第二章塑料包装材料

第二节塑料包装材料及包装容器塑料的定义、组成、分类和主要特点

塑料的定义

塑料是以中高分子聚合物，它以树脂为基本成分，再加入一些用来改善性能的各种添加剂而制成的高分子材料。塑料的组成

聚合物树脂:约占塑料的40%-100%，它的种类、性质及在塑料中的比例决定了塑料的性能。现在可分为两类：加聚树脂和缩聚树脂常用添加剂增塑剂：可提高树脂可塑性和柔软性稳定剂：可防止和延缓高分子材料的老化变质。填充剂：可弥补树脂的某些不足性能，改变塑料的使用性能。着色剂：用于改变塑料等合成材料的固有颜色。

树脂和添加剂之间应该有很好的相溶性、稳定性，不相互影响其作用，对于食品包装还要求添加剂有无味、无臭、无毒、不溶出的特性。塑料的分类热塑性塑料：以加成聚合树脂为基料，加入适量添加剂而制成。有些塑料受热时熔融，冷却后硬固，再次加热又可软化熔融重新塑制，这一过程可以反复进行多次，材料的化学结构基本上不起变化，这一类塑料称为热塑性塑料。热固性塑料：以缩聚树脂为基料，加入填充剂、固化剂及其他适量添加剂而制成。在一定温度下经一定时间固化后再次受热，只能分解，不能软化，因此不能反复塑制成型。塑料的特点1.质轻、机械性能好塑料的相对密度一般为0.9～2.0g/cm3，只有钢的1/8～1/4，铝的1/3～2/3，玻璃的1/3～2/3，按材料单位重量计算的强度比较高。塑料包装材料在其拉伸强度、刚性、冲击韧性、耐穿刺性等机械性能中，某些强度指标上较之金属、玻璃等包装材料差一些，但较纸材要高得多；2.适宜的阻隔性与渗透性

选择合适的塑料材料可以制成阻隔性适宜的包装，包括阻气包装、防潮包装、防水包装、保香包装等，用来包装易因氧气、水分作用而氧化变质、发霉腐败的食品等包装材料。对某些蔬菜水果类生鲜食品，对包装要求有一定的气体和水分的透过性，以满足蔬菜水果的呼吸作用，用塑料制得的保鲜包装能满足上述要求。3.化学稳定性好塑料对一般的酸、碱、盐等介质均有良好的抗耐能力，足以抗耐来自被包装物（如食品中的酸性成份、油脂等）和包装外部环境的水、氧气、二氧化碳及各种化学介质的腐蚀，这一点较之金属有很强的优势。4.光学性能优良

许多塑料包装材料具有良好的透明性，制成包装容器可以清楚地看清内装物，起到良好的展示、促销效果。5.卫生性良好纯的聚合物树脂几乎是没有毒性的，可以放心地用于食品包装。但个别树脂的单体（如聚氯乙烯的单体氯乙烯等）如果在用做食品包装容器时含量过高，超过一定浓度时，容易迁移到被包装的食品中，经食品进入人体后有一定的危害作用。6.良好的加工性能和装饰性

塑料包装制品可以用挤出、注射、吸塑等方法成型，还能很容易地染上美丽的颜色或印刷上装潢图案。塑料薄膜还可以很方便地在高速自动包装机上自动成型、灌装、热封，生产效率高。塑料包装材料的缺点

塑料材料虽然有上述优点，但同时也有许多缺点，如强度和硬度不如金属材料高，耐热性和耐寒性比较差，材料容易老化等，这些缺点使得它们的使用范围受到限制。环境可降解材料可降解的含义：化学上：废弃物的化学结构发生显著变化，最终完全降解成二氧化碳和水。物性上：废弃物在较短时间内，力学性能下降，应用功能大部分或完全丧失。形态上：废弃物在较短时间内破裂、崩碎、粉化成为对环境无害或易被环境消化生物可降解塑料

指能够为微生物分解的塑料，分解的产物为二氧化碳、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坏塑料光降解塑料塑料在包装方面的主要应用1、薄膜（软塑包装材料）厚度<0.25mm者为薄膜，厚度>0.25mm为板材薄膜分为单种薄膜、复合薄膜和薄片主要用于包装食品、药品等。单层薄膜的用量最大，约占薄膜的2/3耐穿刺薄膜食品保鲜膜复合软包装材料定义：是由两层或两层以上不同品种可挠性材料，通过一定的技术组合而成的“结构化”多层材料，所用复合基材有塑料薄膜、铝箔和纸。复合软包装材料的特性和基本要求

特性：综合包装性能好、卫生安全性能好。基本要求内层要求：无毒、无味、耐油、耐化学性能好，具有热封性或粘合性。外层要求：光学性能好，印刷性能好，耐磨耐热，具有刚度和强度。中间层的要求：具有高阻隔性。复合材料复合工艺方法

涂布法：在一种基材表面涂上涂布剂并经干燥或冷却后形成的复合材料的加工方法。共挤法：用两台或两台以上的挤出机，分别将加热熔融的异色或异种塑料从一个模孔中挤出成膜的工艺方法。层合法：即用黏合剂吧两层或两层以上的基材黏合在一起而形成的复合材料的一种工艺方法。高温蒸煮袋用复合膜

是一类有特殊耐高温要求的复合包装材料。高温蒸煮袋和超高温蒸煮袋；透明袋和不透明袋2、容器(1)塑料瓶、桶、罐及软管容器使用的材料以高、低密度聚乙烯和聚丙烯为主，也有用聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等树脂的。这类容器容量可小至几毫升，大至几千升。耐化学性、气密性及抗冲击性好，自重轻，运输方便，破损率低。如聚酯吹塑瓶，透气性低，能承受压力，已普遍用来盛饮用水、汽水等充气饮料。。。。。塑料瓶的成型工艺

挤-吹工艺在塑料挤出机上将树脂加热融化并挤出空心管坯通口模，然后送进金属模具内，经一定长度合模后，从另一端向管内吹入压缩空气使塑料管管坯膨胀贴膜，经冷却后形成制品。注-吹工艺:先是将塑料熔融注塑成具有一定形状的形坯，然后注塑模并趁热换上吹塑模，吹塑成型、冷却而形成的制品。挤-拉-吹工艺：是先将塑料熔融挤入出管坯，然后在拉伸温度下进行纵向伸并用压缩空气吹塑成型，最后经冷却定型后启模取出成品。注-拉-吹工艺：瓶坯用注射法成型，在经拉伸和吹塑成型。多层共挤工艺：主要用于多层复合塑料瓶罐的成型。(2)杯、盒、盘、箱等容器以高、低密度聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯的发泡或不发泡片材，通过热成型方法制成，用于包装食品。塑料包装箱的性能比纸箱或木箱好得多，用低发泡钙塑材作包装箱可降低包装商品的成本。用高密度聚乙烯制成的各种周转箱，比木箱容易清洗、消毒，使用寿命长。

3.防震缓冲包装材料

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。泡沫塑料按发泡程度和交联与否，分硬质和软质两类；按泡沫结构，分闭孔和开孔两种，密度0.02～0.06g/cm3，具有良好的隔热和防震性，主要用作包装箱内衬。。在两层低密度聚乙烯薄膜之间充以气泡制成的薄膜，称为气泡塑料薄膜或气垫薄膜适用于包装食品、医药品、化妆品和小型精密仪器4.密封材料

包括密封剂和瓶盖衬、垫片等，用作桶、瓶、罐的封口材料。橡胶或无毒软聚氯乙烯片材，可作瓶盖、罐盖的密封垫片5带状材料

包括打包带、撕裂膜、胶粘带、绳索等。玻璃的化学组成玻璃发明于3000年前的埃及，是一种历史悠久的包装用材料。

玻璃是由硅砂(或称石英石（SiO2)、纯碱(Na2C03)、石灰石(CaC03)、长石(钾长石、钠长石、钙长石等)以及碎玻璃等为主要原料经高温炉(约1600℃)熔融、凝固而成的固体物质。

第三节玻璃包装材料和包装容器

玻璃的分类及作用

铅玻璃铅玻璃则是以PbO成分较多的一种光学玻璃，具有较高的光折射率，通常作为照明灯管使用。硼硅酸玻璃硼硅酸玻璃是一种含B203成分较多的中性硬质耐热玻璃。它具有耐化学性好、热膨胀系数低的特点，在包装上主要用来制作医用注射药的小玻璃瓶及其他玻璃管等。钠钙玻璃CaO、Na2O的含量较高，最易成型加工，成本低，通常用于耐热性和耐化学性能无特殊要求的场合，目前作为主要玻璃包装容器的玻璃瓶、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

玻璃是一种熔体受冷却，黏度逐渐增大而形成的非晶态刚体物质，它是一种不规则SiO2四面体网状结构，没有明显的软化点。这种结构类似于液体的原子排列，因此当温度升高时；玻璃就逐渐从接近固体的状态变成接近液体的状态而呈现流动性，而冷却时又朝相反状态变化。化学性能

玻璃是一种惰性材料，一般认为它对固体和液体内容物均具有化学稳定性，对绝大部分内容物，玻璃不会与之发生化学反应析出玻璃或其他有害杂质．

但应注意的是，玻璃的耐蚀性对弱酸和水等内容物大多无任何影响，而对碱性溶液或高酸性内容物会有一定的影响，特别是在长时间、高温、高压的条件下会加速玻璃的腐蚀。玻璃能耐一定程度的酸，但在氢氟酸镕溶液中会被完全溶解。就玻璃本身来说，玻璃的酸碱性也会影响其耐化学性能。中性玻璃(含硼、铝量多者)较碱性玻璃(如钠钙玻璃)具有更高的耐蚀性能。钠钙玻璃是瓶、罐包装容器的主要种类，其中的碱性物质（如Na2O)会慢慢地从玻璃中析出而影响内容物品质，析出的碱金属在玻璃表面呈‘白点’或从表面脱落，发生所谓的‘风化’现象、从而形成悬浮或沉淀。化学品、医药品基本上采用中性玻璃容器进行包装。物理力学性能

玻璃的力学性能主要表现为机械强度的大小。玻璃是一种脆性材料，然而，它的理论强度却比金属还大。可达100000Kg/Cm2。由于玻璃表面经常会有细微伤痕、裂纹、刮伤等缺陷存在，因此其实际强度一般仅为理论强度的1％(约200-1000Kg／cm2范围)。也就是说，玻璃的强度与化学组成关系不大，主要取决于玻璃的表面状况，通常，人们用金刚石刮痕折断玻璃板也是这个原理的实际应用。对于玻璃表面的缺陷，通常可经退火或表面增强处理而使强度增大，退火玻璃一般强度可达700kg/cm2以上，而通过钢化处理可使强度达1400-2800k8／cm2，这种玻璃通常称为钢化玻璃。通过钢化处理可使外表面具有较高压力，而内部具有拉应力来提高强度。

玻璃的强度主要包括抗拉强度和抗压强度两项，而一般抗拉强度远小于抗压强度，约为抗压强度的l／20，因此，玻璃的拉应力是造成玻璃包装容器破损的主要因素。玻璃包装容器的结构形状不合理，壁厚不均、表面划伤、应力集中等均会在温差突变、瞬间冲击等作用下导致容器破损。玻璃包装容器的强度足以能承受较高的内压，因此，它可以用于含气饮料的包装，并能经受各种处理性操作过程。

光学性能

玻璃的光学性能表现为透明性和光泽度。玻璃最显著的特点是光亮、透明。当透明玻璃作为包装容器时，消费者对内容物可一目了然，并能少用或不用表面装饰而表现内容物的自然状态，同时，玻璃表现为各向同性、光亮，使玻璃包装容器有极好的陈列效果，给人以明亮、清晰、高档的感。

大多数普通玻璃除了紫外线不能透过外，其他光线(包括红外线)均能透过。然而，玻璃的高透明度对某些内容物包装却是不利的，为了防止有害光线对内容物的损害，玻璃可以通过不同着色来防止。在这方面玻璃具有很大的灵活性，如洗发膏通常用乳白色瓶，而啤酒大多用茶色或绿色瓶包装。绿色、琥珀色、乳白色称为标准三色，玻璃的颜色可通过加入各种着色剂加以着色，着色剂的加入，除了影响光学性能外，其他性能基本上无影响。耐热性

玻璃的热膨胀系数较低，可耐高温。应该注意的是，普通玻璃对温度骤变而产生的热冲击的适应能力较差，特别是在厚度较大时极易发生破损。含硼量较高的耐热玻璃能较好地承受热冲击，包装上主要用作医用注射瓶包装；普通钠钙玻璃容器也非常适合于热充填工艺。阻隔性能

玻璃对气体、液体及溶剂均具有完全阻隔性能，作为容器，其密封性较好，对盛装含气饮料，其CO2的渗透率几乎是零。只要封口严密，玻璃容器将是一种完美的、高阻隔性的包装容器复用性能

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

玻璃是一种没有明显熔点的热塑性材料，因此，只要选择适当的模具、工艺就能制成各种形状和大小的容器及制品；如圆型、方型、矩型、异型等形状；其中包括长颈瓶、大口瓶(罐)、曲线型瓶及其他玻璃制品。

由于玻璃制品能从原料一次性成型而成，因此，其成型加工灵活、方便。

作为玻璃包装容器，其80％～90％是玻璃瓶和罐，所谓玻璃瓶通常指的是饮料用的小口瓶，玻璃罐通常指的是食品用的广口瓶。玻璃瓶罐的种类很多，主要包括啤酒瓶、各种酒瓶，饮料瓶、牛奶瓶、油瓶、调味品瓶、化妆品瓶、药瓶、果酱瓶、食品水果瓶等。玻璃瓶罐是一种古老而又新颖引人的包装容器，在激烈的竞争中，它始终能介于食品、饮料、化工、医药等包装领域而立于不败之地。常用的包装容器玻璃包装容器的优点

无毒无味，化学稳定性极好，卫生清洁，耐气候性好。光亮、透明、美观，阻隔性能极好，不透气。原料来源丰富、价格便宜；成型性好，加工方便，品种形状灵活；可回收及重复使用。耐热、耐压、耐清洗；可高温杀菌，也可低温贮藏。玻璃包装容器的缺点为：

重量大，运输费用高；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产工艺流程：配料-熔制-成型-（二次加工）-检验-包装配料：根据瓶罐的用途确定玻璃各种配料的质量分数然后计算出各原料的实际用量。将称量后的主要原料、辅助原料及碎玻璃经过干燥、粉碎、过筛后，在混合机中混合。主要原料在熔制时形成玻璃的主体，辅助原料用于促进熔制过程或改进玻璃的某些性质。要求：混合必须要均匀。熔制：混合均匀的原料在高温熔窑中熔制，形成无气泡，质地均匀并符合成型要求的玻璃液。其实质是把结晶原料所组成的混合料转变为非结晶的玻璃熔体。成型：一般采用吹制法成型原理是利用了玻璃在一定温度范围内有可塑性，且能随温度降低而硬化的特点。吹制成型法包括：吹-吹法和压-吹法吹-吹法：先做成瓶罐的雏形，再翻转到成型模，并向成型模吹入压缩空气制的。压-吹法：将落入雏形模的料滴用