塑料的分类方法很多,按其受热加工时的性能特点,可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。
热塑性塑料加热时可以塑制成型,冷却后固化保持其形状。这种过程能反复进行,即可反复塑制。热塑性塑料的主要品种有:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯等。
热固性塑料加热时可塑制成一定形状,一旦定型后即成为最终产品,再次加热时也不会软化,温度升高则会引起它的分解破坏,即不能反复塑制。热固性塑料的主要品种有:酚醛塑料、脲醛塑料、蜜胺塑料等。
(一)常见包装用热塑性塑料
1.聚乙烯(PE)
聚乙烯是乙烯的高分子聚合物的总称。它是产量最大、用量最大的塑料包装材料。
聚乙烯透湿率低,具有良好的防潮性,且化学性质稳定,能耐水、酸碱水溶液和60℃以下的大多数溶剂。聚乙烯具有较好的耐寒性、较好的耐辐射和电绝缘性。
它的主要缺点是:气密性不良、强度较低、耐热性较差;不耐浓硫酸、浓硝酸及其他氧化剂的侵蚀;耐环境应力开裂性较差,且容易受光、热和氧的作用而引起降解。
聚乙烯属非极性塑料,所以在印刷或黏结前必须经化学处理、火焰处理或电晕处理,以提高其黏结性和对油墨的亲和性。它主要用来制造各种包装薄膜、容器和泡沫缓冲材料等。
一些水果的裹包物就是用聚乙烯材料制成的;还有大部分瓶装化妆品包装均采用聚乙烯材料;也可做成塑料气泡膜(或气珠膜,如图3-37所示),再制造加工各种规格成型包装袋、包装片适合于各种电子仪器、计算机、玻璃制品、家电、卫生洁具、灭火器、电信器材和各种机器、汽车、摩托车配件的包装,以及各种易碎物品的保护、防振。
图3-37 塑料气泡膜
2.聚丙烯(PP)
聚丙烯是丙烯的高分子聚合物。它的外观似聚乙烯,但比聚乙烯透明轻快,是通用塑料中最轻的一种。
聚丙烯具有较好的防潮性、抗水性和防止异味透过性。抗张强度和硬度均优于聚乙烯,可在100~120℃长期使用。聚丙烯具有极好的耐弯曲疲劳强度,常用作各种容器盖子上的铰链,如图3-38所示。
图3-38 PP铰链盖
聚丙烯塑料的主要缺点是耐寒性、耐老化性差,气密性不良,不适宜在低温下使用。易受光、氧的影响使其性能变差。
聚丙烯属非极性材料,所以在印刷或黏结前也必须经过表面处理。它广泛用于制作食品、化工产品、化妆品等的包装容器,如周转箱、瓶子、编织袋及包装用薄膜、打包带和泡沫缓冲材料等。聚丙烯用途广泛,如图3-39所示即为聚丙烯产品。双向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)是广泛应用的包装薄膜,用于食品包装、日用品包装和香烟包装。
图3-39 PP捆扎带
3.聚苯乙烯(PS)
聚苯乙烯是苯乙烯单体的高分子聚合物。它是一种无色透明、类似于玻璃状的材料,无味无毒。
聚苯乙烯具有优良的透明度和光泽度,纯净美观,着色性和印刷性好,可制作各种色彩鲜艳的制品。吸水率低,具有较好的尺寸稳定性,刚挺而无延展性。
它的主要缺点是:耐冲击强度低、表面硬度小,易出现划痕磨毛;防潮性、耐热性较差。易受烃类、酮类、高级脂肪酸及苯烃等的作用而软化甚至溶解,且耐油性不好。
聚苯乙烯膜透气性能良好,广泛用于制作食品、医药品及日用品等小型包装容器,如盒、杯和食品包装用薄膜等,目前市场上的一次性快餐盒大多是由聚苯乙烯原料加上发泡剂加热发泡而成。此外,聚苯乙烯是制作泡沫塑料缓冲材料的主要原料。
4.聚氯乙烯(PVC)
聚氯乙烯是产量仅次于聚乙烯的塑料品种,也是价格最便宜的塑料品种之一。聚氯乙烯塑料的透明度高,属于极性高分子聚合物。
聚氯乙烯塑料具有优良的机械强度和耐磨、耐压性能,防潮性、抗水性和气密性良好,可以热封合,并具有优良的印刷性能和难燃性。能耐强酸、强碱和非极性溶剂。
聚氯乙烯塑料的主要缺点是耐热性差,在85℃时会析出氯化氢,引起降解,使性能变差。容易受极性有机溶剂的侵蚀。单体氯乙烯的析出具有一定的毒性,因此,目前在食品包装领域已限制使用聚氯乙烯薄膜。
聚氯乙烯的价格便宜,用途广泛。多用作制造硬质包装容器、透明片材和软质包装薄膜、泡沫塑料缓冲材料。聚氯乙烯膜多以单膜使用,主要采用压延法生产,也可采用吹塑法或T膜挤出法生产。它主要用于纺织品、服装等物品的包装。
5.聚酰胺(PA)
聚酰胺的商品名称是尼龙(NYLON),其品种很多。它们大都是坚韧、不甚透明的角质材料,无味无毒。
聚酰胺的熔点高,能耐油、耐一般溶剂,机械性能优异。具有较高的耐弯曲疲劳强度。可在-40~100℃温度范围使用。尼龙的气密性较聚乙烯、聚丙烯好,能耐碱和稀酸,不带静电,印刷性能良好。
聚酰胺的主要缺点是吸水性强,透湿率大,在高温情况下尺寸稳定性差,吸水后使气密性急剧下降,不耐甲酸、苯酚和醇类,浓碱对其也有侵蚀作用。
聚酰胺主要用于食品的软包装,特别适用于油腻性食品的包装。尼龙容器也常用于化学试剂等的包装。
6.聚偏二氯乙烯(PVDC)
聚偏二氯乙烯是偏二氯乙烯与氯乙烯的共聚物,是一种略带有浅棕色的强韧材料。
聚偏二氯乙烯的结晶性强,对水蒸气、气体的透过率极低,是很好的阻隔材料。机械强度较好,能耐强酸、强碱和有机溶剂,耐油性优良,有自粘性,难以燃烧,具有自燃性。(www.daowen.com)
它的缺点是耐老化性差,容易受紫外线的影响,易分解出氯化氢,其单体也有毒性。
聚偏二氯乙烯价格较贵,所以使用时主要是发挥其气密性好的特性,用它和其他塑料材料制成复合薄膜。
7.聚乙烯醇(PVA)
聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯酯水解得到的。它具有良好的透明度和韧性,无味无毒;具有优良的气密性和保香性,是通用塑料中阻隔性最好的品种之一。聚乙烯醇的机械强度、耐应力开裂性、耐化学药品性和耐油性均较好,不带静电,印刷性能好,并具有热封合性。但吸水性大,吸水后阻气性和机械强度下降;透湿率大,为聚乙烯的5~10倍,易受醇类、酯类等溶剂的侵蚀。
聚乙烯醇主要以薄膜的形式用于食品包装,以充分利用其气密性和保香性好这一特点。
8.乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)
乙烯-醋酸乙烯共聚物是聚乙烯与醋酸酯基的聚合物。
乙烯-醋酸乙烯共聚物的透明性良好,弹性突出,有很高的伸长率,它的耐应力开裂性、耐寒性、耐老化性和低温热封合性均优于聚乙烯,能耐强碱、弱酸的侵蚀。但薄膜的滑爽性差,易粘连;防潮性、气密性不良;耐热性差;易受强酸等有机溶剂的侵蚀,耐油性不良。
聚对苯二甲酸乙二醇酯俗称聚酯,是一种无色透明、坚韧的材料。
在热塑性塑料中,聚酯的机械性能最好。耐热、耐寒性好,可在-40~120℃范围内使用;它还具有较好的防潮性、气密性和防止异味透过性,能耐弱酸、弱碱和大多数溶剂,耐油性好,适于印刷。但这种材料不耐强碱、强酸,氯代烃等对其也有侵蚀作用;易带静电,且尚无适当的防止带静电的方法,热封合性能差;价格比较昂贵,由于聚酯的回收利用技术发展较快,回收后经熔融、吹塑等,又可以制成新瓶,从而循环利用。
聚酯主要用于制作包装容器和薄膜,冷冻食品和蒸煮食品的包装。聚酯瓶则大量用于饮料的包装(如可乐、矿泉水等)。近年来PET打包带已成为包装捆扎材的新宠,它以外观漂亮、强度高、不易老化等优点已部分取代了钢制打包带。
10.聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯是在分子链中含有碳酸酯的一类高分子聚合物的总称。
聚碳酸酯无色,透明度、折光率高。具有较好的防潮性和气密性,优良的保香性和耐热性、耐寒性,使用温度范围在-180~130℃。它有突出的冲击韧性,有良好的耐磨性。成型收缩率小,吸水率低,不带静电,绝缘性能优良,耐油。
它的缺点是:易产生应力开裂现象;耐弯曲疲劳强度较差;热封合性不良;不耐碱、酮、芳香烃。
聚碳酸酯主要制成薄膜和容器用于食品的包装。如图3-40所示为采用聚碳酸酯材料制成的运动水壶,可直接放于微波炉内加热;可受热或受冷(-20~120℃);放于冰箱内冷冻,不会变形;直接注入开水,不会变形,也不会有任何影响食欲的塑料臭味;瓶身透明度极高,非常坚硬,抗冲击,特别适合在运动过程中使用。
图3-40 聚碳酸酯运动水壶
11.聚氨基甲酸酯(PVP)
聚氨基甲酸酯简称聚氨酯。它是在分子主链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团的高分子聚合物的总称。由异氰酸酯和羟基化合物反应制得。图3-41为此种材料制成的塑料管。聚氨酯泡沫塑料具有极好的弹性,符合要求的密度、柔软性、伸长率和压缩强度,其化学稳定性好,耐许多溶剂和油类,其耐磨性较天然海绵大20倍,并具有优良的绝热、隔音、防振及黏合性等。
图3-41 聚氨酯管材
聚氨酯材料的价格较高,一般用于精密仪器、贵重器械、工艺品等的现场发泡防振包装或用来制造缓冲衬垫材料(图3-42)。
图3-42 聚氨酯现场发泡包装的产品
(二)常见包装用热固性塑料
1.酚醛塑料(PF)
酚醛塑料是以酚醛树脂为主要成分的热固性塑料,俗称“电木”。
酚醛塑料具有较高的机械强度、耐磨性和优良的电器绝缘性能,耐高温,不易变形,能耐某些稀酸,耐油性好。酚醛塑料的主要缺点是弹性较差,脆性大、制品颜色较暗,多为黑色或棕色,具有微毒。
酚醛塑料的价格低廉,其在包装上主要用来制作瓶盖、箱盒及化工产品的耐酸容器。用酚醛塑料制作的瓶盖,能承受装盖机的扭力,并能长期保持密封。
2.脲(甲)醛塑料(UF)
脲醛塑料是以脲醛树脂为主要成分的热固性塑料,俗称“电玉”。
脲醛塑料的表面硬度大,具有良好的光泽和适宜的半透明态,其着色性好,不易吸附灰尘,具有良好的电器绝缘性,脲醛塑料的化学性质稳定,耐油脂性能优良。脲醛塑料的主要缺点是耐水性差,易吸水变形,抗冲击强度也稍有不足,不耐碱和强酸的侵蚀。
脲醛塑料在包装上主要用于制作精致的包装盒、化妆品容器和瓶盖等。因在醋酸或100℃沸水中浸泡时有游离的有毒物质甲醛析出,故不适于包装食品。
3.蜜胺塑料(MF)
蜜胺塑料是以三聚氰胺(密胺)—甲醛树脂为主要成分制得的具有体型结构的热固性塑料。
蜜胺塑料强度大,不易变形,表面光滑而坚硬,外观似陶瓷,无味无毒。它的着色性好,可制成各种色彩鲜艳的制品。蜜胺塑料的耐热、耐水性好,在-20~100℃的范围内其性能变化很小,耐沸水、耐酸、耐碱、耐油脂性好。蜜胺塑料的价格较好,多用于制作食品容器,也可制作精美的食品包装容器及家用器皿等。
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