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包装工业中的塑料应用
| 发布日期：[2007-4-20] 共阅[7185]次 | 包装工业中的塑料应用
一、塑料包装材料在国民经济中的地位
塑料是塑料，橡胶，合成纤维三大合成高分子材料中应用量最大，应用面最广的一种材料，其应用面已深入到国民经济的各个领域，现在世界塑料年产量已逾1。6亿吨，然而，在各个不同领域中，对塑料制品的消费量，还存在着较大的差异，目前塑料制品应用最多的领域是包靶幸涤虢ㄖ 行业，其中包装塑料制品雄居首位，占塑料制品总量 ?0%，比塑料建材总量高出近十个百分点，较其他方面的应用更占有明显的优势。就包装材料而论，塑料包装材料已远远超过玻璃，金属，木材等传统的包装材料，仅次于纸制品而居第二位，就发展速度而论，塑料包装材料业已超过其他各种包装材料而居首位。不言而喻，塑料包装材料在整个国民经济中，具有十分重要的地位。然而塑料和其他传统的包装材料相比，毕竟还是一个应用于时间很短的后起之秀，它的许许多多潜在的优点尚待开发利用。作为一种新型材料，它在性能上的许多不足与局限，亦有待人们很好的认识，以便在使用中予以避免。因此，需要我们在从事塑料科研，生产与应用的同时，客观地对塑料包装材料进行介绍与评价，从而推动塑料包装材料的进一步发展。
二、塑料包装材料的主要品种
各种商品所使用的包装材料，通常多半均为一次性使用，当商品从生产单位流通到消费者手中或者到商品开封使用后，包装材料即完成了它的使命，作为废弃材料回收或者处置。因此，对于包装材料，一是要求其性能要好，要能适应保护，宣传商品的需要，二是要求其成本要尽可能地低，在当今塑料中的所谓通用塑料，如聚乙烯与聚丙烯，它们具有性能优良，生产量大，价格低廉等共同特点，是塑料包装材料的首选物料；其次是生产规模较大，性能更佳，但价格较高的通用型工程塑料，如热塑性聚酯。至于价格昂贵的特种工程塑料，虽然在某些性能上具有独到的优点，但由于经济上的原因，一般不作包装材料用。
<1> 通用塑料
通用塑料中的热塑性塑料具有性能均衡，成型加工方便，回料及废弃物料回炉方便，制品价格较低等优点，大量用于塑料包装材料。主要品种如：聚乙烯及乙烯共聚物，这类塑料包括高密度聚乙烯，低密度聚乙烯，线型低密度聚乙烯，乙烯，乙酸乙烯共聚物等。
聚乙烯类塑料是典型的聚烯烃类化合物，无毒，无臭，无味，卫生性能可靠，耐酸，碱，盐及多种化学物质， 性能稳定；物理及力学性能均衡，防湿防潮性突出，其成型加工性能特伏，可方便地制成板材，薄膜，容器，扁丝等各种包装用塑料制品，而且价格低廉，因此在
包装中的应用极为广泛，作为包装材料，其主要缺点是阻氧性较差。
在几种聚乙烯中，高密度聚乙烯是聚乙烯中力学强度最好的品种，对水蒸气的阻隔能力是各种塑料中最好的一种，但在几种聚乙烯中，它是柔软性和透明性最差的品种，当需要柔软及透明性佳的制品时，则应选用低密度聚乙烯，线型低密度聚乙烯的力学强度介于高密度聚乙烯与低密度聚乙烯之间，其最大优点是抗穿刺强度高，抗撕裂传播强度高，耐应力开裂性能也十分突出；此外，它的热封合性能亦优于高密度度聚乙烯和普通低密度聚乙烯，因此，它是薄膜用的一种良好的基材，其主要缺点之一是成型加工性能稍逊。
乙烯-乙酸乙烯共聚物也是包装中应用较多的一种乙烯类聚合物，其价格略高于聚乙烯，但在塑料中仍属比较便宜的品种，随着乙酸乙烯含量的增加，其耐寒性，柔软性，热封合性改善，透明性提高，但当乙酸乙烯含量超过10%时，则可能呈现酸味，不宜直接接触食品。
2， 聚丙烯及丙烯共聚物，聚丙烯和聚乙烯一样，是典型的聚烯烃类高聚物，因而有很多相似的性能，如化学稳定性好，无毒，无臭，无味，卫生性能可靠等，和聚乙烯相比，聚丙烯的主要优点是耐热性好，使用温度可达120度，因而以降丙烯为热封层的复合袋用于蒸煮灭菌。此外，聚丙烯的强度明显高于聚乙烯，聚丙烯性能上的最大缺陷之一是耐低温性能差，聚丙烯均聚物在0度已表面出较大的脆性，丙烯与少量乙烯的共聚物可以明显地改善聚丙烯的耐寒性，但耐热性亦相应下降。
作为包装材料使用，和聚乙烯十分相似，聚丙烯有良好的防湿，防潮性，但对氧气，二氧化碳，氮气等非极性气体的阻隔性较差，当商品需要隔氧贮存时，需采用所谓阻隔性包装材料包装，或者采用聚丙烯（聚乙烯）与阻隔性包装材料的复合制品为包装材料。
3．聚氯乙烯，它也是一种综合性能好，价格低的通用塑料，而且它的助剂多，可以通过对配方的调节，较大幅度也改变制品的性能，例如可以少加或不加增长塑剂，制得硬质聚氯乙烯制品。硬聚氯乙烯制品有良好的刚性并兼有较好的抗水防潮性能和阻隔氧气，二氧化碳以及氮气透过性能。其耐油性，透明性亦明显优于聚烯烃类塑料。但用于包装后的废弃物回收利用及焚绕处理均较为困难，回炉应用加工过程中比较容易分解，焚烧处理时，会产生危害环境的氯化氢之类的物质，且要消耗能量，因此，聚氯乙烯在包装方面的应用受到一定限制，且随着人们环保意识的不断提高，它在包装方面的应用，有逐步为其他塑料代替的趋势。
4，聚苯乙烯，聚苯乙烯具有易成停□咄该鳎□鬃派□扔诺悖□鄹褚嘞嗟钡土□□郾揭蚁┬源嗟娜钡阋欢ǔ潭壬舷拗屏怂□诎□傲煊蛑械挠τ茫□欢□□□Т蠓□忍岣咂涑寤髑慷龋□芍瞥尚阅苡帕嫉钠□墓┤瘸尚腿萜魇褂茫□郾揭蚁┚□□蚶□旒庸ぶ频玫哪て□□擅飨愿纳瓶钩寤餍阅堋6□S懈吲菁庸さ奶氐悖□芍票赋煞⑴菥郾揭蚁┢□模□强觳褪称啡萜鞯牧己没□模□郾揭蚁┓⑴菽K苤破罚□前□傲煊蜃畛S玫姆勒鸹撼宀牧稀?br> <2>工程塑料
在包装领域中，应用较多的工程塑料是热塑性聚酯与聚酰胺。这二种塑料有许多相似之处，最初它们均是合成纤维的原料而被研究和开发后，后来因强度高，易成型而步入塑料领域，成为工程塑料的主要品种之一，然后逐步用于包装基材。
热塑性聚酯与聚酰胺性能上的主要特点是耐油，耐高低温，阻隔氧气，二氧化碳及氮气等性能良好，无毒卫生性能也好，因此是阻隔性薄膜的常用基材，用它们制成的复合薄膜可用于蒸煮包装，真空包装，除氧包装等。作为复合薄膜基材，除上面的特性之外，尼龙的主要特点是抗穿刺性能特别突出，用于带骨食品等包装十分有利，但它比较容易受空气中水分的影响，在潮湿环境中，阻氧性下降。
特别值昨一提的是近来来随着热塑性酯生产技术的提高，生产规模的扩大，其价格有了明显的下降，同时由于人们环保意识的增强，废弃物容易通过物理或化学方法再循环，的热塑性聚酯制品，身价倍增，在中空容器以及薄膜制品方面，得到了飞速的发展。
在包装中应用的工作塑料除热塑性聚酯与聚酰胺之外，还有聚碳酸酯。聚碳酸酯的主要特点是耐高温，高透明度，高强度，特别适用于可回收利用（重复灌装）的中空容器。目前实用化的产品主要是奶瓶及25L的净化水用桶。由于价位较高 ，其他应用尚不多见。
<3>其他较常见的包装用塑料
值得一提的包装用塑料还有聚偏二氯乙烯（PVDC），乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH），高丙烯腈树脂（PAN）以及聚乙烯醇（PVA）等，这些塑料均以对氧，二氧化碳以及氮气等非极性气体的高阻隔性而著称。此外，它们的另一特性是耐油性比较突出。
除上述特点之外，聚偏二氯乙烯还具有高度防湿防潮性，是一种食品类商品的极为理想的包装材料，而且可以采用聚偏二氯乙烯的溶液或者乳液，在薄膜（或中空容器表面）形成极薄的防护层，即能发挥明显的阻氧防潮效果。困此，尽管聚偏二氯乙烯有价格较贵，成型加工比较困难，废弃物焚烧处理会产生氯化氢等有害物质缺点，但目前聚偏二氯乙烯在包装方面的应用仍相当普遍。
乙烯-乙烯醇共聚物是阻隔性最佳的塑料之一，而且还是高阻隔性塑料中，成型最好的品种，加之，废弃物焚烧时不会产生危害环境的有毒物质，因此，被普遍认为是颇具发展前景的优良的塑料包装材料。但因价格昂贵，应用受到较大的限制。目前仅用于高档的复合瓶，多层复合薄膜及复合片材的阻隔层。
高丙烯腈树脂及聚乙烯醇均因为成型加工困难，推广应用受到限制，使用不多，高丙烯腈树脂可用于制造阻隔性能良好的双向拉伸瓶，而聚乙烯醇则主要用于制造薄膜类塑料包装材料。聚乙烯醇双向拉伸薄膜主要用于高阻隔性复合薄膜的基材；非拉伸聚乙烯醇薄膜则主要用于单膜制袋，作服装的高级包装袋使用，可提供高透明性，高光泽性以及鲜明而牢固的印刷图案，此外，它还具有优良的抗静电性，没有普通塑料薄膜袋因静电而吸尘的通病，使得所包装的商品具有极佳的展示效果。
三、塑料包装材料的主要形态
1， 塑料薄膜
塑料薄膜通常指厚度0。25mm以下的平整而柔软的塑料制品
塑料薄膜是塑料包装材料中使用最为广泛的一个品种，其品种繁多，除普通塑料包装袋用的塑料薄膜之外，还有许多专用品种，如液体包装薄膜，收缩薄膜，缠绕膜，冰箱保鲜膜，果蔬保鲜膜，表面保护膜，扭结膜等，塑料薄膜主要用于制备各种包装袋。此外，比较常见的还有缠绕包装，扭结包装，表面保护等一些包装形式。
2．塑料容器
容器是可以与塑料薄膜相提并论的广泛应用的另一大类塑料包装材料。塑料容器中空容器，周转箱，杯，盘等
（1） 中空容器，它主要用于包装液态物质，有时也用于包装一些固态物质，其中，典型的代表性产品是吹塑容器与滚塑容器，最小的塑料中空容器的容积仅几ml。而特大型滚塑容器可达几十M3，使用最多的塑料中空容器是容量为几百毫升的塑料瓶。
（2） 周转箱，是用于商品或生产过程中的零部件贮运，周转的箱式容器，与一般塑料包装材料不同。周转箱一般均多次重复使用，而百一次性使用。
（3） 热成型杯盘之类的容器。这类小型容器由片材经热成型而制得，其特点是厚度比较均匀，制造方便，成本低廉，是食品常用的包装材料。
3．纺织袋
塑料纺织袋是塑料包装材料中的中一重要品种，起初它是作为麻袋的代用品而开发应用的，现在其应用范围已远超出了麻袋的代用品，纺织袋主要用于包装固态商品，如水泥，粮品，盐以及多种化工原料。
塑料纺织袋常带有塑料涂布层或者与内衬袋配合使用，以获得良好的防潮效果。塑料纺织袋最常的规格是10~25kg容量的中，小型包装袋。此外还有可容纳500~1000kg物料的集装袋。这种大型集装袋已在化工物资及羊毛等商品的包装中得到广泛应用。
塑料纺织袋主要采用聚珍烯制得，此外也有采用高密度聚乙烯或线型低密度聚乙烯为原料的产品。过去塑料纺织袋所固有的易光老化及堆码时易打滑的两大缺点，已可通过配入紫外线吸收剂以及与纸线复合而得到克服，使用效果明显改善。
4．泡沫塑料及其他塑料包装材料
泡沫塑料制品是塑料制品的一个重要分支，其性能上的主要特点是减震，防震与隔热保温的效果十分显著，泡沫塑料制品在包装方面的应用除上述发泡周转达箱之外，还应用于各种家电电器，电工仪表以及化学试剂等商品的防震包装，制品的形态有箱，盒，衬垫块，等。
塑料包装材料的品种繁多，真可谓不胜枚举，比较重要的还可以举出塑料打包带，结扎绳，塑料网等，
四、塑料包装材料与其他包装材料间的抗争
塑料包装材料以其他传统包装材料无可以拟的速度不断向前发展，主要有如下几个方面原由：（1）塑料包装材料性能优越，品种繁多，可很好地适应商品包装上的多种需求，如肉类食品，要使用阻隔氧气性能优越的包装材料，以防止大气中的氧气与之接触，从而防止其氧化变质并抑制微生物的繁殖，延长保质期。选用阻隔性塑料薄膜袋或容器作为包装材料，可满足此要求，新鲜的果蔬类商品，在贮运及销售过程中，处于新陈代谢状态，可根据果蔬的具体情况，选择所需要的有适度透气性的塑料薄膜袋来进行包装。
（2）塑料成型性能优良，可以通过多种成型方法制成各式各样的，适合于特定包装使用的塑料制品，供各行各业的厂家以及水产，农业，畜牧业，等有关部门的选用。
（3）塑料包装用的各种塑料，绝大多数均能大规模工业化生产，因而供应充足，成本亦较为低廉。
（4）塑料包装材料用塑料，基本上全部为热塑性塑料，由于具热塑性，使用后的废弃包装物可以回炉使用，有利于节约物资资源，降低包装成本关适应环保要求
（5）在用树脂制成塑料制品的生产过程中，对环境的污染较小，或者对环境完全没有污染，并且在生产中，耗费的能量亦较小，这也是它的一个明显的优点。
由于塑料的包装材料的从多优点的存在，促进了塑料包装材料的开发应用，从而也为生产的发展及人们生活水平面的提高起到了极大的促进作用。然而，塑料包装材料的大量应用也纵们带来了一个始料未及的问题，那就是塑料性能相当稳定，其废弃不易在自然界中自选分解而回归自然。由于在一个相当长的时期内，人们环境意识还比较薄弱，使得大量废弃塑料包装材料流入自然中，日积月累，形成了对环境的沉重负担，对环境保护工作，产生了严重的负面影响，因而带来了一些对塑料包装材料的责难，甚至提出了限用禁用等主张，在一段时间里，一个：以纸代塑，的呼声尤为突出。实际上，这种讲法是十分片面的，也是行不通的。首先是性能上的不可取代性，纸品有刚性好，避光性强，卫生性好，等，但防潮性差，对油及气体的阻隔气体的透过的性能差，而塑料包装材料具有优良的防潮，耐油性，较好的阻隔气体的功能，不易分解，因此，二种材料配合使用的场合颇多。且纸以木材为主要原料，无限制的发展纸质包装材料，大量砍代森林，会造成对自然环境的严重破坏，影响生态平衡，因此以纸代塑是完全站不住脚的。综上所述，我们认为，作为现代科技成果的一种新型材料，塑料包装材料是一种性能优越，成型，使用方便，成本低廉的优质包装材料，它具有其他传统包装材料所不具备的许多优点，在使用中的一些问题，将随着人们认识程度的深化及科学技术的不断发展而不断得以克服，从而在新的高度上得到更大的发展。在塑料包装材料和传统的包装材料之间，在一些具体应用中，可能会有相互转换，相互替代的情况，在一个相当长的时期内，还会存在一个相互并存，互为补充的局面。
五、塑料包装材料的发展趋势
塑料包装的材料的发展趋势大体上可归纳为提高使用功能，降低生产成本以及适应环境保护要求等几个方面
1． 提高塑料包装材料的使用功能
在提高塑料包装材料的使用功能方面，人们做了大量工作，其中包括提高通用包装材料的性能和开发功能性包装材料等工作，并取得了可喜的成果，这些成果的推广应用，不仅改善对唐返谋；ば裕□□叶杂诮档桶□俺杀荆□蛘咤纳扑芰习□安牧隙曰肪潮；さ氖视π酝□□嘟□□□□□男Ч□?br> 在提高通用塑料性能方面，采用茂金属化合物类催化剂，可以大幅度提高聚乙烯的强度，从而可以将聚乙烯薄膜做得更薄，并达到原来较厚的聚乙烯薄膜的使用效果，从而节约聚乙烯物料的耗用量，起到降低包装成本，减少废弃塑料包装材料量，减轻环保压力的多重功效，在塑料制品生产技术方面也做了许多工作，其中PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）瓶通过成型工艺的改进，大大提高了耐热性，使最高灌温度由不超过60度提高到85度左右，提高了PET瓶的应用领域。
在改善通用塑料包装材料使用功能的同时，一批具有新型功能的塑料包装材料也已崭露头角。如英国CMB公司开发了一种除氧容器，当氧进入容器壁中时，容光焕发器与氧发生化学反应而将氧消耗掉，防止氧与容器物接触，而保护它名受氧的作用。
无独有偶，PharmaCal公司也开了一种反应型塑料包装材料，他们将酶加入到塑料中，据称可除去牛奶中的胆固醇，还能除去液态食品中的氧。
具有一系列优异特性的含氧化硅涂层的塑料薄膜更是倍受人们的关注，这种薄膜的主要特点是具有高透明性和对水蒸气及氧气的高阻隔性，透微波，所包装的物质可直接进微波炉中加热；使用后的废弃物易回收处理，不会对环境造成负担等。因此，尽管该产品尚处于开发应用初始阶段，还存在着价格昂贵以及涂层性脆，运输过程中阻隔性损失较大等问题，但目前众多公司十分看好这一领域，纷纷加盟含氧化硅涂层的塑料包装材料的研究。
美国Flex产品公司使用电子束积附技术，将氧化硅涂布鞋到PET，OPP薄膜上，涂布厚度为0.1μm.，该公司的氧化硅涂布鞋薄膜称为Transpak,除具有高度透明性之外，还能透过微波，并且对水蒸气及氧化均有高度的阻隔性。
美国的Eastapac公司，采用等离子增强化学蒸气积附工艺，将氧化硅涂布到PET薄膜及瓶上，商品名为QLF，瓶上涂膜层厚为0。02~0。03μm.阻氧性较变通PET瓶可提高4倍。
日本东京凸版印刷公司采用真空积附法，生产涂布鞋氧化硅涂层的PET薄膜。日本的东洋油墨公司也采用真空积附法生产含氧化硅涂布层的薄膜类产品。
如果在降低成本方面取得重大突破，估计在塑料薄膜及塑料瓶上涂布氧化硅的产品将在包装中得到广泛的应用。
2．降低塑料包装材料的生产成本
降低塑料包装材料的生产成本，是提高其竞争能力的重要措施，主要途径：1采用优质材料。在确保使用功能的前提下，减少原料单耗；2提高塑料包装材料的生产技术水平，降低生产费用。
在应用优质新型材料方面，采用强度高的LLDPE代替LDPE生产塑料包装薄膜。曾在塑料界引起一次较大的变革。预期近期内，将掀起一次以茂金属催化剂生产的新型聚乙烯和聚丙烯，代替传统聚乙烯，聚丙烯生产塑料包装材料的热潮，并给塑料制品生产厂及应用单位带来经济上的实惠。
在提高塑料包装材料生产技术，降低生产费用方面，开发与应用，为大规模生产装置的投产奠定了坚实的基础，塑料制品生产装置的大型化，无论对于降低产品能耗或劳动力耗用量均创造了十分有利的条件，因此，塑料薄膜，片材等生产装置的大型化已成为一种十分明显的趋。近年来，中国国内已相继建立了一些万吨级BOPP生产线，估计生产装置大型化的这种趋势将进一步扩大。
3，适应环境保护要求
塑料包装材料的广泛应用，在促进工农业生产，满足人民生活需要上均起到了积极的作用。然而由于过去人们环境意识不强，废弃塑料包装被乱抛乱扔，大量菜布于自然界中，一直被认为是塑料一大优点的稳定性好的特性却成了欲使塑料迅速分解，回归自然的一大障碍，大量塑料包装材料积存于自然界中，严重影响生态平衡，给人类生存环境造成极大危害之后，引起了各国广泛重视，对此，工业发达国家提出了适应环境保护的所谓“三R-D”的主张，值得我们在今后发展塑料包装材料中作为借鉴。
“三R”即：
1.减少塑料包装材料的单耗，以减少废弃塑料包装材料的数量，减少可能进入自然界的污染源。例如塑料瓶的轻量化，塑料薄膜厚度薄型化以及改瓶装为袋装等，当然，减少单耗是在不降低包装的使用功能的前提下进行的。
2.重视塑料包装材料的重复使用工作，回收多次灌装使用的塑料瓶已成为人们开发研究的热点之一，例如可口可乐公司已开发成功并在乌拉圭开始使用可多次回收灌装用的PEN瓶。
3.做好塑料包装材料的回收利用，其中包括经物理处置，将废弃塑料包装材料经化学降解制造单体或其他化学产品的原料；或者通过焚烧处理回收能量等，达到化废为宝的目的。
“一D”即开发人们经常提到的降解型塑料，这类塑料在一定的条件下可以较快地降解而回归自然，而且在使用中仍能保持良好的物理及力学性能和化学稳定性，对商品起到良好的保护作用。从降解机理看，有生物型降解塑料和光降解型分解塑料。从制造方法分，有完全依靠生物产品加工制得的，有完全通过人工方法合成的新型高分子化合物，还有以现有塑料为基础，掺混降解型添加剂而成的渗混型降解塑料；其中以用微生物产品为原料的降解型塑料分解效果最好。例如英国ICI公司的BIOPOL已有300t/a的规模，可完全为微生物降解。该产品已实用化，但价格昂贵，应用上受到限制，仅用于香水包装某特殊领域。掺混型降解塑料，特别是生物降解型塑料，开发研究有较大的反复。80年代末和90年代初，在聚乙烯中加入淀粉类物质的生物降解型塑料曾名噪一时，后因降解效果欠佳而一度倍数受冷落。近年来仍有一些单位继续进行这方面的开发研究工作。中国国内不少单位亦取得了较大的进展，比较有代表性的有天津大学和四川联合大学的淀粉改性聚乙烯类生物降解型塑料，上海三林降解树脂公司开发的淀粉改性聚苯乙烯生物降解型塑料，中科院上海有机化学研究所研究的光降解塑料以及沧州塑料二厂开发研究的聚苯乙烯物生，光双降解型降解塑料等，并有商品进入塑料包装材料的市场，如果经过应用实践的考验能完全达到预期效果，对于塑料包装对环境的适应性，将起到积极的推动作用。
必须指出，塑料包装材料的可降解性，是提高塑料包装材料对环境保护的适应性的一条重要途径，但绝非唯一的途径。至少在一个相当长的历史时期，要开发出完全满足现有塑料包装材料各种性能上的要求的可降解塑料是不现实的，非降解型塑料包装材料的应用是长期的，甚至不可避免的。因此，在重视开发与推广应用可降解型塑料包装材料这一工作的同时，必须高度重视如何用好非降解型塑料的问题，可根据各种塑料包装材料的特点，通过减量化，反复多次使用以及回收利用等办法，把流入自然环境中的废弃塑料包装材料的数量减少到最低限度，这样才能在发展生产的同时，保护好人类的生存环境，造福于子孙后代。
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