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第三章 食品包装用塑料材料及其制品第一节 塑料的组成、分类和主要包装性能指标第二节 食品包装用塑料第三节 软塑包装材料第四节 塑料包装容器及制品塑料材料用于食品包装的优缺点优点：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；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。缺点：1、易带静电，因此已造成包装表面的污染和某些操作上的困难；2、某些塑料存在有毒物质的污染；3、包装废弃物的回收和处理目前还存在着较大的问题。第一节 塑料的组成、分类和主要包装性能指标一、塑料的组成塑料是以一种高分子聚合物-树脂为基本成分，再加入一些用来改善性能的各种添加剂制成的高分子材料。（一）、聚合物树脂树脂在塑料中约占4090%。目前塑料中所用树脂基本上是人工合成的高分子聚合物。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）、塑料中常用的添加剂1、填充剂：弥补树脂某些性能的不足，以改善塑料的使用性能。用量一般为2050%。碳酸钙、陶土、滑石粉、石棉、硫酸钙。2、增塑剂：提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。有机低分子物质（DOP）。3、稳定剂：是为提高树脂的抗老化性能。抗氧化剂、光稳定剂和热稳定剂。4、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。5、固化剂：用于热固性塑料，使其耐热、坚硬。6、其他添加剂：发泡剂、抗静电剂、着色剂、阻燃剂等。二、塑料的分类（一）热塑性塑料（thermoplastic）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，包装性能良好，废料可回收再成型。缺点：刚硬性低，耐热性不高。（二）热固性塑料(thermosetting plastic)热固性塑料主要以缩聚树脂为基料，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。三、塑料材料主要包装性能指标（一）主要保护性能及其指标 1、阻透性；2、机械性能；3、稳定性。1、阻透性：主要包括抗透光性、阻气、湿、水透过性能等。(1)透光度：%。(2)透气度与透气系数：1m2面积24h所透过气体量;单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的气体量。(3)透湿度与透湿系数：1m2面积24h所透过水蒸气量;单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的水蒸气质量。(4)透水度与透水系数：1m2面积24h所透过水分质量;单位时间单位压差下透过单位面积和厚度材料的水分质量。2、机械性能：在外力作用下，材料表现出抵抗外力而不发生变形和破坏的性能。（1）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。（2）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。（3）爆破强度：使塑料薄膜袋破裂所施加的最小内压应力。（4）冲击强度：材料抵抗冲击力作用而不破坏的性能。（5）撕裂强度：材料沿缺口连续撕裂破坏的性能。（6）戳刺强度：材料被尖锐物刺破所需的最小力。3、稳定性：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。主要包括耐高温性、耐低温性、耐油性、耐老化性等。（二） 卫生安全性1、无毒性 2、抗生物侵入性：虫害侵害率:平均周次虫害入侵率：昆虫个数/周。第二节 食品包装用塑料一、聚乙烯塑料（PE）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。（一）主要包装特性1、阻透性：阻水、阻湿性能好，但阻气和阻有机蒸汽性能差；2、化学稳定性：良好。常温下与一般酸、碱不起作用，在有机溶剂中不溶解，但可能膨胀，耐油性差。3、机械性能：有一定的抗拉强度和撕裂强度，柔韧性能良好。4、耐高、低温性：耐低温性很好，能适应食品冷藏冷冻需要；但因溶点低，耐高温性能差，不能随食品蒸煮。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：热封性能较好8、印刷性：印刷性能差，需改善其印刷性。9、卫生安全性：无毒，可直接接触食品。（二）聚乙烯的主要品种1、高压低密度聚乙烯（LDPE） 在高压和较高温度条件下聚合的聚乙烯，密度0.910.92,，阻气、阻油性、抗拉性低，但延伸性、抗撕裂性、耐冲击性好，透明性高。用于制成薄膜材料包装一般食品。2、中压中密度聚乙烯（MDPE） 密度0.920.94。3、低压高密度聚乙烯（HDPE） 密度0.940.96。由于密度高，其强度、阻气性提高。但柔韧性、透明性、热成型性有所降低，可制成瓶罐容器和重包装薄膜袋。4、线性低密度聚乙烯（LLDPE） 主要制成薄膜材料用于包装肉类、冷冻鸡和奶制品。二、聚丙烯塑料（PP）主要成分是聚丙烯树脂主要包装特性：阻透性能优于PE，但因分子无极性，阻气性较差；化学稳定性良好，对酸、碱、盐及许多溶剂具稳定性；机械性能好，强度、硬度、刚性高于PE；耐高温优良，可在100120长期使用。耐低温性比PE差，-17性能变脆；光泽度高，透明度高；热封性比PE差，但比其它塑料要好；印刷性差，印刷前须经处理；抗紫外光、抗老化性较差；卫生安全性高于PE。主要用途：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，透明性、耐撕裂性不低于PT，但印刷性比其差，但成本可低40%。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。三、聚苯乙烯塑料（PS）组成聚苯乙烯塑料的聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体加聚合成的。包装特性：阻湿、阻气性能差，阻湿性低于PE；耐一般酸、碱、盐、有机酸、低级醇；机械性能好，具有较高刚硬性能，但脆性大；光学性能优良，透明度高，光泽性好；耐热性能不高（60-80），耐低温性能好；粘流化温度低，易成型加工；无味、无毒、无臭、不易长霉、卫生安全性好。主要用途：主要制成食品盒、水果盘、小餐具、冷饮杯；聚苯乙烯的发泡制品可用作保温及缓冲包装材料。四、聚氯乙烯塑料（PVC）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。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；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（-15-55）；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聚合物，但单体氯乙烯有麻醉作用。应严格控制材料中氯乙烯单体残留量，要求成型制品在1ppm以下。PVC塑料中的稳定剂、增塑剂是另外的不安全因素；主要用途：软质PVC增塑剂含量大，卫生安全性差，一般不用于直接接触食品的包装。可制成弹性拉伸薄膜和热收缩薄膜，用于包装新鲜水果和蔬菜。硬质PVC安全性好，可用于矿泉水瓶、饮料瓶，及冰淇淋、果冻等的包装。五、聚偏二氯乙烯塑料（PVDC）聚偏二氯乙烯塑料由聚偏二氯乙烯和少量增塑剂、稳定剂等添加剂组成，商品名为赛纶。PVDC塑料主要制成薄膜材料用于食品包装。优点：1、具有对气、油和异臭极好的阻透性；2、化学稳定性很好，不易受酸、碱和普通有机溶剂的侵蚀；3、耐高、低温性能优良，用于需杀菌的食品和冷藏食品的包装；4、制成的收缩薄膜收缩率高，适合于香肠、熟食及肉制品的密封贴体包装；5、热封性能不佳，但有良好的自粘性和熔粘性；6、透明性、光泽性良好。缺点：1、耐高温稳定性差，且结晶率高，易使薄膜穿孔或产生小裂纹，薄膜成型加工困难，薄膜制品价格高；2、热封性差，封口强度不高，可采用结扎法封口；3、薄膜挺度低，对包装机械适应性差；4、由于使用稳定剂、增塑剂，有一定的安全性问题。主要用途：PVDC大量用于与其他材料复合构成复合膜。由于有良好的熔粘性，可做复合材料的粘结剂，或溶于溶剂后成涂料，涂敷在其它薄膜材料或容器的表面（K涂），使复合材料有更好的综合性能。六、聚酯塑料（PET）聚酯塑料是聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料，俗称涤纶。PET最先用于制成纤维及各种纺织品，在食品包装中用于制成薄膜或薄壁容器。PET具有优良的包装特性：1、具有优良的阻气、水、油及异味性；2、化学稳定性良好；3、具有其它塑料所不及的高韧性能。抗拉强度是PE的5-10倍，是Ny的3倍、甚至可与铝箔相匹敌。冲击强度高，是其它薄膜的35倍。还具有耐磨和耐折叠性；4、具有优良的耐高、低温性；5、光泽性好、透明性很高，可阻挡紫外光；6、由于熔点高，所以加工成型、热封较困难。印刷性较好；7、卫生安全性好。主要用途：1、透明薄膜抗油性好，用于含油及肉类熟食品；2、与其它材料复合如涂铝、涂PVDC等，用于冷冻包装和蒸煮杀菌；3、大量用PET制成容器包装饮料。聚乙烯醇塑料（PVA）乙烯-醋酸-乙烯共聚物塑料（EVA）聚酰胺塑料（PA）商品名为尼龙（Ny）七、热固性塑料 （一）酚醛塑料（PF）酚醛塑料由酚醛树脂及大量填料及其它添加剂构成。具有良好的强度和刚硬性能；一般为黑棕色；很高的热强度；化学稳定性好；（二）氨基塑料（UF）表面坚硬，耐刮伤，耐溶剂、稀酸的作用；无毒、无味、耐霉菌作用；易着色，色彩鲜艳光亮，价格便宜；用于食品包装容器盖。第三节 软塑包装材料软塑包装材料：指塑料的挠性包装材料，即单种塑料薄膜、或塑料与塑料的复合薄膜，又是指以塑料为主体，包含纸、玻璃纸或铝箔等其它挠性材料的复合材料。薄膜与板材的区分以厚度作标准：厚度小于0.25mm为薄膜；厚度大于0.25mm为板材。分类：单种塑料薄膜和复合薄膜。单种塑料薄膜又分为普通薄膜、拉伸薄膜、热收缩薄膜、弹性薄膜。一、常用食品包装薄膜1、普通塑料薄膜普通塑料薄膜是指未经拉伸处理的一类薄膜。食品包装常用的有PE、CPP、PS、PVC、PVDC、PVA、Ny、PET、EVA等热塑性塑料薄膜。2、定向拉伸塑料薄膜将普通塑料薄膜在其玻璃化温度至熔点的温度区域内，沿某一方向拉伸到原来长度的几倍，然后在张紧的情况下保持几秒钟，最后急速冷却至室温，处理后的薄膜称为定向拉伸塑料薄膜。单向拉伸塑料薄膜有OPP、OPS、OPET、OPVDC、ONy、OPE和双向拉伸塑料薄膜BOPP。3、热收缩塑料薄膜未经热处理定型的定向拉伸塑料薄膜。收缩性是热收缩薄膜的一个重要性能。由于塑料品种、拉伸条件和拉伸后定向分子的结晶化等因素影响，拉伸塑料膜有不同的收缩能力。有的收缩率可达30%-60%。常用的热收缩薄膜有：PE、PP、PS、PVC、PET、Ny、EVA等。4、弹性（拉伸）薄膜（elastic film）是一种具有特殊性能的薄膜，具有较大的延伸率而又有足够的强度，具有良好的拉伸弹性和弹性张力。二、复合软包装材料（一）复合软包装材料的特性和要求复合软包装材料是指有两种以上不同性质的挠性材料，通过一定技术组合而成的“结构化”多层材料。复合基材：纸、玻璃纸（PT）、铝箔及各种塑料薄膜或涂层LDPE、HDPE、EVA、PP、PVC、PVDC、PET、Ny等挠性材料。复合工艺：涂布法、层合法、共挤法。复合软包装材料的特性：1、改善了包装材料的综合性能；具有单一材料无法具备的高性能；2、扩大了适用范围，如深度冷冻包装，高温高压包装，阻气保香包装，充气包装，无菌包装等；3、可使印刷层处于中间，具有不污染内容物并起到保护和美化包装面的作用；4、使操作加工更简单化、合理化、高效化；5、提供主要性能的基材保护性能更好；6、包装小型化并使废弃物处理容易。用于食品包装的复合材料结构要求：内层无毒、无味、耐油、耐化学性好、有热封性和粘合性，常用的有PE、CPP、EVA等。外层要求具有光学性、印刷性好，耐磨、耐热，且具有强度和刚性，常用的有Ny、PET、PT、铝箔及纸等。中间层要求高阻隔性（如气体、香味、水蒸气、紫外线等），铝箔是最常用的一种。复合材料的表示方法：如典型结构：纸/PE/AL/PE最前面（左边）的为外层；外层纸主要提供强度和印刷性。最后面（右边）的为内层；内层PE主要提供热封性。中间的分别属中间层。中间层的PE为粘合层，AL主要提供阻隔性和刚性。（二）高温蒸煮袋用复合膜 高温蒸煮袋（petort pouch）是一类有特殊能高温要求的复合包装材料。高温蒸煮袋的复合薄膜有透明和半透明两种。外层采用PET、Ny等，内层CPP，中间层为PVDC，PVA，不透明复合薄膜中间层为铝箔。 高温蒸煮袋（petort pouch）是复合袋的典型产品，也称软罐头。具有耐高温蒸煮、耐压、高强度和高密封性。蒸煮袋有两层、三层、四层、五层常用结构。（1）两层蒸煮袋：PET/PE，Ny/PE只耐小于100的高温，保质期仅为36个月。（2）三层蒸煮袋：12微米PET/9微米AL/7.5微米改性PP复合袋结构。具有较好的阻隔性、印刷性、尺寸稳定性和耐高温性（100-12045分钟加热杀菌），保存期可达两年。（3）四层蒸煮袋：PET/AL/PET(Ny)/PP四层结构适合于120-130高温短时杀菌。第四节、塑料包装容器及制品一、塑料中空容器成型工艺主要指瓶、桶、管、罐等。成型工艺有：1、挤-吹工艺；2、注吹工艺；3、挤拉吹工艺；4、注拉吹工艺；5、多层共挤（注）-吹工艺。二、常用塑料中空容器主要有LDPE瓶和HDPE瓶两种。LDPE瓶的高透气性、渗油以及带静电是其主要缺点，但其水蒸气透过率较小，且成本也很低。HDPE瓶主要用于日用化学品如洗涤剂、洗发精等。1、PE（聚乙烯）瓶无！ 2、PVC（聚氯乙烯）瓶主要有普通PVC瓶和拉伸PVC瓶两种。PVC瓶价格低，透明性好，耐油，耐溶剂，具有一定的阻气性的特点。普通PVC瓶 常用于洗发剂等化妆品和食用油；拉伸PVC瓶 用于不含气饮料如矿泉水、果汁、茶饮料及日化品。3、PET（聚酯）瓶PET瓶是定向拉伸的最大品种，特点是透明、高强度、质轻、阻气保香性好、再循环利用性能好。主要用于含气饮料的包装，如可口可乐中PET瓶包装占80%以上。PET瓶不足的方面：阻隔二氧化碳气体还不充分（K涂PVDC可改善）；原料价格昂贵，设备投资较大。