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饮料用塑料包装的种类及特点?

饮料用塑料包装的种类及特点?

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2019-02-02

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    近50年来,合成材料的迅速发展,取代了大量的天然材料。由于合成材料有着卓越的性能,因而在包装领域被大量应用,各种塑料薄膜、塑料容器及复合材料更在饮料包装中大显身手。  塑料包装材料的卓越性能塑料是以合成树脂为主要原料,添加稳定剂、着色剂、润滑剂以及增塑剂等组分而得到的合成材料。
    塑料包装材料最大的特点,是可以通过人工的方法很方便地调节材料性能,以满足各种不同的需要,即防潮、隔氧、蔽光、保香等功效;还可以制成复合薄膜及多层塑料瓶,质轻、不易破损,又有利于运输及携带。
  塑料包装材料透明、光洁及平滑,易于印刷和造型装潢,可美化商品外观,提高商品陈列性能。    用于饮料包装的塑料种类及特点除有毒性杂质的塑料外,几乎所有塑料都可用于饮料食品包装,但用量最大的是价格低廉的聚烯烃。
  常用的塑料种类有:聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚偏二氯乙烯及聚碳酸酯。  聚乙烯(PE)PE是世界上产量最大的合成树脂,也是消耗量最大的塑料包装材料,约占塑料包装材料的30%。    1933年美国ICI公司采用高压法研制出聚乙烯。
  20世纪40年代及50年代,美国和意大利相继发明了中压法及低压法生产聚乙烯的方法。到70年代已有数十种技术生产聚乙烯。聚乙烯产品大致可分为低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。
    密度是衡量结晶度的尺度,如果密度高,结晶度高,聚乙烯的水蒸气渗透率和油脂渗透率随之降低。但LDPE透明度较好,柔软、伸长率大,抗冲击性与耐低温性较HDPE为优,在各类包装中用量仍较大,但作为食品包装材料其缺点较明显。
  高密度聚乙烯(HDPE)的分子结构主要为线型,支链很少,所以又叫线型聚乙烯,它具有较高的结晶度,允许较高的使用温度,其硬度、气密性、机械程度、耐化学药品性能都较好。  所以大量采用吹塑成型制成瓶子等中空容器。
  由于它具有较高的耐油脂性能,广泛用于盛装牛奶、牛奶制品,包装天然果汁和果酱之类的食品。不过HDPE的保香性差,所装食品饮料不宜久藏。  为了改善聚乙烯的保香性能,利用它具有热封性能好的特点,可将其作为复合薄膜的内层材料。
  二层复合材料如PC/PE、AL(铝箔)/PE;三层复合材料如PET/OPP/PE、PET/PVDC/PE、PET/AL/PE等,已大量应用于饮料粉包装,美国采用玻璃纸/黏合剂/PE的复合瓶专盛柠檬汁。
    欧洲利用HDPE和Lamipct(一种以95%皂化的聚醋酸乙烯酯为基础的材料)进行三层复合。后一种材料位于层压物中间。HDPE提供了坚硬性和耐冲击性,而Lamipct层具有对氧的隔绝性和防止香精的逸散性。
  由此复合物制成的瓶称为Lamicon瓶,是典型的果汁瓶。  聚氯乙烯(PVC)聚氯乙烯由无色液态氯乙烯单体(简写成VCN)在压力容器中聚合,所得树脂为白色的流动自如的粉末。  氯乙烯中含氯量约占56%,这些氯来自食盐,因此聚氯乙烯树脂不受石油和天然气价格飞涨的影响。
  聚氯乙烯树脂可以通过配制,获得各种性能和满足不同特殊需要的材料。  PVC塑料大致可分为硬制品、软制品和糊状制品三类。硬制品增塑剂一般少于5%,软制品中增塑剂多达20%以上。  PVC在包装工业中被称为多用途聚合物,它具有良好的空气、湿气阻隔性和透明性。
  着色功能强,适应所有塑料成型加工。  硬质PVC因不含或很少含有增塑剂,其成品无增塑剂的异味,而且机械强度优良,质轻,化学性质稳定,所以制成的PVC容器广泛用于饮料包装。据资料介绍:用注拉吹法生产的PVC瓶无缝线,瓶壁厚薄均匀,可用于盛装含CO2的饮料如可口可乐及汽水等。
    目前我国采用挤出吹塑法生产的PVC瓶只适用于盛装果汁和矿泉水。  PVC材料的安全性一直是人们关注的问题。PVC瓶曾因氯乙烯致癌问题出现过产量一度下降的情况。但近年来经人们不懈努力,PVC中的氯乙烯含量已下降到卫生学上的允许水平。
  用于包装的PVC树脂中的氯乙烯含量不能高于1×10-6,即1kgPVC树脂只允许含1mg氯乙烯单体,用这种PVC树脂生产的瓶子包装饮料后,在食品中测不出氯乙烯单体。    聚丙烯(PP)聚丙烯是由丙烯聚合而成。
  丙烯主要来源于石油裂解产物。聚丙烯的相对密度较小,为聚氯乙烯的60%左右。所有聚丙烯薄膜是高结晶的结构,渗透性为聚乙烯的1/4~1/2,透明度高,光洁,加工性高。  PP广泛用于制备纤维、成型制品,但主要是塑料薄膜。
  薄膜分双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)和未拉伸聚丙烯薄膜,前者是向纵横方向拉伸,使分子定向。  所以机械强度、耐寒性、光泽性都有提高,可与玻璃纸相媲美。目前,具有气密性、易热合性的聚丙烯的涂布薄膜及与其他薄膜、玻璃纸、纸、铝箔等复合的复合材料已大量生产,用PP复合材料制作的容器可用于饮料包装。
    各类PP都有一个带静电的共同特点,为解决这个问题,一般在薄膜上涂布防静电剂或者将防静电剂混炼于薄膜中。  在薄膜上涂布气密性好的聚偏二氯乙烯类树脂可提高PP的抗氧化性。
    聚酯(PET或PETP)聚酯通常是聚对苯二甲酸乙二醇酯的简称,实际上聚酯还是一大类主链含酯基的聚合物总称。最早的产品是苯二甲酸酐、甘油、干性油或其脂肪酸制成的醇酸树脂,它至今仍是涂料的主要品种。
  这种需要不饱和单体交联的聚酯常被称为不饱和聚酯。  在塑料工业中常称为聚酯。  PET是一种结晶性好,无色透明,极为坚韧的材料。有玻璃的外观,无臭、无味、无毒,相对密度为1.34(非晶态),易燃,燃烧时有蓝色边缘的黄色火焰,气密性良好。
    PET的膨胀系数小,成型收缩率低,仅0.2%,是聚烯烃的十分之一,较PVC和尼龙小,故制品的尺寸稳定。  机械强度堪称最佳,其扩张程度与铝相似,薄膜强度为聚乙烯的9倍、聚碳酸酯和尼龙的3倍,冲击强度是一般薄膜的3~5倍。
  而其薄膜又有防潮和保香性能。  由于聚酯具有上述优点,在以前已成为主要包装材料,但是聚酯薄膜价格较贵,热封困难,易带静电,所以单独使用极少,大多是用PVDC等热封性较好的树脂涂布或共同制成复合薄膜。
      聚酯复合薄膜品种很多,主要是PET/PE复合材料,用于液体食品、药品和咖啡等软包装。此外还有PET/纸/PE、PET/AL/PO(聚烯烃)、PET/ETA(乙烯乙酸乙烯酯)、PET/纸/AL/PO等。
    采用二轴延伸吹塑法的PET瓶,能充分发挥PET的特性,即具有良好的透明度,表面光泽较高,呈玻璃状外观,是代替玻璃瓶最合适的塑料瓶。  近年来PET瓶生产发展迅速,耐热PET瓶广泛应用于茶饮料、果汁饮料等需要热罐装的饮料。
    聚偏二氯乙烯(PVDC)1939年美国DOW化学公司发现了偏二氯乙烯与氯乙烯共聚物良好的性能,次年投产,商品名叫“Saran”,常译作“莎纶”。日本于1945年开始生产,并以“库拉纶”的商标投入市场,用于包装日本特有的鱼肉香肠。
    氯乙烯一偏二氯乙烯薄膜中含氯乙烯较少,约10%~20%,所以常简称聚偏二氯乙烯薄膜。  PVDC的特点是柔软而具有极低的透气、透水性能,可防止异味透过,保鲜、保香性能良好,适于长期保存食品,耐酸、碱、化学药品及耐油脂性能优良,具有良好的热收缩性,适合做密封包装,是较好的热收缩包装材料。
    这种薄膜在50℃以上收缩,在100℃有20%~60%的收缩率,只要在热水中浸泡5秒即可收紧包好。PVDC的缺点是太柔软,操作性能不良;结晶性强,易开裂穿孔,耐老化性差;其单体也有毒性。
  因此,用作食品包装要严格检查质量,目前由于价格较高,应用不广,主要用作涂布材料或制造复合材料。    PVDC常与纸、铝箔及其他塑料薄膜制成复合材料或PVDC涂布材料。采用溶剂粘合法可得到良好的结合。
  这些复合材料具有优良的防潮、隔氧、密封性能,也易于热封,适宜于包装含水食品。  玻璃纸涂以PVDC后,在日本称为K型玻璃(KT),再与PE复合的薄膜,称“FOP”,常用于包装橘汁。  此外涂布在尼龙上与PE复合,涂布在聚酯上与KPE复合都是用于包装饮料的材料。
  美国MilprintInC生产的涂PVDC玻璃纸/聚乙烯挤出复合层/聚乙烯薄膜的复合材料。用于包装冰冻含汽饮料。  聚碳酸酯(PC)聚碳酸酯是拥有碳酸酯结构的树脂的总称。PC是无色透明,光洁美观的塑料,外观很像有机玻璃,3.2mm厚的片材透光率可达89%,折射率1.5869。
    由于PC无毒、无异味,阻止紫外线透过性能及防潮保香性能好,透气透湿率低,耐温范围广,在-180℃下不脆裂,在130℃环境下可长期使用,所以是一种理想的食品包装材料。  利用PC耐冲击、容易成型的特点,制造成瓶、罐及各种形态的容器,用于包装饮料、酒类、牛奶等流体物质。
    PC最大缺点是产生应力开裂。生产中除了选用高纯度原料,严格控制各种加工条件外,采用内应力小的树脂改性,如少量的聚烯烃、尼龙、聚酯等熔融共混,可显著改进抗应力开裂性、抗水性。
  

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