物流包装材料的选用

第三章物流包装材料的选用包装材料的选用包装材料是包装工程的一个重要内容，它主要研究用于包装的纸、塑性玻璃、金属、木材、复合材料等包装方面的适用性及其制品的成型技术，包括材料的结构与性能，包装制品的生产和加工，以及材料与制品质量之间的内在联系和相互作用。为正确选择商品包装材料和制品成型技术打下基础。本章主要就塑性包装材料、纸、纸板、木材、和金属等包装材料就结构分类、组成、性能指标、成型加工等进行了叙述。同时就常用的包装材料进行了重点的论述，每种材料的性能进行了适用性分析。最后对粘结剂和涂料的组成和分类，常用粘结剂和常用涂料作了论述。通过以上知识的学习和掌握，可以掌握材料的特性并在使用时给予重要的指导。以便提高产品的包装效果，进而降低成本。第一节塑料包装材料塑料是可塑造成型的材料，其主要成份是树脂和添加剂。树脂决定各类塑料的物理和化学特性。树脂是塑料的基本成份。就象水泥把沙子、石块那样的填料，粘结成永久性的固体一样，塑料树脂能把填料或者有机和无机物粘结成一定形状的物品。塑料树脂是由许多重复单元或链节组成的大分子、高分子，也称聚合物、高聚物。目前世界上生产的高分子化合物大多应用于生产塑料.塑料作为包装材料近期被广泛地应用，与纸、木材、金属等包装材料相比，具有以下优点：(1)透明度好，内装物可以看清。(2)具有一定的物理强度。(3)防潮、防水性能好。(4)耐药品、耐油脂性能好。(5)耐热、耐寒性能良好。(6)耐污染，包装物卫生。(7)适宜于各种气候。3.1.1塑料包装材料的分类我国一般根据塑料包装材料制品形态将其分为六类。（1）塑料薄膜。它包括普通薄膜、定向拉伸薄膜、涂布薄膜、复合薄膜等。薄膜可定义为厚度小于0.025cm的软质塑料薄片材。塑料薄膜的应用：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）中空容器（瓶、罐）类。主要用于包装液态物质，有时也用于包装一些固态物质。（3）塑料箱，包括食品周转箱。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。一般均多次重复使用。（4）编织袋。编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。它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。（5）塑料袋，包括胶合带、捆扎绳等。（6）泡沫塑料等。它在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。其他分类塑料包装材料按照机能可分为：运输包装、贮藏包装、集合包装、保护包装、销售包装；按使用程度可分为：一次性包装、再使用包装（回收包装）等；按包装对象可分为：食品包装、药品包装、纺织包装、液体包装、粉状包装、器械包装、危险品包装等;按使用部门可分为：军需包装、民用包装、特需包装等。3.1.2塑料的组成与成型加工3.1.2.1塑料的组成塑料是可塑造成型的材料，它是以合成树脂为主要成份，加有其它添加剂，经一定温度、压力、时间等塑制成型或制成薄膜。树脂是塑料中最主要的组分，起着胶粘剂的作用，能将塑料中的其他组分粘结成一个整体。虽然加入各类添加剂改变塑料的性质，但树脂是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。单一组分塑料中含有树脂几乎达100％，在多组分塑料中，树脂的含量约为30~70％。塑料组分中除了树脂外，还有下列添加剂:(1)填充剂(2)增塑剂(3)稳定剂(4)固化剂(5)着色剂(6)润滑剂塑料中除上述组分外，有时根据特殊用途，在塑料中还加入发泡剂、防粘剂、增韧剂、抗静电剂等。所以，通常我们所指的塑料是由合成树脂与添加剂等组分共同组成。反映各种添加剂与树脂重量的比例关系称为配方，它是根据制品的用途，所需性能和成型要求，再结合各种组分的特性和来源来制订的，合理的配方既能改善加工工艺条件，又能以较低的成本生产出优质产品，因此配方要经过多次反复实践，才能不断完善和提高。3.1.3聚乙烯（PE）在美国约有60%用于包装的塑料是聚乙烯，中国的使用量占到70%。主要是因为它成本低，而且在许多应用中体现出优良属性。高密度聚乙烯（HDPE）是结构最简单的一种塑料，它由一基本的线型分子和不断重复的单个的乙烯构成。低密度聚乙烯（LDPE）有相同的化学形式，所不同的是它有一支链接结构。这两种聚合物都是由乙烯加成聚合而成。高密度聚乙烯的聚合过程是在相对温和的反应条件下，使用催化剂来完成的。3.1.3.1高密度聚乙烯(HDPE)HDPE约占美国包装塑料的30%。HDPE具有成本低、易成型、性能优良等特点，因此，广泛用于塑料瓶的制作。HDPE的表面呈半透明状态，可被涂上颜色，一般用于奶瓶、洗涤剂瓶、以及盛装各种家用化学品、保健品、化妆品的瓶子。使用HDPE有一个缺点是其环境应力开裂性即塑料容器无法承受压力和与产品接触的两方面的作用而开裂。3.1.3.2低密度聚乙烯（LDPE）LDPE是最为广泛使用的包装聚合物。它占全美包装用塑料使用量的1/3。它的结晶度较低，是一种比HDPE更柔软的材料，可用于制作薄膜和包装袋。3.1.4聚丙烯（PP）PP也是聚烯烃家族中的一员。约占美国包装用塑料的10%，中国约占到8%。它是一种加成聚和物。具有一定的韧度，广泛用于塑料盖、罩中。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，如微波炉用包装及热装瓶的应用。聚丙烯还具有良好的防湿，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。3.1.5聚苯乙烯（PS）PS是一种加成苯乙烯聚合物，约占美国包装用塑料的10%，中国约占到8%。聚苯乙烯由于无法结晶，所以是一种无定形共聚物，另一方面，当温度适当提高后，PS在应力作用下易产生流动使之易于挤出和热成型。一般来说，聚苯乙烯是一种低成本的聚合物，它的水蒸气和气体的阻透性相对较差，化学反应性强于PP和PE。3.1.6聚氯乙烯（PVC）PVC是一种氯乙烯加成聚合物，约占美国包装用塑料的10%，中国约占到12%。PVC的透明度好，呈淡蓝色。由于它经久变黄，人们常将它涂成较深的蓝色，这种颜色最能将黄色掩盖掉。PVC在包装方面的主要用途是做热成型泡罩，也应用于水瓶、肉类的弹性外包装等方面。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已大大减少。3.1.7聚酯聚酯是一种含有酯类键系的聚合物。聚酯可分为热塑性和热固性塑料两种。目前包装及其他市场中，最常用的聚酯是聚对苯二甲乙酯（PET）。实际上，聚酯服装和地毯也是由PET制成的。PET对氧气和二氧化碳的耐受性是塑料中最好的。CPET可制成置于微波炉、烤箱内的耐热的冷冻食品的包装托盘。PET的缺点之一是熔体强度低。3.1.8其它包装塑料以上讨论过的塑料，以质量计算，占所有包装用塑料的95%以上。但是，还有很多具有特殊用途的塑料。下面将对这类树脂作进一步的探讨。3.1.8.1聚偏二氧乙烯（PVDC）PVDC是一种偏二氧乙烯的加成聚合物。与PVC相比，PVDC为高度结晶性聚合物。包装用PVDC的最主要的优势是它的优良的阻透性。3.1.8.2聚醋酸乙烯（PVA）PVA是一种醋酸乙烯的加成聚合物。它是一种无规、无定形聚合物。聚醋酸乙烯在包装方面的主要用途是粘合配方。3.1.8.3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，配方不尽相同。EVA聚合物也用于粘合配方中。3.1.8.4乙烯-乙烯醇聚合物在需要有氧气的阻透性的领域中，乙烯-乙烯醇（EVOH）的使用迅速增长。EVOH还是优良的溶剂和气味的阻透剂。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。3.1.8.5尼龙（聚酰胺）尼龙是一种半结晶性材料，其特点是有良好的力学性能和热稳定性。它的低温柔软性、屈服强度、爆破强度和热稳定性都很好。尼龙对气味、气体、油类的阻透性能都很好。另外，它的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。尼龙在包装方面的应用：烤箱用袋、肉类真空包装袋、奶酪包装、改良环境的包装以及医用包装。3.1.8.6聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯是一种无定型聚合物。具有良好的亮度，呈微黄的光泽。它除了韧度和硬度好之外，还有优良的冲击强度、尺寸稳定性、耐热性和低温状态下表现出良好的性能。它对碱等其他的化合物的耐化学性相对较差，但耐水、油及酒类的性能较好。3.1.8.7离子型聚合物离子型聚合物是含有链间离子键合的聚合物。离子型聚合物有优良的熔体强度、清晰度、柔软度、强度和韧度。即使在低温条件下，它也表现出优越的冲击性能和抗穿刺性，是制作尖锐物品贴皮包装的理想材料。3.1.8.8氟聚合物氟聚合物是一种高成本的材料，在包装方面的主要用途是做包装设备的部件，如做热封机的不粘表面。可单独使用，通常用作复合结构的一部分。它在商业方面主要用于对湿度敏感的药品包装中，也可应用于军事和其他方面。