第二章塑料包裝材料

第二節(jié)塑料包裝材料及包裝容器塑料的定義、組成、分類和主要特點(diǎn)

塑料的定義

塑料是以中高分子聚合物，它以樹(shù)脂為基本成分，再加入一些用來(lái)改善性能的各種添加劑而制成的高分子材料。塑料的組成

聚合物樹(shù)脂:約占塑料的40%-100%，它的種類、性質(zhì)及在塑料中的比例決定了塑料的性能?，F(xiàn)在可分為兩類：加聚樹(shù)脂和縮聚樹(shù)脂常用添加劑增塑劑：可提高樹(shù)脂可塑性和柔軟性穩(wěn)定劑：可防止和延緩高分子材料的老化變質(zhì)。填充劑：可彌補(bǔ)樹(shù)脂的某些不足性能，改變塑料的使用性能。著色劑：用于改變塑料等合成材料的固有顏色。

樹(shù)脂和添加劑之間應(yīng)該有很好的相溶性、穩(wěn)定性，不相互影響其作用，對(duì)于食品包裝還要求添加劑有無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒、不溶出的特性。塑料的分類熱塑性塑料：以加成聚合樹(shù)脂為基料，加入適量添加劑而制成。有些塑料受熱時(shí)熔融，冷卻后硬固，再次加熱又可軟化熔融重新塑制，這一過(guò)程可以反復(fù)進(jìn)行多次，材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本上不起變化，這一類塑料稱為熱塑性塑料。熱固性塑料：以縮聚樹(shù)脂為基料，加入填充劑、固化劑及其他適量添加劑而制成。在一定溫度下經(jīng)一定時(shí)間固化后再次受熱，只能分解，不能軟化，因此不能反復(fù)塑制成型。塑料的特點(diǎn)1.質(zhì)輕、機(jī)械性能好塑料的相對(duì)密度一般為0.9～2.0g/cm3，只有鋼的1/8～1/4，鋁的1/3～2/3，玻璃的1/3～2/3，按材料單位重量計(jì)算的強(qiáng)度比較高。塑料包裝材料在其拉伸強(qiáng)度、剛性、沖擊韌性、耐穿刺性等機(jī)械性能中，某些強(qiáng)度指標(biāo)上較之金屬、玻璃等包裝材料差一些，但較紙材要高得多；2.適宜的阻隔性與滲透性

選擇合適的塑料材料可以制成阻隔性適宜的包裝，包括阻氣包裝、防潮包裝、防水包裝、保香包裝等，用來(lái)包裝易因氧氣、水分作用而氧化變質(zhì)、發(fā)霉腐敗的食品等包裝材料。對(duì)某些蔬菜水果類生鮮食品，對(duì)包裝要求有一定的氣體和水分的透過(guò)性，以滿足蔬菜水果的呼吸作用，用塑料制得的保鮮包裝能滿足上述要求。3.化學(xué)穩(wěn)定性好塑料對(duì)一般的酸、堿、鹽等介質(zhì)均有良好的抗耐能力，足以抗耐來(lái)自被包裝物（如食品中的酸性成份、油脂等）和包裝外部環(huán)境的水、氧氣、二氧化碳及各種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，這一點(diǎn)較之金屬有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。4.光學(xué)性能優(yōu)良

許多塑料包裝材料具有良好的透明性，制成包裝容器可以清楚地看清內(nèi)裝物，起到良好的展示、促銷效果。5.衛(wèi)生性良好純的聚合物樹(shù)脂幾乎是沒(méi)有毒性的，可以放心地用于食品包裝。但個(gè)別樹(shù)脂的單體（如聚氯乙烯的單體氯乙烯等）如果在用做食品包裝容器時(shí)含量過(guò)高，超過(guò)一定濃度時(shí)，容易遷移到被包裝的食品中，經(jīng)食品進(jìn)入人體后有一定的危害作用。6.良好的加工性能和裝飾性

塑料包裝制品可以用擠出、注射、吸塑等方法成型，還能很容易地染上美麗的顏色或印刷上裝潢圖案。塑料薄膜還可以很方便地在高速自動(dòng)包裝機(jī)上自動(dòng)成型、灌裝、熱封，生產(chǎn)效率高。塑料包裝材料的缺點(diǎn)

塑料材料雖然有上述優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有許多缺點(diǎn)，如強(qiáng)度和硬度不如金屬材料高，耐熱性和耐寒性比較差，材料容易老化等，這些缺點(diǎn)使得它們的使用范圍受到限制。環(huán)境可降解材料可降解的含義：化學(xué)上：廢棄物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化，最終完全降解成二氧化碳和水。物性上：廢棄物在較短時(shí)間內(nèi)，力學(xué)性能下降，應(yīng)用功能大部分或完全喪失。形態(tài)上：廢棄物在較短時(shí)間內(nèi)破裂、崩碎、粉化成為對(duì)環(huán)境無(wú)害或易被環(huán)境消化生物可降解塑料

指能夠?yàn)槲⑸锓纸獾乃芰?，分解的產(chǎn)物為二氧化碳、水和一些低分子化合物。生物合成聚酯塑料聚交酯天然高分子材料合成生物可降解塑料共混型生物可破壞塑料光降解塑料塑料在包裝方面的主要應(yīng)用1、薄膜（軟塑包裝材料）厚度<0.25mm者為薄膜，厚度>0.25mm為板材薄膜分為單種薄膜、復(fù)合薄膜和薄片主要用于包裝食品、藥品等。單層薄膜的用量最大，約占薄膜的2/3耐穿刺薄膜食品保鮮膜復(fù)合軟包裝材料定義：是由兩層或兩層以上不同品種可撓性材料，通過(guò)一定的技術(shù)組合而成的“結(jié)構(gòu)化”多層材料，所用復(fù)合基材有塑料薄膜、鋁箔和紙。復(fù)合軟包裝材料的特性和基本要求

特性：綜合包裝性能好、衛(wèi)生安全性能好?；疽髢?nèi)層要求：無(wú)毒、無(wú)味、耐油、耐化學(xué)性能好，具有熱封性或粘合性。外層要求：光學(xué)性能好，印刷性能好，耐磨耐熱，具有剛度和強(qiáng)度。中間層的要求：具有高阻隔性。復(fù)合材料復(fù)合工藝方法

涂布法：在一種基材表面涂上涂布劑并經(jīng)干燥或冷卻后形成的復(fù)合材料的加工方法。共擠法：用兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的擠出機(jī)，分別將加熱熔融的異色或異種塑料從一個(gè)模孔中擠出成膜的工藝方法。層合法：即用黏合劑吧兩層或兩層以上的基材黏合在一起而形成的復(fù)合材料的一種工藝方法。高溫蒸煮袋用復(fù)合膜

是一類有特殊耐高溫要求的復(fù)合包裝材料。高溫蒸煮袋和超高溫蒸煮袋；透明袋和不透明袋2、容器(1)塑料瓶、桶、罐及軟管容器使用的材料以高、低密度聚乙烯和聚丙烯為主，也有用聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等樹(shù)脂的。這類容器容量可小至幾毫升，大至幾千升。耐化學(xué)性、氣密性及抗沖擊性好，自重輕，運(yùn)輸方便，破損率低。如聚酯吹塑瓶，透氣性低，能承受壓力，已普遍用來(lái)盛飲用水、汽水等充氣飲料。。。。。塑料瓶的成型工藝

擠-吹工藝在塑料擠出機(jī)上將樹(shù)脂加熱融化并擠出空心管坯通口模，然后送進(jìn)金屬模具內(nèi)，經(jīng)一定長(zhǎng)度合模后，從另一端向管內(nèi)吹入壓縮空氣使塑料管管坯膨脹貼膜，經(jīng)冷卻后形成制品。注-吹工藝:先是將塑料熔融注塑成具有一定形狀的形坯，然后注塑模并趁熱換上吹塑模，吹塑成型、冷卻而形成的制品。擠-拉-吹工藝：是先將塑料熔融擠入出管坯，然后在拉伸溫度下進(jìn)行縱向伸并用壓縮空氣吹塑成型，最后經(jīng)冷卻定型后啟模取出成品。注-拉-吹工藝：瓶坯用注射法成型，在經(jīng)拉伸和吹塑成型。多層共擠工藝：主要用于多層復(fù)合塑料瓶罐的成型。(2)杯、盒、盤(pán)、箱等容器以高、低密度聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯的發(fā)泡或不發(fā)泡片材，通過(guò)熱成型方法制成，用于包裝食品。塑料包裝箱的性能比紙箱或木箱好得多，用低發(fā)泡鈣塑材作包裝箱可降低包裝商品的成本。用高密度聚乙烯制成的各種周轉(zhuǎn)箱，比木箱容易清洗、消毒，使用壽命長(zhǎng)。

3.防震緩沖包裝材料

用聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯制成的泡沫塑料。泡沫塑料按發(fā)泡程度和交聯(lián)與否，分硬質(zhì)和軟質(zhì)兩類；按泡沫結(jié)構(gòu)，分閉孔和開(kāi)孔兩種，密度0.02～0.06g/cm3，具有良好的隔熱和防震性，主要用作包裝箱內(nèi)襯。。在兩層低密度聚乙烯薄膜之間充以氣泡制成的薄膜，稱為氣泡塑料薄膜或氣墊薄膜適用于包裝食品、醫(yī)藥品、化妝品和小型精密儀器4.密封材料

包括密封劑和瓶蓋襯、墊片等，用作桶、瓶、罐的封口材料。橡膠或無(wú)毒軟聚氯乙烯片材，可作瓶蓋、罐蓋的密封墊片5帶狀材料

包括打包帶、撕裂膜、膠粘帶、繩索等。玻璃的化學(xué)組成玻璃發(fā)明于3000年前的埃及，是一種歷史悠久的包裝用材料。

玻璃是由硅砂(或稱石英石（SiO2)、純堿(Na2C03)、石灰石(CaC03)、長(zhǎng)石(鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石等)以及碎玻璃等為主要原料經(jīng)高溫爐(約1600℃)熔融、凝固而成的固體物質(zhì)。

第三節(jié)玻璃包裝材料和包裝容器

玻璃的分類及作用

鉛玻璃鉛玻璃則是以PbO成分較多的一種光學(xué)玻璃，具有較高的光折射率，通常作為照明燈管使用。硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃是一種含B203成分較多的中性硬質(zhì)耐熱玻璃。它具有耐化學(xué)性好、熱膨脹系數(shù)低的特點(diǎn)，在包裝上主要用來(lái)制作醫(yī)用注射藥的小玻璃瓶及其他玻璃管等。鈉鈣玻璃CaO、Na2O的含量較高，最易成型加工，成本低，通常用于耐熱性和耐化學(xué)性能無(wú)特殊要求的場(chǎng)合，目前作為主要玻璃包裝容器的玻璃瓶、罐以及其他玻璃器皿、平板玻璃等均采用此。瓶罐玻璃的主要性能

玻璃是一種熔體受冷卻，黏度逐漸增大而形成的非晶態(tài)剛體物質(zhì)，它是一種不規(guī)則SiO2四面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，沒(méi)有明顯的軟化點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)類似于液體的原子排列，因此當(dāng)溫度升高時(shí)；玻璃就逐漸從接近固體的狀態(tài)變成接近液體的狀態(tài)而呈現(xiàn)流動(dòng)性，而冷卻時(shí)又朝相反狀態(tài)變化?；瘜W(xué)性能

玻璃是一種惰性材料，一般認(rèn)為它對(duì)固體和液體內(nèi)容物均具有化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)絕大部分內(nèi)容物，玻璃不會(huì)與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)析出玻璃或其他有害雜質(zhì)．

但應(yīng)注意的是，玻璃的耐蝕性對(duì)弱酸和水等內(nèi)容物大多無(wú)任何影響，而對(duì)堿性溶液或高酸性內(nèi)容物會(huì)有一定的影響，特別是在長(zhǎng)時(shí)間、高溫、高壓的條件下會(huì)加速玻璃的腐蝕。玻璃能耐一定程度的酸，但在氫氟酸镕溶液中會(huì)被完全溶解。就玻璃本身來(lái)說(shuō)，玻璃的酸堿性也會(huì)影響其耐化學(xué)性能。中性玻璃(含硼、鋁量多者)較堿性玻璃(如鈉鈣玻璃)具有更高的耐蝕性能。鈉鈣玻璃是瓶、罐包裝容器的主要種類，其中的堿性物質(zhì)（如Na2O)會(huì)慢慢地從玻璃中析出而影響內(nèi)容物品質(zhì)，析出的堿金屬在玻璃表面呈‘白點(diǎn)’或從表面脫落，發(fā)生所謂的‘風(fēng)化’現(xiàn)象、從而形成懸浮或沉淀?；瘜W(xué)品、醫(yī)藥品基本上采用中性玻璃容器進(jìn)行包裝。物理力學(xué)性能

玻璃的力學(xué)性能主要表現(xiàn)為機(jī)械強(qiáng)度的大小。玻璃是一種脆性材料，然而，它的理論強(qiáng)度卻比金屬還大?？蛇_(dá)100000Kg/Cm2。由于玻璃表面經(jīng)常會(huì)有細(xì)微傷痕、裂紋、刮傷等缺陷存在，因此其實(shí)際強(qiáng)度一般僅為理論強(qiáng)度的1％(約200-1000Kg／cm2范圍)。也就是說(shuō)，玻璃的強(qiáng)度與化學(xué)組成關(guān)系不大，主要取決于玻璃的表面狀況，通常，人們用金剛石刮痕折斷玻璃板也是這個(gè)原理的實(shí)際應(yīng)用。對(duì)于玻璃表面的缺陷，通?？山?jīng)退火或表面增強(qiáng)處理而使強(qiáng)度增大，退火玻璃一般強(qiáng)度可達(dá)700kg/cm2以上，而通過(guò)鋼化處理可使強(qiáng)度達(dá)1400-2800k8／cm2，這種玻璃通常稱為鋼化玻璃。通過(guò)鋼化處理可使外表面具有較高壓力，而內(nèi)部具有拉應(yīng)力來(lái)提高強(qiáng)度。

玻璃的強(qiáng)度主要包括抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度兩項(xiàng)，而一般抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，約為抗壓強(qiáng)度的l／20，因此，玻璃的拉應(yīng)力是造成玻璃包裝容器破損的主要因素。玻璃包裝容器的結(jié)構(gòu)形狀不合理，壁厚不均、表面劃傷、應(yīng)力集中等均會(huì)在溫差突變、瞬間沖擊等作用下導(dǎo)致容器破損。玻璃包裝容器的強(qiáng)度足以能承受較高的內(nèi)壓，因此，它可以用于含氣飲料的包裝，并能經(jīng)受各種處理性操作過(guò)程。

光學(xué)性能

玻璃的光學(xué)性能表現(xiàn)為透明性和光澤度。玻璃最顯著的特點(diǎn)是光亮、透明。當(dāng)透明玻璃作為包裝容器時(shí)，消費(fèi)者對(duì)內(nèi)容物可一目了然，并能少用或不用表面裝飾而表現(xiàn)內(nèi)容物的自然狀態(tài)，同時(shí)，玻璃表現(xiàn)為各向同性、光亮，使玻璃包裝容器有極好的陳列效果，給人以明亮、清晰、高檔的感。

大多數(shù)普通玻璃除了紫外線不能透過(guò)外，其他光線(包括紅外線)均能透過(guò)。然而，玻璃的高透明度對(duì)某些內(nèi)容物包裝卻是不利的，為了防止有害光線對(duì)內(nèi)容物的損害，玻璃可以通過(guò)不同著色來(lái)防止。在這方面玻璃具有很大的靈活性，如洗發(fā)膏通常用乳白色瓶，而啤酒大多用茶色或綠色瓶包裝。綠色、琥珀色、乳白色稱為標(biāo)準(zhǔn)三色，玻璃的顏色可通過(guò)加入各種著色劑加以著色，著色劑的加入，除了影響光學(xué)性能外，其他性能基本上無(wú)影響。耐熱性

玻璃的熱膨脹系數(shù)較低，可耐高溫。應(yīng)該注意的是，普通玻璃對(duì)溫度驟變而產(chǎn)生的熱沖擊的適應(yīng)能力較差，特別是在厚度較大時(shí)極易發(fā)生破損。含硼量較高的耐熱玻璃能較好地承受熱沖擊，包裝上主要用作醫(yī)用注射瓶包裝；普通鈉鈣玻璃容器也非常適合于熱充填工藝。阻隔性能

玻璃對(duì)氣體、液體及溶劑均具有完全阻隔性能，作為容器，其密封性較好，對(duì)盛裝含氣飲料，其CO2的滲透率幾乎是零。只要封口嚴(yán)密，玻璃容器將是一種完美的、高阻隔性的包裝容器復(fù)用性能

玻璃瓶可回收再用，碎玻璃可回收再熔融制造玻璃制品。成型性能

玻璃是一種沒(méi)有明顯熔點(diǎn)的熱塑性材料，因此，只要選擇適當(dāng)?shù)哪＞?、工藝就能制成各種形狀和大小的容器及制品；如圓型、方型、矩型、異型等形狀；其中包括長(zhǎng)頸瓶、大口瓶(罐)、曲線型瓶及其他玻璃制品。

由于玻璃制品能從原料一次性成型而成，因此，其成型加工靈活、方便。

作為玻璃包裝容器，其80％～90％是玻璃瓶和罐，所謂玻璃瓶通常指的是飲料用的小口瓶，玻璃罐通常指的是食品用的廣口瓶。玻璃瓶罐的種類很多，主要包括啤酒瓶、各種酒瓶，飲料瓶、牛奶瓶、油瓶、調(diào)味品瓶、化妝品瓶、藥瓶、果醬瓶、食品水果瓶等。玻璃瓶罐是一種古老而又新穎引人的包裝容器，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，它始終能介于食品、飲料、化工、醫(yī)藥等包裝領(lǐng)域而立于不敗之地。常用的包裝容器玻璃包裝容器的優(yōu)點(diǎn)

無(wú)毒無(wú)味，化學(xué)穩(wěn)定性極好，衛(wèi)生清潔，耐氣候性好。光亮、透明、美觀，阻隔性能極好，不透氣。原料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜；成型性好，加工方便，品種形狀靈活；可回收及重復(fù)使用。耐熱、耐壓、耐清洗；可高溫殺菌，也可低溫貯藏。玻璃包裝容器的缺點(diǎn)為：

重量大，運(yùn)輸費(fèi)用高；脆性大、易破碎，加工能耗大；印刷等二次加工差。玻璃瓶罐的制造玻璃瓶罐的生產(chǎn)工藝流程：配料-熔制-成型-（二次加工）-檢驗(yàn)-包裝配料：根據(jù)瓶罐的用途確定玻璃各種配料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)然后計(jì)算出各原料的實(shí)際用量。將稱量后的主要原料、輔助原料及碎玻璃經(jīng)過(guò)干燥、粉碎、過(guò)篩后，在混合機(jī)中混合。主要原料在熔制時(shí)形成玻璃的主體，輔助原料用于促進(jìn)熔制過(guò)程或改進(jìn)玻璃的某些性質(zhì)。要求：混合必須要均勻。熔制：混合均勻的原料在高溫熔窯中熔制，形成無(wú)氣泡，質(zhì)地均勻并符合成型要求的玻璃液。其實(shí)質(zhì)是把結(jié)晶原料所組成的混合料轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙Y(jié)晶的玻璃熔體。成型：一般采用吹制法成型原理是利用了玻璃在一定溫度范圍內(nèi)有可塑性，且能隨溫度降低而硬化的特點(diǎn)。吹制成型法包括：吹-吹法和壓-吹法吹-吹法：先做成瓶罐的雛形，再翻轉(zhuǎn)到成型模，并向成型模吹入壓縮空氣制的。壓-吹法：將落入雛形模的料滴用