商品與包裝(第三講)

1、第三章 包裝材料的選用 包裝材料是包裝工程的一個(gè)重要內(nèi)容，它主要研究用于包裝的紙、塑料、玻璃、金屬、木材、復(fù)合材料等包裝方面的適用性及其制品的成型技術(shù)，包括材料的結(jié)構(gòu)與性能，包裝制品的生產(chǎn)和加工，以及材料與制品質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互作用。為正確選擇商品包裝材料和制品成型技術(shù)打下基礎(chǔ)。1第三章 包裝材料的選用 本章主要就塑性包裝材料、紙、紙板、木材、和金屬等包裝材料就結(jié)構(gòu)分類(lèi)、組成、性能指標(biāo)、成型加工等進(jìn)行了敘述。同時(shí)就常用的包裝材料進(jìn)行了重點(diǎn)的論述，每種材料的性能進(jìn)行了適用性分析。最后對(duì)粘結(jié)劑和涂料的組成和分類(lèi)，常用粘結(jié)劑和常用涂料作了論述。通過(guò)以上知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，可以掌握材料的特性并在使

2、用時(shí)給予重要的指導(dǎo)。以便提高產(chǎn)品的包裝效果，進(jìn)而降低成本。23.1 塑料包裝材料 塑料是可塑造成型的材料，其主要成份是樹(shù)脂和添加劑。樹(shù)脂決定各類(lèi)塑料的物理和化學(xué)特性。樹(shù)脂是塑料的基本成份。就象水泥把沙子、石塊那樣的填料，粘結(jié)成永久性的固體一樣，塑料樹(shù)脂能把填料或者有機(jī)和無(wú)機(jī)物粘結(jié)成一定形狀的物品。塑料樹(shù)脂是由許多重復(fù)單元或鏈節(jié)組成的大分子、高分子，也稱(chēng)聚合物、高聚物。目前世界上生產(chǎn)的高分子化合物大多應(yīng)用于生產(chǎn)塑料 .33.1 塑料包裝材料 塑料作為包裝材料近期被廣泛地應(yīng)用，與紙、木材、金屬等包裝材料相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 透明度好，內(nèi)裝物可以看清。 (2) 具有一定的物理強(qiáng)度。(3) 防潮

3、、防水性能好。(4) 耐藥品、耐油脂性能好。(5) 耐熱、耐寒性能良好。(6) 耐污染，包裝物衛(wèi)生。(7) 適宜于各種氣候。43.1.1 塑料包裝材料的分類(lèi)3.1.1 塑料包裝材料的分類(lèi) 根據(jù)塑料包裝材料制品形態(tài)將其分為六大類(lèi)。(1) 塑料薄膜。它包括普通薄膜、定向拉伸薄膜、涂布薄膜、復(fù)合薄膜等。薄膜可定義為厚度小于0.025cm的軟質(zhì)塑料薄片材料。 (2) 中空容器（瓶、罐）類(lèi)。(3) 塑料箱，包括食品周轉(zhuǎn)箱。(4)編織袋。(5) 塑料袋，包括膠合袋、捆扎繩等。(6)泡沫塑料等。53.1.1 塑料包裝材料的分類(lèi) 塑料包裝材料按照機(jī)能分為： 運(yùn)輸包裝、貯藏包裝、集合包裝、保護(hù)包裝、銷(xiāo)售包裝；

4、按使用程度分為： 一次性包裝、再使用包裝（回收包裝）等 按包裝對(duì)象分為： 食品包裝、藥品包裝、紡織包裝、液體包裝、粉狀包裝、器械包裝、危險(xiǎn)品包裝等;3.1.1 塑料包裝材料的分類(lèi)63.1.2 塑料的組成與成型加工3.1.2 塑料的組成與成型加工3.1.2.1 塑料的組成 塑料是可塑造成型的材料，它是以合成樹(shù)脂為主要成份，加有其它添加劑，經(jīng)一定溫度、壓力、時(shí)間等塑制成型或制成薄膜。 樹(shù)脂是塑料中最主要的組分，起著膠粘劑的作用，能將塑料中的其他組分粘結(jié)成一個(gè)整體。雖然加入各類(lèi)添加劑改變塑料的性質(zhì)，但樹(shù)脂是決定塑料類(lèi)型、性能和用途的根本因素。 單一組分塑料中含有樹(shù)脂幾乎達(dá)100，在多組分塑料中，樹(shù)脂

5、的含量約為3070 。 73.1.2 塑料的組成與成型加工塑料組分中除了樹(shù)脂外，還有下列添加劑:填充劑 增塑劑 穩(wěn)定劑固化劑 著色劑 潤(rùn)滑劑 塑料中除上述組分外，有時(shí)根據(jù)特殊用途，在塑料中還加入發(fā)泡劑、防粘劑、增韌劑、抗靜電劑等。 所以，通常我們所指的塑料是由合成樹(shù)脂與添加劑等組分共同組成。反映各種添加劑與樹(shù)脂重量的比例關(guān)系稱(chēng)為配方，它是根據(jù)制品的用途，所需性能和成型要求，再結(jié)合各種組分的特性和來(lái)源來(lái)制訂的，合理的配方既能改善加工工藝條件，又能以較低的成本生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，因此配方要經(jīng)過(guò)多次反復(fù)實(shí)踐，才能不斷完善和提高 83.1.2 聚乙烯（PE-polyethylene） 聚乙烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)非常

6、簡(jiǎn)單，易被放入晶格中，所以其結(jié)晶度高。鏈支化干擾了它的結(jié)晶能力，導(dǎo)致每單位體積中的相對(duì)分子質(zhì)量減少，最終降低了密度。 高密度聚乙烯和低密度聚乙烯都是由乙烯加成聚合而成。高密度聚乙烯的聚合過(guò)程是在相對(duì)溫和的反應(yīng)條件下，使用催化劑來(lái)完成的。93.1.2 聚乙烯（PE-polyethylene）3.1.2.1 高密度聚乙烯(HDPE) HDPE約占美國(guó)包裝塑料的30%。HDPE具有成本低、易成型、性能優(yōu)良等特點(diǎn)，因此，廣泛用于塑料瓶的制作。 HDPE表面呈半透明狀，對(duì)透明度要求高的包裝不適合使用。但是， HDPE可以被涂上各種鮮亮的瓶子。使用HDPE有一個(gè)缺點(diǎn)是其環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性。 3.1.2.2 低

7、密度聚乙烯（LDPE） LDPE是最為廣泛使用的包裝聚合物。它占全美包裝用塑料使用量的1/3。它的結(jié)晶度較低，是一種比HDPE更柔軟的材料，不適于制作瓶子，但是可用于制作薄膜和包裝袋。 103.1.3 聚丙烯（PPpolypropylene） PP也是聚烯烴家族中的一員。約占美國(guó)包裝用塑料的10%，中國(guó)約占到8%。它是一種加成聚和物。 根據(jù)完全展開(kāi)的聚合物鏈上的甲酯團(tuán)的立體取向，可將PP分為三種類(lèi)型 : 當(dāng)甲酯官能團(tuán)是無(wú)規(guī)取向時(shí)，形成無(wú)規(guī)聚丙烯。這個(gè)在包裝方面的應(yīng)用非常有限。 全同立構(gòu)的聚丙烯的甲酯官能團(tuán)位于完全展開(kāi)鏈的同側(cè)，這使材料能夠嵌入晶格中，所產(chǎn)生的結(jié)晶效果使材料具有對(duì)包裝和其他應(yīng)用都

8、有益的性能。 聚丙烯交替排列，甲酯官能團(tuán)最初在一側(cè)，后又移至另一側(cè)。這種類(lèi)型稱(chēng)為間同立構(gòu)聚丙烯，目前在包裝中還無(wú)重要的用途 113.1.4 聚苯乙烯（PSpolystyrene） PS是一種加成苯乙烯聚合物，約占美國(guó)包裝用塑料的10%，中國(guó)約占到8%。 聚苯乙烯由于無(wú)法結(jié)晶，所以是一種無(wú)定形共聚物，另一方面，當(dāng)溫度適當(dāng)提高后，PS在應(yīng)力作用下易產(chǎn)生流動(dòng)使之易于擠出和熱成型。 一般來(lái)說(shuō)，聚苯乙烯是一種低成本的聚合物，它的水蒸氣和氣體的阻透性相對(duì)較差，化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)于PP和PE 。 123.1.5 聚氯乙烯（PVCPoly Vinyl Chloride） PVC是一種氯乙烯加成聚合物，約占美國(guó)包裝用

9、塑料的10%，中國(guó)約占到12%。 PVC的透明度好，呈淡藍(lán)色。由于它經(jīng)久變黃，人們常將它涂成較深的藍(lán)色，這種顏色最能將黃色掩蓋掉。PVC在包裝方面的主要用途是做熱成型泡罩，也應(yīng)用于水瓶、肉類(lèi)的彈性外包裝等方面。 133.1.6 聚酯 聚酯是一種含有酯類(lèi)鍵系的聚合物。聚酯可分為熱塑性和熱固性塑料兩種。目前包裝及其他市場(chǎng)中，最常用的聚酯是聚對(duì)苯二甲乙酯（PETpolyethylene terephthalate）。實(shí)際上，聚酯服裝和地毯也是由PET制成的。 PET對(duì)氧氣和二氧化碳的耐受性是塑料中最好的，由于具有較好的阻透性，使其在飲料市場(chǎng)應(yīng)用廣泛。CPET（結(jié)晶聚酯）可制成置于微波爐、烤箱內(nèi)的耐熱

10、的冷凍食品的包裝托盤(pán)。PET的缺點(diǎn)之一是熔體強(qiáng)度低。 PET的優(yōu)點(diǎn)是可以回收，環(huán)保性強(qiáng)。 143.1.7 其它包裝塑料 以上討論過(guò)的塑料，以質(zhì)量計(jì)算，占所有包裝用塑料的95%以上。但是，還有很多具有特殊用途的塑料。下面將對(duì)這類(lèi)樹(shù)脂作進(jìn)一步的探討。 153.1.7 其它包裝塑料3.1.7.1 聚偏二氧乙烯（PVDC） PVDC是一種偏二氧乙烯的加成聚合物。與PVC相比，PVDC為高度結(jié)晶性聚合物。包裝用PVDC的最主要的優(yōu)勢(shì)是它的優(yōu)良的阻透性。3.1.7.2 醋酸乙烯聚合物3.1.7.2.1 聚醋酸乙烯（PVA） PVA是一種醋酸乙烯的加成聚合物。它是一種無(wú)規(guī)、無(wú)定形聚合物。聚醋酸乙烯在包裝方面

11、的主要用途是粘合配方。 163.1.7 其它包裝塑料3.1.7.2.2 乙烯-醋酸乙烯酯聚合物（EVA） EVA是乙烯和醋酸乙烯的共聚物。因乙烯和醋酸乙烯的含量不同，配方不盡相同。 EVA聚合物也用于粘合配方中。3.1.7.3 乙烯醇聚合物3.1.7.3.1 聚乙烯醇（PVOH） PVOH是由PVA水解得到。得到的PVOH開(kāi)始時(shí)是無(wú)定形的，經(jīng)取向后會(huì)結(jié)晶。它有優(yōu)良的結(jié)晶性，相鄰分子間有強(qiáng)大的吸引力，使其具有良好的阻透性能。 173.1.7 其它包裝塑料3.1.7.3.2 乙烯-乙烯醇聚合物 在需要有氧氣的阻透性的領(lǐng)域中，乙烯-乙烯醇（EVOH）的使用迅速增長(zhǎng)。 EVOH還是優(yōu)良的溶劑和氣味的阻

12、透劑。 3.1.7.4 尼龍（聚酰胺） 尼龍是一種半結(jié)晶性材料，其特點(diǎn)是有良好的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。它的低溫柔軟性、屈服強(qiáng)度、爆破強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性都很好。尼龍對(duì)氣味、氣體、油類(lèi)的阻透性能都很好。 尼龍?jiān)诎b方面的應(yīng)用：烤箱用袋、肉類(lèi)真空包裝袋、奶酪包裝、改良環(huán)境的包裝以及醫(yī)用包裝。 183.1.7 其它包裝塑料3.1.7.5 聚碳酸酯（PCpolycarbonate） 聚碳酸酯是一種無(wú)定型聚合物 。具有良好的亮度， 呈微黃的光澤。它除了韌度和硬度好之外，還有優(yōu)良的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性和低溫狀態(tài)下表現(xiàn)出良好的性能。它對(duì)堿等其他的化合物的耐化學(xué)性相對(duì)較差，但耐水、油及酒類(lèi)的性能較好。PC的成

13、本相對(duì)較高，且對(duì)水和油的阻透性差 PC在包裝領(lǐng)域中主要應(yīng)用于醫(yī)用包裝和22.7L的可再灌裝的水瓶中。也可以用于可再裝的奶瓶中。193.1.7 其它包裝塑料3.1.7.6 離子型聚合物 離子型聚合物是含有鏈間離子鍵合的聚合物。離子型聚合物有優(yōu)良的熔體強(qiáng)度、清晰度、柔軟度、強(qiáng)度和韌度。即使在低溫條件下，它也表現(xiàn)出優(yōu)越的沖擊性能和抗穿刺性，是制作尖銳物品貼皮包裝的理想材料。 離子型聚合物的缺點(diǎn)是：氣體阻透性差和易吸濕3.1.7.7 氟聚合物 氟聚合物是一種高成本的材料，在包裝方面的主要用途是做包裝設(shè)備的部件，如做熱封機(jī)的不黏表面?？蓡为?dú)使用，通常用作復(fù)合結(jié)構(gòu)的一部分。它在商業(yè)方面主要用于對(duì)濕度敏感的

14、藥品包裝中，也可應(yīng)用于軍事和其他方面。203.2 紙和紙板包裝材料 在工業(yè)產(chǎn)品包裝中紙類(lèi)包裝仍然占有非常重要的地位,我國(guó)的紙包裝業(yè)發(fā)展也很快，用于包裝的紙和紙板約占所有紙和紙板總產(chǎn)量的近40左右 .紙包裝材料的優(yōu)點(diǎn)：原材料廣泛，價(jià)格低廉，容易形成大批量生產(chǎn)紙的均勻性好，單位面積強(qiáng)度大紙和紙板具有較好的吸墨性能，易黏結(jié)，印刷性能良好，字跡、圖案清晰、牢固耐高、低溫性能好根據(jù)商品設(shè)計(jì)相應(yīng)尺寸、規(guī)格的包裝，不易變形，衛(wèi)生環(huán)?？梢匝h(huán)利用213.2 紙和紙板包裝材料 包裝紙類(lèi)一般可分為:(1)包裝用原紙 A 紙張。 普通包裝紙、紙袋紙、中性包裝紙、羊皮紙、雞皮紙、半透明玻璃紙等。 B 紙板。 包裝紙板

15、、標(biāo)準(zhǔn)紙板、牛皮箱紙板等 (2)包裝加工紙 紙張 凡定量在150200g/以下的紙稱(chēng)為紙張， 紙板 定量在150200g/以上的紙稱(chēng)為紙板。 對(duì)于包裝加工用紙可分為：A. 防潮紙。石蠟紙、油紙、瀝青紙等。B. 防銹紙。接觸防銹紙，氣相防銹紙等。C. 多層鋁塑復(fù)合紙。D. 瓦楞紙板等。223.2.1 包裝用紙的結(jié)構(gòu)及其性能（1）紙的結(jié)構(gòu)。 紙料是一種具有觸變性結(jié)構(gòu)的可塑體系。這個(gè)觸變性膠體結(jié)構(gòu)是由距離遠(yuǎn)的或距離大的（與原子大小相比較）相互作用的微小物體（纖維、填料粒子、膠料等）所組成。 233.2.1 包裝用紙的結(jié)構(gòu)及其性能紙具有下列結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： A.具有多相復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要素成分。 B.結(jié)構(gòu)要素在三

16、個(gè)相互垂直的方向上分布的各向異性，表現(xiàn)在纖維的排列方向不同，不同尺寸的纖維分布不同，以及膠料、染料、填料和含有的空氣分布也不同。 C.結(jié)構(gòu)的多毛細(xì)孔膠體特征決定了紙的某些性質(zhì)，如吸收性能、透氣性、吸濕性、水分變化時(shí)的變形，由于干燥而在性質(zhì)上產(chǎn)生的不可逆變化等。 D.紙的結(jié)構(gòu)要素之間具有決定紙的機(jī)械強(qiáng)度和其它性質(zhì)的結(jié)合力。 E.大多數(shù)紙的結(jié)構(gòu)都有兩面性，即紙幅的兩面性質(zhì)不同。 243.2.1 包裝用紙的結(jié)構(gòu)及其性能（2）紙的機(jī)械強(qiáng)度。 紙的機(jī)械強(qiáng)度通常用紙的整體性遭到破壞和結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆改變的那些應(yīng)力數(shù)值來(lái)表示。對(duì)紙的強(qiáng)度有影響的主要因素有： A . 成紙中纖維相互間的結(jié)合力和這些力作用的表面積

17、。 B . 纖維本身的強(qiáng)度，它們的柔韌性和大 小。 C . 紙中纖維的分布 抗張強(qiáng)度與伸長(zhǎng)率 耐折度 耐破度 撕裂度 ：撕裂度一般用絕對(duì)撕裂度、相對(duì)撕裂度、撕裂面積來(lái)表示 。 影響紙的撕裂度的因素有干燥條件、緊度、紙漿的類(lèi)型及周?chē)諝獾南鄬?duì)溫度等。 耐磨強(qiáng)度 抗沖擊強(qiáng)度 紙的濕強(qiáng)度 紙的塑化 253.2.2 主要包裝用紙張 一般紙張均可用于包裝,包裝所用的紙張應(yīng)具有強(qiáng)度大、含水率低、透氣性小，不含對(duì)包裝產(chǎn)品有腐蝕性的物質(zhì)，有良好的印刷性能。目前生產(chǎn)的包裝用紙品種很多，主要的包裝用紙包括: (1) 羊皮紙 羊皮紙有兩種，一種是動(dòng)物羊皮紙，一種是植物羊皮紙 (2) 普通食品包裝紙 (3) 中性包裝

18、紙 (4) 雞皮紙 (5) 玻璃紙和防油紙 (6) 牛皮紙 (7) 紙袋紙 (8) 防銹紙 26273.2.3 主要包裝用紙板 凡定量在150200g/m2以上的紙種，一般稱(chēng)為紙板，它的主要用途是制作包裝容器和襯墊材料。紙板可分為單層紙板和多層紙板。 對(duì)于包裝用各類(lèi)紙板的基本要求是：A表面應(yīng)具有良好的印刷性能 B應(yīng)具有良好的折疊性，折疊后不致破裂，且應(yīng)具有均勻的基重及均勻厚度。C經(jīng)過(guò)裁切后，紙板應(yīng)完全平整，不得有任何翹曲，且紙板層與層之間不能有脫層現(xiàn)象。D應(yīng)具有足夠的勁度，使制成包裝容器后，產(chǎn)品包裝及堆高仍能保持其外形。E應(yīng)具有良好的抗水性、抗油性及尺寸穩(wěn)定性，能耐各種氣候變化而不致使紙箱尺碼

19、發(fā)生變化F應(yīng)具有一定的耐磨性，涂層應(yīng)不易擦除或刮除。283.2.3 主要包裝用紙板 對(duì)幾種主要用包裝紙板及其性能進(jìn)行介紹。(1) 包裝紙板是專(zhuān)用于制作工業(yè)產(chǎn)品和商品包裝紙盒的一種薄型紙板，分為平板紙板和卷筒紙板兩種。 (2) 黃紙板又稱(chēng)草紙板，是一種低級(jí)包裝紙板。它主要用于作包裝襯墊及將印刷好的未經(jīng)印刷的膠版印刷紙等裱糊在表面，制作各種中、小型紙盒作包裝食品、糖果、皮鞋等用。（3） 白紙板是銷(xiāo)售包裝的重要包裝材料。其主要用途是經(jīng)彩色套印后制成紙盒，供商品包裝用，起著保護(hù)商品、裝潢商品、美化商品和宣傳商品的作用。如 兒童玩具、藥品、食品、牙膏等商品銷(xiāo)售包裝。（4）瓦楞紙板是在包裝工業(yè)中應(yīng)用最廣的

20、一種紙板，特別是商品包裝，可以用來(lái)代替木板箱和金屬箱。 29303.3 木材包裝材料3.3.1 木材的工藝性能 一般木材具有以下主要工藝性質(zhì)特點(diǎn): 握釘力 抗劈裂性 彎曲能力 313.3.2 我國(guó)主要包裝木材的特點(diǎn) 我國(guó)的樹(shù)木種類(lèi)約有七千多種，適于制材的樹(shù)木也在二千種以上，而用于包裝的技術(shù)主要有下列幾種： 紅松 馬尾松 白松 杉木 樺木 椴木 毛白楊 32333.3.3 木質(zhì)包裝箱的用材選擇 木制包裝的木材根據(jù)包裝的內(nèi)容不同，有不同的要求。因此，木材的密度、相應(yīng)的硬度和握釘力等性能是作包裝用材等級(jí)的依據(jù)。 軍工包裝箱 機(jī)電產(chǎn)品等重型包裝箱 茶葉包裝箱 食品包裝箱 一般包裝箱 343.3.4 包裝用人造板材 人造板材除膠合板外，所使用的原料均系木材采伐過(guò)程中的剩余物，使樹(shù)權(quán)、截頭、板