{包装印刷造纸公司管理}第三章2)塑料包装材料及包装制品

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1、1,第二节 塑料包装材料及包装制品,本节主要内容,2,一 、塑料的组成、分类和主要包装性能指标,三 、软塑包装材料,四 、塑料包装容器及制品,二 、食品包装常用的塑料树脂,五 、塑料包装材料的选用,3,1、重量轻，方便运输、销售； 2、化学稳定性好，耐一定的酸、碱、盐及油脂； 3、包装制品的成型加工性好，可加工成薄膜、片材、丝、带、编织物及各种容器； 4、透明，易着色、印刷，且装饰效果好；,塑料材料用于食品包装的优点：,4,5、有一定的阻透性和一定的强度，有良好的封合性； 6、良好的复合性，构成性能更好的复合材料 7、大多数塑料材料可达到食品对包装的卫生安全性的要求； 8、能适应各种包装操作。

2、,塑料材料用于食品包装的优点：,5,1、耐热性较差：多数塑料难以承受150以上的高温。 2、卫生问题：主要来自于原料和添加剂，如PVC等； 3、多数塑料易带静电，易造成表面污染和操作困难； 4、环境保护问题：包装废弃物的回收和处理,塑料用于食品包装存在的缺点：,6,7,一、塑料的组成、分类和主要包装性能指标,塑料是以高分子聚合物-树脂为基本成分，在加入一些改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料。 塑料=树脂+添加剂 其中树脂是最主要的组分，也是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。,8,（一）高分子聚合物塑料的基本知识,1、高分子聚合物的基本概念,分子质量大、 分子所含原子数多、 分子长度长。

3、高分子聚合物具有一系列低分子化合物所不具有的特殊性能，如化学惰性、难溶、强韧性好等。,9,2、高分子聚合物大分子的结构及构象,（1）大分子之间的作用力,主价力：原子之间共价键的作用,次价力：分子之间的作用力，如氢键力、范德华力,10,（2）大分子形状,线型大分子：线型结构，其高聚物具有较好的弹性和塑性，在某些溶剂中溶胀或熔解，升温时易于流动，如热塑性塑料：PE、PP,体型大分子：网状结构，其高聚物硬而脆、不溶不熔，如一些热固性塑料,11,高分子聚合物大分子链中的C-C单键可以绕着它邻近的键按一定键角绕轴旋转，这称为内旋转。,（3）高聚物构象,12,3、高分子聚合物大分子间的结合及聚集态,高分子

4、聚合物的大分子聚集态: 无定型聚合物(非晶态结构) 结晶型聚合物,结晶度对塑料特性的影响： 结晶度越大，分子间作用力越大，则聚合物的熔点、密度、强度、刚性、硬度越高，耐热性、化学稳定性越好，弹性、伸长率、耐冲击性越差。,13,4、高分子聚合物的物态及其相应性能,高分子聚合物在不同温度下分别呈现为玻璃态、高弹态、黏流态,（1）线型无定型高分子聚合物,使用温度：Tg以下； 加工温度：Tm-Td,14,（2）线型结晶型高分子聚合物,只有结晶态和粘流态。 加工温度：Tm以上； 使用温度：Tm以下。,（3）体型高分子聚合物,没有高弹态和粘流态，受热后仍保持坚硬，当加热达到一定高温时聚合物分解。,15,树

5、脂在塑料中约占40100%。目前塑料中所用树脂基本上是人工合成的高分子聚合物。,1、聚合物树脂,按合成方法可分为: （1）加聚树脂：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯树脂等; （2）缩聚树脂：酚醛、环氧、氨基树脂等。,（二）塑料的组成,16,填充剂 增塑剂 稳定剂 着色剂 润滑剂 发泡剂 抗静电剂,2、塑料中常用的添加剂,17,（1）填充剂 常用填充剂：木粉、滑石粉、陶土等。 作用：为改善塑料制品的耐热性、硬度、耐化学性、降低成本。,2、塑料中常用的添加剂,18,（2）增塑剂,常用增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯（DBP），邻苯二甲酸二辛酯（DOP），环氧大豆油，磷酸三甲苯酯,癸二酸二辛酯，氯化石蜡等。 作用：

6、增加塑料的可塑性，改善在成型加工时树脂的流动性，并使制品具有柔韧性。主要用于PVC中。 危害：国外在上世纪九十年代中期就开始对DOP等邻苯二甲酸酯类在医用材料、食品包装等方面进行限制，其主要原因是其对人体有危害，比如有致癌性、容易造成内分泌紊乱、对生殖毒性较大等。,19,（3）稳定剂,稳定剂是能够抑制光，热，氧，中金属离子等因素对塑料制品产生老化，而增加其稳定性，延长其使用寿命的物质。主要用于聚氯乙烯、氯乙烯类共聚物。 危害：有机锡稳定剂与PVC分子中的不稳定原子形成配位体，而且在配位体中有机锡的羧酸酯基与不稳定的氯原子置换，使PVC保持稳定，同时产生有机锡氯化物。该化合物的毒性远远高于有机锡

7、稳定剂本身。这些有机锡氯化物在高温下也会挥发出来，给现场操作人员带来危害。,20,（4）着色剂,分类：无机着色剂和有机着色剂 常用着色剂：钛白粉、锌钡白、镉黄、氧化铬绿、联苯胺黄等 作用：改变塑料等合成材料固有的颜色，使制品美观，提高产品价值，屏蔽紫外线。 危害：含有一些重金属,21,（5）润滑剂：塑料制品成型加工时易脱模，同时使制品表面光亮美观。 （6）固化剂：用于热固性塑料，使其耐热、坚硬。 （7）其他添加剂：发泡剂、抗静电剂、阻燃剂等。,22,热塑性塑料主要是加聚树脂为基料，加入少量添加剂而构成。 优点：受热易软化，冷却即变硬，加热冷却可重复多次，其基本性能不变。成型加工简单，包装性能良

8、好，废料可回收再成型； 缺点：刚硬性低，耐热性不高。,（三）塑料的分类,1、热塑性塑料（thermoplastic),23,热固性塑料主要以缩降树脂为基料，在加入填料、固化剂及其他添加剂而构成。在一定温度下经一定时间固化，再次受热，只能分解，不能软化，因此不能反复塑制成型。 优点：耐热性好、刚硬、不熔等 缺点：较脆且不能反复成型。,2、热固性塑料(thermosetting plastic),24,（四）塑料材料主要包装性能指标,1、主要保护性能及其指标,阻透性 机械力学性能 稳定性,25,（1）阻透性：,主要包括对水分、水蒸气、气体、光线的阻隔性能。 透气度(Qg)与透气系数(Pg) 透湿度

9、(Qv)与透湿系数(Pv) 透水度(Qw)与透水系数(Pw) 透光度(T),26,在外力作用下的材料表现出抵抗外力而不发生变形和破坏的性能。 刚性：材料具有抵抗外力作用而不发生 弹性变形的性能称为刚性。 抗张强度、抗压强度、抗弯强度： 材料在拉、压、弯力缓慢作用下不破坏时，单位受力截面所能承受的最大力分别为材料的抗张、抗压、抗弯强度。,（2）机械性能：,27,爆破强度： 使塑料薄膜袋破裂所施加的最小内压应力。 撕裂强度： 材料沿缺口连续撕裂破坏的性能。 戳刺强度： 材料被尖锐物刺破所需的最小力。,28,材料抵抗环境因素（温度、介质、光等）的影响而保持其原有性能的能力。 主要包括: 耐高低温性:

10、 温度升高，塑料材料的强度刚性明显降低，（耐高温性能用温度为指标来表示）。 温度降低，会使塑料的塑性和韧性下降而变脆（耐低温性用脆化温度表示）。,（3）稳定性,29,耐化学性 指塑料在化学介质中的耐受程度，主要是塑料在介质中经一定时间后的质量、体积、强度、色泽等的变化情况。 抗老化性 指塑料在加工、贮存、使用过程中受到光、热、氧、水、生物等外界因素作用下，保持其化学结构和原有性能而不破坏的能力。,30,（1）无毒性 塑料由于其成分组成、材料制造、成型加工以及与之相接触的食品之间的相互关系等原因，存在着有毒物的溶出和对食品的污染问题。 （2）抗生物侵入性 虫害侵害率 虫害入侵率,2、卫生安全性,

11、31,（1）包装制品成型加工性 表示其成型性好坏的主要指标： 熔融系数（MI） 成型温度及温度范围 成型压力（MPa） 塑料热成型时的流动性 成型收缩力,3、加工工艺性及主要性能指标,32,（2）包装操作工艺性 （1）机械性能 包装强度、刚性等； （2）热封性能 包括热封温度、封合压力、热封强度等。 （3）印刷适应性 印刷油墨与塑料的相容性，印刷精度、清晰度，印刷层耐磨性等。,33,二、 食品包装常用的塑料树脂,34,主要组成成分是聚乙烯树脂，加少量的润滑剂、抗老化剂等添加剂。 聚乙烯是无臭、无毒、外观呈乳白色的蜡状固体。比重 0.910.97。 其分子结构式： -CH2-CH2-n,（一）聚

12、乙烯（PE）和聚丙烯（PP）,1、聚乙烯（PE）,35,1）阻透性：阻水、阻湿性能好，但阻气和阻有机蒸汽性能差； 2）具有良好的化学稳定性：常温下与与一般酸、碱不起作用，但耐油性差。 3）机械性能：有一定的抗拉强度和撕裂强度，柔韧性好。 4）耐高低温性： 耐低温性很好，能适应食品冷藏冷冻需要；耐高温性能差，不能随食品蒸煮。,（1）主要包装特性,36,5）光学性能：光泽度、透明度不高； 6）成型加工性：成型方便； 7）热封性：热封性能好 8）印刷性：印刷性能差，非极性物质，需改善其印刷性。 9）卫生安全性：无毒，可直接接触食品。,主要包装特性,37,38,1）高压低密度聚乙烯（LDPE） 在高压

13、和较高温度条件下聚合的聚乙烯，密度较低，为0.910.94g/cm。 阻气阻油性差，机械强度也低，但延伸性、抗撕裂性、耐冲击性好，透明性高，热封性好。 主要是制成薄膜，用于包装要求较低的食品。透气性好，用于生鲜果蔬的保鲜包装。,（2）聚乙烯的主要品种,39,2）低压高密度聚乙烯（HDPE） 密度0.940.96g/cm。由于密度高，其阻隔性和强度较高。但柔韧性、透明性、热成型加工性有所降低。 可制成瓶罐容器和重包装薄膜袋。 3）线性低密度聚乙烯（LLDPE） 其伸长率和耐穿刺性是各种聚乙烯中最好的，主要制成薄膜材料用于包装肉类、冷冻食品和奶制品。,40,2、聚丙烯（PP）,主要成分是聚丙烯树脂

14、，密度为0.900.91g/cm，是目前最轻的食品包装用塑料 （1）主要包装特性： 1）阻隔性能优于PE，但因分子无极性，阻气性较差； 2）化学稳定性良好，对酸碱盐及许多溶剂具稳定性； 3）机械性能较好，强度、硬度、刚性高于PE；,41,4）耐高温优良，可在100120度长期使用。耐低温性比PE差，-17度性能变脆。 5）光泽度高，透明度高； 6）热封性比PE差，但比其它塑料要好； 7）印刷性差，印刷前须经处理； 8）成型加工性能良好； 9）卫生安全性高于PE。,42,聚丙烯主要制成薄膜材料包装食品，可替代玻璃纸（PT），耐水、阻湿比PT好，透明度，光泽性、耐撕裂性不低于PT，但印刷性比其差，

15、但成本可低40%。且可用作糖果、点心的扭结包装。 聚丙烯薄膜经定向拉伸处理（OPP）后比普通薄膜（CPP）各种性能都有明显提高，尤其是双向拉伸薄膜（BOPP）。 PP可制成热收缩薄膜，用于食品热收缩包装；也可制成瓶罐容器及捆扎绳、带等。,（2）主要用途,43,（二）聚苯乙烯（PS）和K-树脂,聚苯乙烯由苯乙烯单体加聚合成的。 （1）性能特点： 1）阻湿、阻气性能差，阻湿性低于PE； 2）耐一般酸、碱、盐、有机酸、低级醇； 3）机械性能好，具有较高刚硬性能，但脆性大；,1、聚苯乙烯（PS）,44,4）光学性能优良，透明度高，光泽性好； 5）耐热性能不高（60-80），耐低温性能好； 6）粘流化温

16、度低，易成型加工； 7）无味、无毒、无臭、不易长霉、卫生安全性好。,（2）主要用途,主要制成食品盒、水果盘、小餐具、冷饮杯； 聚苯乙烯得发泡制品可用作保温及缓冲包装材料。,45,2、K-树脂,K树脂是一种具有良好抗冲击性能的聚苯乙烯类透明树脂，由丁二烯和苯乙烯共聚而成。 具有高透明和冲击性，用于制造各种包装容器，如盒、杯、罐等。 K树脂无毒卫生，可直接与食品接触，尤其是辐照食品包装应用前景看好。,46,（三）聚氯乙烯（PVC）和聚偏二氯乙烯（PVDC）,聚氯乙烯塑料由聚氯乙烯树脂为主在加入增塑剂、稳定剂等添加剂组成。 （1）包装特性： 1）阻气、阻油性优于PE。阻湿性不如PE。 硬质PVC阻透性优于软质PVC；,1、聚氯乙烯塑料（PVC）,47,2）化学稳定性优良； 3）机械性能好，硬质PVC有很好的拉伸性和刚硬性，软质PVC抗拉强度相对低，但柔韧性和撕裂强度相对PE较高； 4）耐高、低温性不佳，一般使用温度（-1555）；,48,5）着色性、印刷性和热封性较好； 6）透光性、光泽度比PE更好； 7）卫生安全性：聚氯乙烯树脂本身是一种无毒