食品包装学 第三章 食品包装用塑料材料及其制品.ppt

1,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,第三节 软塑包装材料,第四节 塑料包装容器及制品,第二节 食品包装用塑料,2,本章学习目标,1、掌握塑料基本概念、组成及主要性能和卫生安全性。2、掌握食品包装常用的塑料树脂及主要包装性能。3、掌握食品包装塑料薄膜和复合软包装材料的包装性能及适用场合。4、熟悉常用塑料包装容器的种类及其选用方法。,3,1、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；,塑料材料用于食品包装的优越特性：,4,5、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。,塑料材料用于食品包装的优越特性：,5,1、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。,塑料用于食品包装存在的缺点是：,6,第一节 塑料的组成、分类和主要包装性能指标,塑料是以一种高分子聚合物-树脂为基本成分，在加入一些用来改善性能的各种添加剂制成的高分子材料。其中树脂是最主要的组分，也是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。塑料=树脂+添加剂,一、塑料的组成,7,树脂在塑料中约占40100%。目前塑料中所用树脂基本上是人工合成的高分子聚合物。,（一）聚合物树脂,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。,8,1、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%。2、增塑剂：提高树脂可塑性和柔软性的添加剂。3、稳定剂：是为提高树脂的抗老化性能。,二、塑料中常用的添加剂,9,4、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。,10,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、塑料的分类,（一）热塑性塑料（thermoplastic),11,热固性塑料主要以缩降树脂为基料，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。,（二）热固性塑料(thermosetting plastic),12,三、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.机械力学性能3.稳定性,13,1、阻透性：,主要包括对水分、水蒸气、气体、光线的阻隔性能。（1）透气度(Qg)与透气系数(Pg)（2）透湿度(Qv)与透湿系数(Pv)（3）透水度(Qw)与透水系数(Pw)（4）透光度(T),14,在外力作用下的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。,2、机械性能：,15,（3）爆破强度：使塑料薄膜袋破裂所施加的最小内压应力。（4）撕裂强度：材料沿缺口连续撕裂破坏的性能。（5）戳刺强度：材料被尖锐物刺破所需的最小力。,16,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:（1）耐高低温性:温度升高，塑料材料的强度刚性明显降低，（耐高温性能用温度为指标来表示）。温度降低，会使塑料的塑性和韧性下降而变脆（耐低温性用脆化温度表示）。,3、稳定性,17,（2）耐化学性 指塑料在化学介质中的耐受程度，主要是塑料在介质中经一定时间后的质量、体积、强度、色泽等的变化情况。（3）抗老化性 指塑料在加工、贮存、使用过程中受到光、热、氧、水、生物等外界因素作用下，保持其化学结构和原有性能而不破坏的能力。,3、稳定性,18,1、无毒性 塑料由于其成分组成、材料制造、成型加工以及与之相接触的食品之间的相互关系等原因，存在着有毒物的溶出和对食品的污染问题。2、抗生物侵入性（1）虫害侵害率（2）虫害入侵率,（二）卫生安全性,19,1、包装制品成型加工性 表示其成型性好坏的主要指标：（1）熔融系数（MI）（2）成型温度及温度范围（3）成型压力（MPa）（4）塑料热成型时的流动性（5）成型收缩力,（三）加工工艺性及主要性能指标,20,2、包装操作工艺性（1）机械性能 包装强度、刚性等；（2）热封性能 包括热封温度、封合压力、热封强度等。3、印刷适应性 印刷油墨与塑料的相容性，印刷精度、清晰度，印刷层耐磨性等。,21,第二节 食品包装常用的塑料树脂,22,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。其分子结构式：-CH2-CH2-n,一、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）,（一）聚乙烯（PE）,23,（1）阻透性：阻水、阻湿性能好，但阻气和阻有机蒸汽性能差；（2）具有良好的化学稳定性：常温下与与一般酸、碱不起作用，但耐油性差。（3）机械性能：有一定的抗拉强度和撕裂强度，柔韧性好。（4）耐高低温性：耐低温性很好，能适应食品冷藏冷冻需要；耐高温性能差，不能随食品蒸煮。,1、主要包装特性,24,（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：热封性能好（8）印刷性：印刷性能差，非极性物质，需改善其印刷性。（9）卫生安全性：无毒，可直接接触食品。,主要包装特性,25,26,（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，密度较低，为0.910.94g/cm。阻气阻油性差，机械强度也低，但延伸性、抗撕裂性、耐冲击性好，透明性高，热封性好。主要是制成薄膜，用于包装要求较低的食品。透气性好，用于生鲜果蔬的保鲜包装。,2、聚乙烯的主要品种,27,（2）低压高密度聚乙烯（HDPE）密度0.940.96g/cm。由于密度高，其阻隔性和强度较高。但柔韧性、透明性、热成型加工性有所降低。可制成瓶罐容器和重包装薄膜袋。（3）线性低密度聚乙烯（LLDPE）主要制成薄膜材料用于包装肉类、冷冻食品和奶制品。,28,（二）聚丙烯（PP）,主要成分是聚丙烯树脂，密度为0.900.91g/cm1、主要包装特性：阻隔性能优于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；机械性能较好，强度、硬度、刚性高于PE；,29,耐高温优良，可在100120度长期使用。耐低温性比PE差，-17度性能变脆。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；成型加工性能良好；卫生安全性高于PE。,30,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，透明度，光泽性、耐撕裂性不低于PT，但印刷性比其差，但成本可低40%。且可用作糖果、点心的扭结包装。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。,2、主要用途,31,二、聚苯乙烯（PS）和K-树脂,聚苯乙烯由苯乙烯单体加聚合成的。1、性能特点：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；,（一）聚苯乙烯（PS）,32,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；聚苯乙烯得发泡制品可用作保温及缓冲包装材料。,33,（二）K-树脂,K树脂是一种具有良好抗冲击性能的聚苯乙烯类透明树脂，由丁二烯和苯乙烯共聚而成。具有高透明和冲击性，用于制造各种包装容器，如盒、杯、罐等。K树脂无毒卫生，可直接与食品接触，尤其是辐照食品包装应用前景看好。,34,三、聚氯乙烯（PVC）和聚偏二氯乙烯（PVDC）,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；,（一）、聚氯乙烯塑料（PVC）,35,2、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（-1555）；,36,5、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；,37,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。,主要用途,38,（二）、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；,39,3、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（收缩率可达30%60%），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。,40,1、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。,缺点是：,41,PVDC膜是一种高阻隔性包装材料，其成型加工困难，价格较高。除单独用于食品包装外，还大量用于与其他材料复合制成高性能的复合膜。由于PVDC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），可显著提高复合材料的阻隔性能。,主要用途,42,四、聚酰胺（PA）和聚乙烯醇（PVA）,聚酰胺塑料商品名为尼龙Ny（Nylon）。是分子主链上含大量酰胺基团的线型结晶型高聚物，按链节结构中C的原子数量分为Ny6，Ny12等。,（一）、聚酰胺塑料（PA）,43,PA包装特性,1、阻气性良好；2、化学稳定性良好，耐酸、碱和盐；耐油性优良；3、与其它塑料相比，具有很好的抗拉强度。4、耐高、低温性优良，使用温度在-60130最高可达200；5、加工成型性较好，热封性不良（180190）；6、不易受生物的侵害，卫生安全性较好；7、吸水性强是其重要缺点，吸水而影响阻透强度。,44,PA薄膜制品大量用于食品包装，如鱼、肉类等。复合材料：与PE、PVDC或CPP等复合，提高其吸湿吸水的缺点，可用于果汁、奶等食品的无菌包装，或肉类食品的的深度冷冻包装和高温蒸煮包装。,主要用途,45,PVA塑料加工成薄膜材料用于食品包装：1、阻透性好，PVA具有优良的阻气性，2、阻湿性差，吸水性强，易吸水膨胀；3、化学稳定性好；4、机械性能好，抗拉强度、韧性、延伸率高；5、耐高温性好，耐低温性差；6、透明性良好，光泽度优良，印刷性能良好；,（二）、聚乙烯醇（PVA）,46,PVA可直接包装含油食品和风味食品，存放期较长。吸湿性强使其不能用于防潮包装。PVA的复合膜充分发挥其优良的阻气性能而广泛用于肉类食品如香肠、烤肉、切片火腿等的包装，也可包装汤类、黄油、干酪及快餐食品包装。,主要用途,47,五、聚酯（PET）和聚碳酸酯（PC）,聚酯塑料是聚对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。,（一）聚酯（PET）,48,1、具有优良的阻气、水、油的高阻隔性；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510倍，是Ny的3倍、甚至可与铝箔相匹敌。冲击强度高，使其它薄膜的35倍。还具有耐磨和耐折叠性。,PET具有优良的包装特性：,49,4、具有有优良的耐高、低温性，可在-70120温度下长期使用，短期使用可耐150高温；5、光泽性好、透明性很高（透光率高达90%以上），可阻挡紫外光；6、由于熔点高，所以加工成型、热封较困难。7、印刷性较好。8、卫生安全性好。,包装特性,50,1、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。,主要用途,51,改性品种（PEN）,新型聚酯包装材料聚萘二甲酸乙二醇（PEN）PEN比PET更具有优异的阻隔性，特别是阻气性、防紫外线和耐热性比PET更好。PEN作为一种高性能、新型包装材料，将有一定的开发远景。,52,（二）聚碳酸酯（PC）,聚碳酸酯（polycar bonate）1、性能特性：具有很好的透明性和机械性能，尤其是低温抗冲击性能强，包装性能优良，但价格昂贵。2、用途：可注塑成型为盒、盆、吹塑成型为瓶、罐等韧性高、透明性好、耐热有耐寒的产品，用途很广。在包装食品时可制成透明罐头，可耐120高温杀菌处理。,53,六、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）,EVA是一种改性聚乙烯。是由乙烯（PE）和醋酸乙烯酯（VA）共聚而得。EVA的性能取决于VA的分子质量及其在共聚物中的含量：（1）VA含量10%左右时，EVA刚性较好；（2）VA含量增大时，它的弹性、柔软性、透明性增大；（3）VA含量大于30%左右时，EVA性似橡胶；（4）VA含量大于60%左右时，可作为热熔粘结剂；,（一）乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）,54,包装特性：,1、阻透性比LDPE差；2、耐老化性比PE好，有更好的抗紫外线作用；3、透明性高，光泽性好，易着色，装饰效果好、4、成型加工温度低（比PE低20%30%），热封性良好；5、具有良好的抗霉菌生长的特性，卫生安全。,55,1、VA的含量少的EVA薄膜可作为呼吸膜包装生鲜果蔬保鲜贮藏；2、VA含量10%30%的EVA可作食品的弹性裹包或收缩包装；3、薄膜制品可直接接触食品，在复合材料中作为内层材料用于热封。4、VA含量高的EVA可作为粘结剂和涂料。,主要用途,56,EVAL是由乙烯和乙烯醇的共聚物。乙烯醇改善了乙烯的阻气性，而乙烯则改善了乙烯醇的可加工性和吸湿性。1、EVAL最突出的特点是对O2、CO2、N2气体的高阻隔性，以及优异的保香阻异味性能；2、EVAL有良好的耐油和耐有机溶剂性；3、有高抗静电性，和光泽度和透明度。,（二）乙烯和乙烯醇共聚物（EVAL）,57,EVAL作为高性能包装新材料，主要用于高阻隔性要求的包装上。如真空包装、充气包装或脱氧包装，可长期保持包装内部气氛的稳定。EVAL的加工方法灵活多样，可制成单膜、可共挤制成多层膜及片材，也可采用涂布方法复合。,主要用途,58,七、热固性塑料,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；很高的热强度；化学稳定性好；,（一）酚醛塑料（PF）,59,（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。,60,环境可降解塑料（environment degradable plastic）国际上关于环境可降解塑料含义归纳为3个方面：1、化学（分子水平）上：其废弃物的化学结构发生显著变化，最终完全降解成CO2和H2O；2、物性（材料水平）上：其废弃物在较短时间内，力学性能下降，应用功能大部分或完全丧失；3、形态上：其废弃物在较短时间内破裂、崩碎、粉化成对环境无害或被环境消化。,八、环境可降解塑料,61,（一）生物可降解塑料,生物降解塑料（biodegradable plastics）是指能够被微生物分解的塑料，分解的产物为CO2、H2O或一些低分子化合物。1、完全生物降解塑料 指能在较短时间内产生降解而丧失其原有状态，之后又能在较短时间内进一步降解为CO2、H2O的塑料。3种完全生物降解塑料：,62,（1）生物合成聚酯塑料,一种名为biopol的降解塑料，以小麦制葡萄糖为碳源、在常规发酵罐中由细菌杆菌属富营养细菌（Alcaligenes entrophus）发酵合成；此聚酯塑料由生物合成，亦能为微生物分解。,63,（2）聚交酯,以乳酸为原料制得的生物降解塑料，能与活细胞相容，可被微生物分解成CO2和H2O，乳酸通过交酯聚合而得聚交酯。目前市场开发的主要方向是食品和饮料包装材料、一次性生活用品和垃圾袋，常见的有聚乳酸和聚己内酯（PAL）。,64,（3）天然高分子材料,以淀粉为主要原料的可完全生物降解塑料，淀粉含量高达60%80%，具有无毒、相溶性及分散性好、成本低、应用领域广泛等特点。使用聚酯型淀粉可直接生产一次性餐具，废弃后可进一步用作畜牧饲料。,65,2、生物崩坏性塑料,生物崩坏性塑（biodestructible plastic）指在较短时间内产生降解而丧失其原有状态，之后在很长时期才能降解成CO2和H2O的塑料。主要有两种：,66,高分子材料易受微生物侵蚀且其降解的敏感性依赖于他自身的结构。在热塑性塑料中，已知能被微生物降解的只有脂肪族聚酯及其衍生物。,（1）合成生物可降解塑料,67,（2）共混型生物可破坏塑料,如将淀粉于PE或PVA等进行共混，这种塑料虽能被微生物破坏，即掺混的淀粉等被微生物分解而使塑料失去强度被粉碎，但其中不能被微生物分解的塑料仍未降解，只是变成碎片或粉化而分散于土壤环境中。这类可分解塑料开发应用的关键在于共混淀粉含量的多少，及其制品的性能和价格。,68,（二）光降解塑料,光降解塑料（plotolysis plastic）：指光照作用下能降解的塑料。乙烯和CO共聚物的物理性能好热稳定性与PE相似，但能被光降解，其降解速度与CO组成含量有关。,69,光降解塑料,另一类光降解树脂是由乙烯酮类单体和乙烯或苯乙烯、甲基丙烯甲酯、氯乙烯等单体共聚而制成，光降解性则决定于共聚物羟基的含量。光降解目前主要应用在农用薄膜和饮料包装袋上，其存在的问题是如何确定使用安全期及所分解的生成物是否造成环境危害。,70,第三节 软塑包装材料,软塑包装材料是由塑料制成挠性包装塑料。（1）由单一类塑料制成的薄膜材料；（2）由不同种类塑料复合而成的薄膜材料；（3）以塑料为主体，与其它挠性材料（包含纸、玻璃纸或铝箔等）复合而成的复合薄膜材料。,71,分 类,单种塑料薄膜和复合薄膜,塑料薄膜可分为两大类：,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。,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。,72,一、常用食品包装薄膜,普通塑料薄膜是指采用各种成型法成型的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。,（一）普通塑料薄膜,73,（二）定向拉伸塑料薄膜,定向拉伸塑料薄膜（stretched film）的定义：将普通塑料薄膜在其玻璃化温度至熔点的某一温度条件拉伸到原来长度的几倍，然后在张紧状态下保持几秒钟，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。,74,定向拉伸塑料薄膜,定向拉伸处理后其机械性能、阻隔性能和耐热耐寒性能均得到提高。拉伸薄膜的性能与拉伸方向有关，又分为：1、单向拉伸塑料薄膜有：OPP、OPS、OPET、OPVDC等；2、双向拉伸塑料薄膜：BOPP、BOPS、BOPA等。定向拉伸膜的缺点是：延伸率降低，热封性能变差，独立使用时不易封口，使用时一般与PE等具有良好热封性的薄膜复合。,75,76,（三）热收缩塑料薄膜（strink film）,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、PVC，其次有PVDC、PET、EVA等。,77,78,弹性（拉伸）薄膜（elastic film）的定义：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，有良好的拉伸弹性和弹性张力。1、拉伸薄膜的性能指标（1）自粘性：指薄膜之间接触后的粘附性；（2）韧性：是薄膜抗戳穿和抗撕裂的综合性质；（3）许用拉力：保持包装所能施加的最大拉伸；（4）应力滞留：指在拉伸裹包过程中，对薄膜施加的张力能保持的程度,（四）弹性（拉伸）薄膜,79,2、常用拉伸薄膜,食品包装上有PVC、EVA、LLDPE，其中EVA和LLDPE弹性好，是理想品种。常用拉伸薄膜的性能,80,二、复合软包装材料,复合软包装材料是指有两层或两层以上不同品种的可挠性材料，通过一定技术组合而成的“结构化”多层材料。,（一）复合软包装材料的特性和要求,81,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。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。,1、复合软包装材料的特性：,82,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。,复合基材：,复合工艺,涂布法、层合法、共挤法。,83,复合软包装材料的特性,1、综合包装性能好 综合了构成复合材料的所有单膜性能，具有高阻隔性、高强度、良好热封性、耐高低温性和包装操作适应性。2、卫生安全性好 可将印刷装饰层布置在复合材料的外层或中间层，具有不污染内容物并起到保护和美化包装面的作用。,84,（1）内层要求无毒、无味、耐油、耐化学性能好、有热封性和粘合性，常用的又PE、CPP、EVA等。（2）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PA、PET、PC、BOPP、铝箔、纸等。（3）中间层要求高阻隔性（阻气、阻香、防潮、遮光），铝箔和PVDC是最常用的品种。,2、用于食品包装的复合材料结构要求,85,如典型结构：纸/PE/AL/PE 最前面（左边）的为外层；外层纸主要提供印刷性能。最后面（右边）的为内层；内层PE主要提供热封性能。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度。,复合材料的表示方法：,86,复合材料结构图,87,（二）复合工艺及复合材料,即在一种基材表面涂以涂布剂并经干燥或冷却后形成复合材料的加工方法。涂布法所用基材：纸、玻璃纸、铝箔及各种塑料薄膜；,1、涂布法（coating）,88,涂布剂,涂布剂：PE、LDPE、PVDC、EVA等。涂布PVDC（K涂）主要用于提高薄膜阻隔性。涂布PE、LDPE、EVA主要提供良好的热封层。,89,（1）PT/PE-方便面、糕点、小吃等干燥食品。（2）OPP/PE(EVA)-冷食、鱼片、茶叶等。（3）ONy/PE(EVA)或KONy/PE(EVA)-冷冻、蒸煮、油脂食品。,几种典型的涂布复合材料：,90,（4）PET/PE(EVA)或KPET/PE(EVA)阻气、耐冲击、耐刺、耐油、耐冷冻，具有热封性。（5）PT/PE/AL/PE-粉状调料、速溶咖啡、巧克力等（防潮、耐油、阻气、热封好）（6）纸/PE/铝箔/PE或纸/PE（利乐包装）-调味料、乳制品、糖、点心等,几种典型的涂布复合材料：,91,即用黏合剂把两层或两层以上的基材黏合在一起而形成复合材料的工艺方法。适用于某些无法用挤出复合工艺加工复合材料，如纸、铝箔等。,2、层合法（laminating）,92,几种典型复合材料：,（1）铝/纸-香烟（2）纸/铝箔/PE-饼干、糕点等（阻隔、防潮、热封好）（3）BOPP/PA/CPP、PT/PE(EVA)-方便面、调料、油脂食品等（热封好、防潮、耐油、挺括）。（4）PET/AL/CPP 性能较全面，可用于熟食肉、油脂类食品等（5）AL/PE 乳制品、牛奶、茶叶内包装等。,93,3、共挤法（co-extrusion）,即用两台以上的挤出机，分别将热熔融的异色或异种塑料从一个模孔中挤出成膜的工艺方法，主要用于材料性能接近或相同的多层组合共挤。常用PE、PP为基材，有2层，3层，5层共挤组合。,94,（1）LDPE/PP/LDPE-改善热封性和耐寒性。（2）PP/LDPE-改善热封性和温度适应性，可用于冷食和蔬菜的包装。（3）LDPE/LDPE-可异色、改善滑爽性，阻个性和耐刺性，用于牛奶包装。,几种典型复合材料：,95,（4）LDPE/LDPE/LDPE-形成不同色彩的高档膜。（5）Ny/PVDC/LDPE-改善热封性、强度和阻隔性，可作液体衬袋。,几种典型的涂布复合材料：,96,（三）高温蒸煮袋用复合膜,高温蒸煮袋（petort pouch）是一类有特殊耐高温要求的复合材料。1、按杀菌温度可分为：（1）高温蒸煮袋（121杀菌30min）（2）超高温蒸煮袋（135杀菌30min）2、按透明与否可分为（1）透明蒸煮袋 KPA/CPP、KPET/CPP（2）不透明蒸煮袋PET/Al/CPP。不透明复合薄膜中间层为铝箔。,97,蒸煮袋,高温蒸煮袋应能承受121以上的加热灭菌，对气体、水蒸气具有的阻隔性且热封性好，封口强度高，如用PE为内层，仅能承受110以下的灭菌温度。高温蒸煮袋一般采用CPP作热封层。透明袋杀菌时传热较慢，适用于内容物300g以下的小型蒸煮袋；内容物超过500g的蒸煮袋应使用有铝箔的不透明袋；,98,高温蒸煮袋的结构和性能,注：PO为聚乙烯或聚丙烯，总称为聚烃烯薄膜,99,第四节、塑料包装容器及制品,1、塑料包装容器：主要是指塑料中空容器、热成型容器、塑料箱、钙塑瓦楞箱、塑料包装袋等。2、塑料包装容器成型加工方法：常用的有注射成型、中空吹塑成型、片材热成型等。,100,塑料瓶是液体食品包装容器成型工艺有：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。,一、塑料瓶,（一）塑料瓶成型工艺,101,1、挤-吹工艺,是塑料瓶最常用的成型工艺，在塑料挤出机上将树脂加热熔融并通过出口模挤出空心管坯，然后送入金属模具并向管坯内吹入压缩空气使塑料瓶坯膨胀贴模，经冷却后形成制品。是生产LDPE、HDPE、PVC小口瓶的主要方法。,102,2、注吹工艺,包括两道工序，先是将塑料熔融注塑成具有一定形状的瓶坯，然后移去注塑模并趁热换上吹塑模，吹塑成型、冷却而形成制品。是生产大口容器的主要方法，所适合的塑料品种主要有PS、HDPE、LDPE、PET、PP、PVC、PAN等。,103,3、挤拉吹工艺,先将塑料熔融挤出成管坯，然后在拉伸温度下进行纵向拉伸并用压缩空气吹模成型，最后经冷却定型后启模取出成品。制品经定向拉伸而提高了透明度、阻隔性和强度，并降低了成本和质量。这种成型工艺主要适合于PP、PVC等塑料瓶。,104,4、注拉吹工艺,瓶坯用注射法成型，再经拉伸和吹塑成型。其特点是制品精度高、颈部尺寸精确无需修正，容器刚性好、强度高、外观质量好，适合于大批量生产；其缺点为对狭口或异形瓶难成型。这种工艺适合于PET、PP、PS等塑瓶成型。,105,5、多层共挤（注）-吹工艺,主要用于多层复合塑料瓶罐的成型。,106,主要有LDPE瓶和HDPE瓶两种。PE瓶的不透明性、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。主要用于日用化学品如洗涤剂、洗发精等。,1、PE瓶,（二）食品包装常用塑料瓶,107,PE（聚乙烯）瓶,108,硬质PVC瓶无毒、质硬、透明性很好，主要用于食用油、酱油、不含气饮料（矿泉水）等液态食品的包装。主要有普通吹塑PVC瓶和双轴拉伸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。,2、硬质PVC瓶,109,PVC瓶,110,PET瓶一般采用注拉吹工艺生产，是定向拉伸的最大品种，特点是透明美观、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。,3、PET瓶,111,（1）阻隔二氧化碳气体还不充分（K涂PVDC可改善）；（2）原料价格昂贵，设备投资较大；,PET瓶虽然有许多优点，不足的方面是：,112,4、PS瓶和PC瓶,（1）PS瓶：最大特点是光亮透明、尺寸稳定性好、阻气防水也较好，且价格较低，适用于对O2敏感的包装食品。由于PS的脆性，PS瓶只能用注-吹工艺生产。,113,（2）PC瓶,a、优点：具有极高的强度和透明度、耐热、耐冲击、耐 油及耐应变；b、缺点：价格昂贵，加工性能差，加工条件要求高。国外用作小型牛奶瓶，可进行蒸汽消毒，也可采用微波灭菌，可重复使用15次。,114,5、PP瓶,PP瓶的加工性能较差。（1）采用挤-吹工艺生产的普通PP瓶，其透明度、耐油性、耐热性比PE瓶好，但它的透明度、刚性和阻气性不及PVC瓶，且低温下耐冲击能力较差，易脆裂，因此很少使用。（2）采用挤（注）-拉-吹工艺生产的PP瓶，在性能上得到明显改善，有些还优于PVC瓶，且拉伸后质量减轻，节约原料30%左右，可用于包装不含气果汁饮料及日用化学品。,115,各种塑料瓶使用性能比较,116,（三）食品用塑料瓶的发展方向,食品用塑料瓶的发展方向：1、提高阻隔性；采用高阻隔性树脂或共挤复合；涂覆PVD（涂）提高阻隔性能；2、瓶体轻量化和高速化生产；,117,二、塑料周转箱和钙塑瓦楞箱,118,（一）塑料周转箱,1、特点：具有体积小、质量轻、美观耐用、易清洗、耐腐蚀、易成型加工、使用管理方便、安全卫生等特点。2、用途：用作啤酒、汽水、生鲜果蔬、牛奶、禽蛋、水产品等的运输包装。3、材料：（1）PP和HDPE周转箱的耐低温性能较好；（2）PP周转箱的抗压性能比较好；（3）EPS发泡塑料周转箱作为生鲜果蔬的低温保鲜包装，因其具有隔热、防震缓冲等优越性而广泛应用。,119,（二）钙塑瓦楞箱,钙塑材料是在具有一定热稳定性的树脂中加入大量填料及少量助剂而形成的复合材料（一般含树脂50%和CaCO3等50%）。常用树脂为PE和PP；常用的填料碳酸钙、硫酸钙、亚硫酸钙、滑石粉等。与瓦楞纸箱相比具有防水、防潮、高强度的优越性。用于冷冻食品、水产品、果蔬类包装。,120,2、塑料托盘,121,122,三、其它塑料包装容器及制品,123,由各类PE、PP薄膜制成的袋。有筒膜底封袋,背心购物袋等。用于一般用途的包装，成本低，应用普遍。单膜袋用量最大的品种是LDPE袋 PP单膜袋具有透明度，主要作针织品包装。用于食品包装的单膜袋可有不同厚度，不同透明度，不同颜色、不同结构。,1、单膜袋（single-lager film bag）,（一）塑料包装袋,124,无齿拉链袋,125,适用于各种特殊用途的包装，如蒸煮、杀菌、冷冻、真空、充气等。具有高强度、高阻隔、耐高低温、适印性、热封性等优异特性。,2、复合膜袋（recombinal film bag）,126,3、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（透明蒸煮袋）PET/PE，Ny/PE只耐小于100的高温，保质期仅为36个月；,127,128,12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（10012045分钟加热杀菌），保存期可达两年。,（2）三层蒸煮袋（不透明蒸煮袋）,129,PET/AL/PET(Ny)/PP四层结构适合于120130高温短时杀菌。,（3）四层蒸煮袋,130,是采用经拉伸的PE或PP扁丝，通过编制机制袋而成。具有质轻、高强度、卫生、清洁、耐腐蚀等优点有较大的承载能力和耐冲击能力。用于食品包装时，常涂布PE或内衬PE待用于食糖包装，具有防潮，防水性能。,4、塑料编织袋,131,132,材料组成PP-EVOH-PP，其特点在于以EVOH为夹层材料，阻气性极好，保存期与罐头相同，可取代目前的金属罐。国际上此新材料还处于度生产阶段。EVOH：乙烯乙烯醇的共聚物。,1.高温杀菌塑料罐,（二）其它塑料包装制品,133,2、微波炉、烤箱双用塑料托盘,以结晶性PET为材料，可耐高温，用于微波食品及烤箱食品包装，在欧美、日本等国家广泛应用。近年来又开发了更耐高温的新型材料如聚砜薄膜（180）、液晶聚合物（250260）、聚醚酷亚胺（220）、聚4-甲基戊烯（TPX）/纸板（220）等用于微波食品的包装。,134,3、可挤压瓶,材料组成PP-EVOH-PP，用共挤压技术制造，保气性、挤压性良好，用于热充填、不杀菌的食品包装，如果酱、调味酱等。,135,第五节 塑料包装材料的选用,塑料作为食品包装材料已有几十年历史，因具有优异的包装性能而得到广泛应用，但塑料 本身所具有的特性和缺陷，用于食品包装时会带来诸如卫生安全等方面的问题。因此，在选用塑料包装材料时，除考虑食品包装基本要求外，必须注意卫生安全性问题。,136,一、塑料包装材料的安全性,用于食品包装的塑料在卫生安全性上存在两个问题：一是树脂本身的安全性，二是所使用添加剂有毒或超过规定剂量。,137,用于食品包装的大多数塑料树脂无毒，但它们的单体却大多有毒性。有的毒性相当大，有致畸致癌作用。减少塑料树脂的单体分子残留，是解决塑料包装材料的有效方法。,（一）塑料包装材料的卫生安全性,138,1、增塑剂的卫生安全性2、稳定剂的卫生安全性3、着色剂和油墨的卫生安全性4、其它塑料添加剂的卫生安全性 润滑剂 发泡剂,（二）塑料添加剂的卫生安全性,139,二、塑料包装材料的阻透性,阻透性是食品包装材料最主要的性能。其透过性除与透过性物质的分子大小及物性有关外，还与塑料本身的成分、大分子结构及分子聚集状态等内部结构因素，以及塑料和透过性物质之间的亲和性、相溶性有关。,（一）阻气性和聚合物分子结构的关系,140,（二）水蒸气透过性与树脂结构的关系,水蒸气透过性与树脂分子的亲和性密切相关。亲水性树脂如PVA、PA因含有较多或较强的亲水基团而具有较强的吸水性。薄膜吸水膨胀，则阻湿性下降。,141,温度对聚合物树脂的分子结构有影响：温度升高将使聚合物的结晶度、排列取向度降低，分子间距拉大、密度降低，则阻透性能下降。因此，温度对包装材料阻透性的影响非常大。,（三）温度对塑料包装材料阻透性的影响,142,三、塑料包装材料异臭成分,塑料制造中的未反应物、副产品等产生的异味；塑料热分解或气化生成物产生的异臭；因添加剂的挥发、溶出及分解，而与包装材料反应所产生的异臭；材料复合所用的黏接剂、印刷油墨及溶剂所产生的异味；因辐照产生的异臭等。,（一）塑料包装材料产生异臭的原因,143,（二）塑料分解和添加剂产生的异臭,有些塑料材料在加工和热封过程中因过热分解而产生异臭，如（PVDC）。必须把加工和热封温度控制在适当的范围内。,144,（三）印刷颜料、粘结剂或溶剂产生的异味,（1）用有机颜料着色的薄膜，加热时会发生 明显的挥发物质；（2）复合材料粘结剂或溶剂等产生异味问题较多，粘结剂的选用和溶剂的残留是最重主要的问题。,145,思考题,1、何谓定向拉伸薄膜？何谓热收缩薄膜？2、试说明PET/Al/CPP、Ny/EVAL/PE的复合材料构成、主要包装性能和适用场合。3、试列举目前常用的蒸煮袋，说明其主要包装性能和适用场合。4、试列举塑料瓶成型工艺方法，列出各种塑料瓶的应用方式。5、试说明PE、PP、PVC、PVDC、PA、PVA、PET、PC、E