01塑料在包装领域中的应用

1第三节应用一、塑料在包装领域中的应用（一）国内外概况塑料包装材料是包装材料中的后起之秀，具有品种繁多、质轻美观、不易破碎等优点，发展速度远远超过传统的纸、金属、玻璃等包装材料，在包装领域中有广泛的应用，可用于食品、医药、工业品、农药等的包装。日本塑料包装材料年均增长率为7.1%，美国塑料包装材料1995年～2001年间年平均增长率为3.4%。发达国家塑料包装居塑料应用的首位，约占塑料消费总量的30%左右,所用原料主要有LDPE、HDPE、PP、PS、PVC等通用塑料和PET、PC、PA等工程塑料。塑料包装制品品种主要有薄膜、容器、复合软包装材料、扁丝编织品和泡沫塑料。我国塑料包装业是与塑料工业同步发展起来的，1958年用PVC压延薄膜包装化肥，可以说是我国塑料包装业的开始。改革开放以来我国大量引进国外的各种塑料包装成型机械，进一步促进了塑料包装业的快速发展。1980年我国塑料包装材料的产量仅为19.1万吨，1990年达到85万吨。进入90年代以来，由于国内食品、饮料、药品、洗涤用品、化妆品、化工产品等行业的迅速发展，对双向拉伸薄膜、复合膜、各种容器、周转箱等包装制品的需求不断增长，到“八五”末的1995年塑料包装材料的产量达到151.4万吨，2000年达到250～300万吨。2国内的塑料包装材料的品种也越来越多样化，其中薄膜方面双向拉伸薄膜、拉伸缠绕包装薄膜得到了迅速发展，复合薄膜占领了食品包装市场，效益显著，热收缩薄膜向多功能方向发展；容器方面药用塑料包装容器大量采用HDPE瓶，多层共挤LDPE软管已广泛应用于牙膏、化妆品、药膏等的包装，PET瓶广泛地应用于矿泉水、果汁饮料等的包装，用于盛装饮用水的PC水瓶的需求不断增加，滚塑成型的500～2000立升的大型容器也在化学液体等的包装中得到使用。国内塑料包装材料1995、2000年的使用总量及2010年的的预测见表1。表1.国内塑料包装材料用量（万吨）1995年2000年2010年塑料包装材料总量152300500包装薄膜52130180复合薄膜123050包装用片材14.82446周转箱4.7714瓦楞箱2.847塑料托盘0.513中空容器20.14580饮料瓶3.6610编织制品31.45085包装带，粘胶带5.258泡沫包装材料4.98173我国塑料包装材料虽然已取得了较大发展，但在新包装材料的开发和应用领域的拓展上，与世界先进水平比较，还存在着较大差距。我们的原料树脂生产企业生产的树脂牌号少，许多牌号需进口；在包装制品方面中国现已大量生产聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等通用型包装薄膜，但对于聚酯、尼龙、聚偏氯乙烯、双向拉伸尼龙、双向拉伸聚酯及功能型复合包装薄膜尚有待于进一步发展；医药包装方面对塑料包装材料的使用落后于食品及其它用途的包装领域，在片剂、酊水、软膏、输液容器及一次性医疗用品方面，我国还需大力发展塑料包装。（二）分类及应用1.薄膜薄膜的分类按层数分为单层和复合；按加工方式分，有吹塑、流延、双向拉伸、蒸镀技术等；按薄膜被使用的方式分类有收缩膜、缠绕膜等；按原材料的分类有：聚乙烯（PE）薄膜、聚丙烯（PP）薄膜、聚苯乙烯（PS）薄膜等。本文主要按原材料分类，另外为了对薄膜的用途有较详尽的描述，对收缩膜、拉伸缠绕膜和复合膜等进行了专门介绍。(1)PE薄膜①LDPE薄膜低密度聚乙烯薄膜是聚乙烯类薄膜中使用量最大的品种，透明或半透明，柔韧、防水、阻汽、易于热封和粘合、耐弱酸、耐弱碱、无毒无味，但有阻气（阻氧）性差、不耐油脂和其他烃类、软化点低等缺点。厚度在0.02~0.1mm的LDPE薄膜用作食品、日用品等轻包装，0.2~0.3mm厚度的薄膜，适用于包装较重的物品。采用挤出复合法生产的有气泡夹层的PE气垫膜，具有防震、隔音等功能可作玻璃器皿、仪器仪表等的包装。较厚的单向拉伸PE薄膜可用于集束或托盘收4缩包装，而经辐射交联的双向拉伸PE薄膜常用于家禽、鲜肉等食品的包装。国内生产LDPE包装薄膜使用的原料树脂的MFR在0.3~2.0g/10min左右，牌号有卡塔尔0274、新加坡的F210-6以及燕山石化的LD100、LD104、LD363、SD330、LD113，2F0.4A等。②高密度聚乙烯（HDPE）薄膜高密度聚乙烯（HDPE）薄膜不透明，但韧性好、阻气、阻汽、软化点高（125℃），可用作100℃蒸煮袋和进行热物料包装、重物包装。经吹塑强力拉伸制成的拟纸膜具有高韧性和类似纸张的手感。国内使用的HDPE薄膜牌号有日本的7000F、燕山石化7000F、扬子石化7000F、齐鲁石化6098等。③线型低密度（LLDPE）聚乙烯薄膜线型低密度聚乙烯薄膜的抗穿刺性是聚乙烯类薄膜中最高的，且具有比低密度聚乙烯薄膜更好的抗冲强度、伸长率、耐环境应力开裂性。适用于食品包装、重物包装、垃圾袋等。由于LLDPE生产技术的改进，LLDPE的加工性能比起以前有很大的改善，且LLDPE比LDPE价廉，因此今后LLDPE薄膜将在某些应用领域替了LDPE薄膜。国内的LLDPE薄膜品种有轻包装及重包装膜、热收缩膜、拉伸缠绕膜等，使用的牌号有大庆7042、吉化7042、天津联化的7085等。④交叉层合聚乙烯薄膜交叉层合聚乙烯薄膜是一种新型层合薄膜，即把分别经适度单向拉伸的薄膜，在取向方向相互垂直下进行层合，所得薄膜具有极高强韧度的特点，即使其厚度低于0.15mm以下时，其力学性能仍能满足重物包装的要求。且包装袋破损5率低，宜于用于机械化高速度包装。(2)聚乙烯系共聚物薄膜EVA、EEA、EMA、EMAA等乙烯系共聚物除了作为复合层用来改进复合膜的热封性外，也可以制造单层膜，用于食品、医药等的包装。醋酸乙烯酯含量低的EVA柔软而抗冲强度高，宜作重物包装袋和复合材料。含量10~20%的EVA则透明性良好，宜作农业和收缩包装薄膜。经拉伸的EVA薄膜，宜作商品的整体紧裹包装及机械化托盘缠绕裹包。乙烯丙烯酸乙酯（EEA）共聚薄膜由于具有柔软性和皮革状的手感宜于用作手袋、包装薄膜和容器等。乙烯甲基丙烯酸乙酯（EMA）共聚薄膜可用于医疗包装和食品包装,EMA与聚烯烃共混可以提高薄膜的抗冲强度、热封合性、韧性、柔软性和表面摩擦系数。离子聚合物是一些经诸如铀、锌或镁之类金属化合物处理的EAA或EMAA共聚物，如杜邦公司的Surlyn是含钠或锌离子的乙烯甲基丙烯酸共聚物，含钠离子的具有韧性和耐油性，含锌离子的有很高的耐化学品性和对铝箔的粘合力。离子聚合物的薄膜和涂膜宜用于肉类、冰冻食品、药物、果汁等的包装材料，还可用作收缩包装薄膜。(3)聚丙烯（PP）薄膜与聚乙烯相比，聚丙烯薄膜有较好的透明性、光泽度和硬度，软化点高，其阻气阻汽性能介乎高密度聚乙烯薄膜和低密度聚乙烯薄膜之间。普通的吹塑聚丙烯薄膜采用平挤下吹水冷的方法生产，用于食品、药品和日用百货等的包装。使6用的原料牌号有韩国现代的H4540、大韩油化的1088、燕山石化的C4608、辽化的1088等。CPP(流延聚丙烯)薄膜CPP薄膜具有良好的透明性、热封性、厚度均匀性，防潮、耐油，抗刮伤性比ＰＥ薄膜好，因此广泛地应用于包装领域。CPP薄膜还可用作蒸煮膜、复合膜的热封层和金属化基膜。同吹塑聚丙烯薄膜相比，流延薄膜的透明性和光泽度好，制膜的速度快，适用于自动包装。发达国家的CPP膜的产量高于吹塑聚丙烯薄膜。国内CPP薄膜的生产起步于20世纪80年代，目前国内引进的CPP薄膜装置已超过60套，总生产能力超过15万吨/年。CPP薄膜可分为通用型、金属化型和蒸煮型薄膜。目前国内生产CPP薄膜的生产使用进口树脂较多，牌号有日本三菱公司的8277，北欧化工公司的RD762、RD602、RD765H、RD701H等。日本窒素公司CF3017和XF7523。韩国三星公司的HF400、HF420、RF420T，Shell公司的PLZ615A，新加坡TPC公司的FL7015、FL7012、FL6314等。国内石化企业生产的CPP树脂牌号有齐鲁石化的EP1X35F和F800，上海石化公司的F800E，茂名石化的EP1X35F，燕山石化的C4608和C1608。双向拉伸（BOPP）薄膜国内的双向拉伸聚丙烯薄膜生产发展很快，从80年代起步到目前，全国共有BOPP生产线80多条，年生产能力约65万吨左右。双向拉伸聚丙烯薄膜主要用于各种包装，如食品包装有糖果、糕点、各种风味小吃、雪糕、冰激淋、各种方便食品、各种快餐食品、酱菜食品等的包装；医用包装有各种药品包装、各种手术用具的一次性包装及各种医疗器材的包装；日用包装如服装、各种纺织品、各种小商品及各种化妆品的包装；香烟包装如各种7中、高档香烟的“盒”、“条”包装；BOPP还可用做办公、邮电、运输等领域的各种不同规格(厚度、宽度等)的胶粘带基材包装用基材、各种闪光材料及各种高档包装材料的基材和像册、集邮册、鲜花及各种礼品的包装和装饰等。BOPP薄膜对原料树脂的要求一般为MFR1.9g/10min，等规度为96.5~97.5%，拉伸屈服强度29～36Mpa，维卡软化点为153℃左右，灰份一般小于300ppm（电工膜的灰份要小于50ppm）。BOPP树脂有许多牌号，适用于不同的要求，有用于高速加工的均聚聚丙烯，用于热封膜共挤层的低起始热封温度(LSIT)的聚丙烯，特殊用途的高刚性聚丙烯(Adstif)和柔性聚丙烯(Adflex)，用于电工膜的高纯度聚丙烯，用于热收缩BOPP的用聚丁烯-1做共聚单体的共聚物等，国内常用的牌号有Montell公司的KF6100，TPC公司的FS2011、FS3011，Solvay公司的KS309、KS409，燕山石化公司的F1002，齐鲁石化的T36F，上海金山石化的F280等。(4)聚苯乙烯（PS）薄膜聚苯乙烯薄膜未经拉伸前较脆，因而一般皆经双向拉伸处理，即BOPS薄膜。其特点是透明度高、尺寸稳定性好、无毒、透气性较好，适用于包装某些在贮存过程中有呼吸作用的新鲜食品，如鱼、肉和蔬菜等。由于其耐香精和香水还是化妆品和盥洗品理想的包装材料。(5)氯乙烯系聚合物薄膜①聚氯乙烯（PVC）薄膜聚氯乙烯（PVC）薄膜有透明和半透明之分，有耐油脂和阻气等特点。我国开发的高透明高强度超薄型PVC包装薄膜，透明度高，易粘接，是一种贴体包装8薄膜，宜用于家俱、衣服、机电和五金等制品的包装中。硬质的PVC薄膜可用于药品包装，经真空吸塑后即是药片的泡罩包装，由于PVC的阻隔性能要比PS、PET等塑料好，所以在药品的泡罩包装方面目前许多国家仍是以PVC为主。PVC薄膜还可以用于血液制品的包装。②聚偏二氯乙烯（PVDC）薄膜聚偏二氯乙烯是由偏二氯乙烯单体（VDC）经过聚合反应生成的高分子化合物。聚偏二氯乙烯（PVDC）薄膜与乙烯乙烯醇共聚物（EVOH）一起被称为第二代高阻隔性材料，适宜用作食品的气密包装，和其它塑料薄膜相比，其突出优点在于同时具备耐高温蒸煮（121℃）和高阻隔性能，可用做火腿肠肠衣膜，聚偏氯乙烯（PVDC）薄膜具有自粘性、热收缩性，高光泽和透明度，可用作做家庭用保鲜膜用于冰箱中的食品包裹保鲜和微波食品覆盖。聚偏氯乙烯（PVDC）还可与其他塑料复合后成为复合膜，这样的复合膜具有良好的的阻隔性、耐油性、热封性和力学性能，可用于各种熟肉制品、生鲜肉类、鲜奶、浓缩果汁、果酱、药品、烘焙食品、油炸食品、军用食品等的包装，可在常温下具有较长的保质期。聚偏二氯乙烯（PVDC）的牌号有美国的DOW化学公司的SARANVC型，日本吴羽公司的KM-10型、GG98型，比利时的SOLVAY公司的IXAN和DIOFAN系列。(6)聚碳酸酯薄膜聚碳酸酯是一种硬质透明材料，光泽度高，耐冲击，具有较高的软化温度。但阻气性和阻水性很差，需涂复或层合阻隔性高的树脂以补偿这方面的缺点，聚碳酸酯（PC）与聚偏氯乙烯（PVDC）共挤出薄膜可用作药物、热包装、煎煮袋等9包装材料。此外如PC／EVAL，PC／CPET和PC／PE／PET等是性能优良的复合薄膜。(7)聚酯（PET）薄膜聚酯薄膜具有耐热、强韧和阻隔性好等优点，但却有热封、粘合性能差的缺点，常以与其他树