグ ルイジン・シンチェンのEVOHと
瑞金新陳科技有限公司 は、金属化 PET、EVOH 複合材料、純アルミニウム箔ラミネート、PE フィルムの組み合わせを組み込んだ、標準バリア、高バリア、および超高バリアのフィルム構造を使用して、無菌バッグおよびバッグインボックス包装を製造しています。中国江西省瑞金にある QS 認定の国家ハイテク企業施設内でバルブ成形、フィルムブロー、ラミネート、製袋をカバーするワンステップ生産ライン。食品、飲料、乳製品、食用油、特殊液体用途向けの容量範囲は 1L ～ 220L です。
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