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飲料塑料包裝
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近50年來，合成材料的迅速發(fā)展，取代了大量的天然材料。由于合成材料有著卓越的性能，因而在包裝領(lǐng)域被大量應(yīng)用，各種塑料薄膜、塑料容器及復(fù)合材料更在飲料包裝中大顯身手。塑料包裝材料的卓越性能塑料是以合成樹脂為主要原料，添加穩(wěn)定劑、著色劑、潤滑劑以及增塑劑等組分而得到的合成材料。塑料包裝材料最大的特點(diǎn)，是可以通過人工的方法很方便地調(diào)節(jié)材料性能，以滿足各種不同的需要，即防潮、隔氧、蔽光、保香等功效；還可以制成復(fù)合薄膜及多層塑料瓶，質(zhì)輕、不易破損，又有利于運(yùn)輸及攜帶。塑料包裝材料透明、光潔及平滑，易于印刷和造型裝潢，可美化商品外觀，提高商品陳列性能。用于飲料包裝的塑料種類及特點(diǎn)除有毒性雜質(zhì)的塑料外，幾乎所有塑料都可用于飲料食品包裝，但用量最大的是價(jià)格低廉的聚烯烴。常用的塑料種類有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚偏二氯乙烯及聚碳酸酯。聚乙烯（PE）PE是世界上產(chǎn)量最大的合成樹脂，也是消耗量最大的塑料包裝材料，約占塑料包裝材料的30％。
1933年美國ICI公司采用高壓法研制出聚乙烯。20世紀(jì)40年代及50年代，美國和意大利相繼發(fā)明了中壓法及低壓法生產(chǎn)聚乙烯的方法。到70年代已有數(shù)十種技術(shù)生產(chǎn)聚乙烯。聚乙烯產(chǎn)品大致可分為低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）。密度是衡量結(jié)晶度的尺度，如果密度高，結(jié)晶度高，聚乙烯的水蒸氣滲透率和油脂滲透率隨之降低。但LDPE透明度較好，柔軟、伸長率大，抗沖擊性與耐低溫性較HDPE為優(yōu)，在各類包裝中用量仍較大，但作為食品包裝材料其缺點(diǎn)較明顯。高密度聚乙烯（HDPE）的分子結(jié)構(gòu)主要為線型，支鏈很少，所以又叫線型聚乙烯，它具有較高的結(jié)晶度，允許較高的使用溫度，其硬度、氣密性、機(jī)械程度、耐化學(xué)藥品性能都較好。所以大量采用吹塑成型制成瓶子等中空容器。由于它具有較高的耐油脂性能，廣泛用于盛裝牛奶、牛奶制品，包裝天然果汁和果醬之類的食品。不過HDPE的保香性差，所裝食品飲料不宜久藏。
為了改善聚乙烯的保香性能，利用它具有熱封性能好的特點(diǎn)，可將其作為復(fù)合薄膜的內(nèi)層材料。二層復(fù)合材料如PC／PE、AL（鋁箔）／PE；三層復(fù)合材料如 PET／OPP／PE、PET／PVDC／PE、PET／AL／PE等，已大量應(yīng)用于飲料粉包裝，美國采用玻璃紙／黏合劑／PE的復(fù)合瓶專盛檸檬汁。歐洲利用HDPE和Lamipct（一種以95％皂化的聚醋酸乙烯酯為基礎(chǔ)的材料）進(jìn)行三層復(fù)合。后一種材料位于層壓物中間。HDPE提供了堅(jiān)硬性和耐沖擊性，而Lamipct層具有對(duì)氧的隔絕性和防止香精的逸散性。由此復(fù)合物制成的瓶稱為Lamicon瓶，是典型的果汁瓶。
聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯由無色液態(tài)氯乙烯單體（簡寫成VCN）在壓力容器中聚合，所得樹脂為白色的流動(dòng)自如的粉末。氯乙烯中含氯量約占56％，這些氯來自食鹽，因此聚氯乙烯樹脂不受石油和天然氣價(jià)格飛漲的影響。聚氯乙烯樹脂可以通過配制，獲得各種性能和滿足不同特殊需要的材料。
PVC塑料大致可分為硬制品、軟制品和糊狀制品三類。硬制品增塑劑一般少于5％，軟制品中增塑劑多達(dá)20％以上。PVC在包裝工業(yè)中被稱為多用途聚合物，它具有良好的空氣、濕氣阻隔性和透明性。著色功能強(qiáng)，適應(yīng)所有塑料成型加工。硬質(zhì)PVC因不含或很少含有增塑劑，其成品無增塑劑的異味，而且機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良，質(zhì)輕，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，所以制成的PVC容器廣泛用于飲料包裝。據(jù)資料介紹：用注拉吹法生產(chǎn)的PVC瓶無縫線，瓶壁厚薄均勻，可用于盛裝含CO2的飲料如可口可樂及汽水等。目前我國采用擠出吹塑法生產(chǎn)的PVC瓶只適用于盛裝果汁和礦泉水。
PVC材料的安全性一直是人們關(guān)注的問題。PVC瓶曾因氯乙烯致癌問題出現(xiàn)過產(chǎn)量一度下降的情況。但近年來經(jīng)人們不懈努力，PVC中的氯乙烯含量已下降到衛(wèi)生學(xué)上的允許水平。用于包裝的PVC 樹脂中的氯乙烯含量不能高于1×10－6，即1kgPVC樹脂只允許含1mg氯乙烯單體，用這種PVC樹脂生產(chǎn)的瓶子包裝飲料后，在食品中測(cè)不出氯乙烯單體。聚丙烯（PP）聚丙烯是由丙烯聚合而成。丙烯主要來源于石油裂解產(chǎn)物。聚丙烯的相對(duì)密度較小，為聚氯乙烯的60％左右。所有聚丙烯薄膜是高結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，滲透性為聚乙烯的1／4～1／2，透明度高，光潔，加工性高。PP廣泛用于制備纖維、成型制品，但主要是塑料薄膜。薄膜分雙向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）和未拉伸聚丙烯薄膜，前者是向縱橫方向拉伸，使分子定向。所以機(jī)械強(qiáng)度、耐寒性、光澤性都有提高，可與玻璃紙相媲美。目前，具有氣密性、易熱合性的聚丙烯的涂布薄膜及與其他薄膜、玻璃紙、紙、鋁箔等復(fù)合的復(fù)合材料已大量生產(chǎn)，用PP復(fù)合材料制作的容器可用于飲料包裝。
各類PP都有一個(gè)帶靜電的共同特點(diǎn)，為解決這個(gè)問題，一般在薄膜上涂布防靜電劑或者將防靜電劑混煉于薄膜中。在薄膜上涂布?xì)饷苄院玫木燮纫蚁╊悩渲商岣逷P的抗氧化性。聚酯（PET或PETP）聚酯通常是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的簡稱，實(shí)際上聚酯還是一大類主鏈含酯基的聚合物總稱。最早的產(chǎn)品是苯二甲酸酐、甘油、干性油或其脂肪酸制成的醇酸樹脂，它至今仍是涂料的主要品種。這種需要不飽和單體交聯(lián)的聚酯常被稱為不飽和聚酯。在塑料工業(yè)中常稱為聚酯。
PET是一種結(jié)晶性好，無色透明，極為堅(jiān)韌的材料。有玻璃的外觀，無臭、無味、無毒，相對(duì)密度為1．34（非晶態(tài)），易燃，燃燒時(shí)有藍(lán)色邊緣的黃色火焰，氣密性良好。
PET的膨脹系數(shù)小，成型收縮率低，僅0．2％，是聚烯烴的十分之一，較PVC和尼龍小，故制品的尺寸穩(wěn)定。機(jī)械強(qiáng)度堪稱最佳，其擴(kuò)張程度與鋁相似，薄膜強(qiáng)度為聚乙烯的9倍、聚碳酸酯和尼龍的3倍，沖擊強(qiáng)度是一般薄膜的3～5倍。而其薄膜又有防潮和保香性能。
由于聚酯具有上述優(yōu)點(diǎn)，在以前已成為主要包裝材料，但是聚酯薄膜價(jià)格較貴，熱封困難，易帶靜電，所以單獨(dú)使用極少，大多是用PVDC等熱封性較好的樹脂涂布或共同制成復(fù)合薄膜。
聚酯復(fù)合薄膜品種很多，主要是PET／PE復(fù)合材料，用于液體食品、藥品和咖啡等軟包裝。此外還有PET／紙／PE、PET／AL／PO（聚烯烴）、PET／ETA（乙烯乙酸乙烯酯）、PET／紙／AL／PO等。
采用二軸延伸吹塑法的PET瓶，能充分發(fā)揮PET的特性，即具有良好的透明度，表面光澤較高，呈玻璃狀外觀，是代替玻璃瓶最合適的塑料瓶。近年來PET瓶生產(chǎn)發(fā)展迅速，耐熱PET瓶廣泛應(yīng)用于茶飲料、果汁飲料等需要熱罐裝的飲料。
聚偏二氯乙烯（PVDC）1939年美國DOW化學(xué)公司發(fā)現(xiàn)了偏二氯乙烯與氯乙烯共聚物良好的性能，次年投產(chǎn)，商品名叫“Saran”，常譯作“莎綸 ”。日本于1945年開始生產(chǎn)，并以“庫拉綸”的商標(biāo)投入市場(chǎng)，用于包裝日本特有的魚肉香腸。氯乙烯一偏二氯乙烯薄膜中含氯乙烯較少，約10％～20％，所以常簡稱聚偏二氯乙烯薄膜。
PVDC的特點(diǎn)是柔軟而具有極低的透氣、透水性能，可防止異味透過，保鮮、保香性能良好，適于長期保存食品，耐酸、堿、化學(xué)藥品及耐油脂性能優(yōu)良，具有良好的熱收縮性，適合做密封包裝，是較好的熱收縮包裝材料。這種薄膜在50℃以上收縮，在100℃有 20％～60％的收縮率，只要在熱水中浸泡5秒即可收緊包好。PVDC的缺點(diǎn)是太柔軟，操作性能不良；結(jié)晶性強(qiáng)，易開裂穿孔，耐老化性差；其單體也有毒性。因此，用作食品包裝要嚴(yán)格檢查質(zhì)量，目前由于價(jià)格較高，應(yīng)用不廣，主要用作涂布材料或制造復(fù)合材料。
PVDC常與紙、鋁箔及其他塑料薄膜制成復(fù)合材料或PVDC涂布材料。采用溶劑粘合法可得到良好的結(jié)合。這些復(fù)合材料具有優(yōu)良的防潮、隔氧、密封性能，也易于熱封，適宜于包裝含水食品。
玻璃紙涂以PVDC后，在日本稱為K型玻璃（KT），再與PE復(fù)合的薄膜，稱“FOP”，常用于包裝橘汁。此外涂布在尼龍上與PE復(fù)合，涂布在聚酯上與 KPE復(fù)合都是用于包裝飲料的材料。美國MilprintInC生產(chǎn)的涂PVDC玻璃紙／聚乙烯擠出復(fù)合層／聚乙烯薄膜的復(fù)合材料。用于包裝冰凍含汽飲料。
聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯是擁有碳酸酯結(jié)構(gòu)的樹脂的總稱。PC是無色透明，光潔美觀的塑料，外觀很像有機(jī)玻璃，3．2mm厚的片材透光率可達(dá)89％，折射率1．5869。由于PC無毒、無異味，阻止紫外線透過性能及防潮保香性能好，透氣透濕率低，耐溫范圍廣，在－180℃下不脆裂，在130℃環(huán)境下可長期使用，所以是一種理想的食品包裝材料。
利用PC耐沖擊、容易成型的特點(diǎn)，制造成瓶、罐及各種形態(tài)的容器，用于包裝飲料、酒類、牛奶等流體物質(zhì)。PC最大缺點(diǎn)是產(chǎn)生應(yīng)力開裂。生產(chǎn)中除了選用高純度原料，嚴(yán)格控制各種加工條件外，采用內(nèi)應(yīng)力小的樹脂改性，如少量的聚烯烴、尼龍、聚酯等熔融共混，可顯著改進(jìn)抗應(yīng)力開裂性、抗水性。
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