飲料包裝工業(yè)發(fā)展較快,在打破了單一的玻璃容器壟斷市場的格局之后,市場上的主流包裝材料為塑料包裝、紙制品包裝和金屬罐包裝等。
塑料包裝材料
常用塑料飲料包裝材料有的聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP、聚對苯二甲酸乙二(醇)酯PET、聚偏二氯乙烯PVDC等。
表:塑料包裝的性能特點及適用性分析
品種 理化特性 成型方法及適用范圍
聚乙烯PE 低密度聚乙烯LDPE 柔韌性好,薄壁容器透明性較好,透濕率低,耐60℃以下的有機溶劑,成型加工性好;阻氣性差,耐油性差,不能熱灌裝,印刷前需表面處理 較少使用在飲料包裝
高密度聚乙烯HDPE 剛性好,有韌性,強度高,透濕率低,耐熱溫度達120℃,耐80℃以下的有機溶劑;透明性差,光澤度低,阻氣性差,印刷前需表面處理 利用PE熱封性能好的特點,吹塑成型各種復合材料制成的容器,可盛裝檸檬汁、果汁、酸奶等各種飲料(如瓶裝“味全優(yōu)酪乳”等)
聚氯乙烯PVC 沖擊強度較好,透明性好,阻氣性好,耐油及大多數(shù)有機溶劑;阻水性差,耐熱性差,有一定的毒性 注拉吹法生產(chǎn)的PVC瓶無縫線,瓶壁薄厚均勻,可盛裝含氣飲料如可口可樂、汽水等,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
聚丙烯PP 剛而有韌性,彎曲疲勞強度極佳,耐應(yīng)力開裂性好,質(zhì)輕,透濕率低,阻氣性較好,耐油,酸、堿及大多數(shù)溶劑;容器透明性差,低溫下脆,印刷前需表面處理 因其透明度高、光潔、加工性好,與其它材料復合可制作多種飲料包裝容器
聚對苯二甲酸乙二(醇)酯PET 透明度高,光澤性好,強度高,剛而韌,阻氣性好,透濕率中等,耐熱,耐大多數(shù)溶劑,耐寒性好;成型加工難度較大,不耐強堿 采用二軸延伸吹塑法生產(chǎn)的PET瓶,具有良好的透明度,表面光澤度高,呈玻璃狀外觀,是代替玻璃瓶最合適的塑料瓶,廣泛應(yīng)用于各種茶飲料、果汁等需要熱灌裝的飲料,F(xiàn)在也用于可口可樂的包裝
聚碳酸酯PC 透明度高,光澤性好,無味無臭,剛硬、沖擊強度高,尺寸穩(wěn)定性好,保香性好,阻氣阻水性好,耐熱耐寒性好,耐油耐稀酸、鹽;易產(chǎn)生應(yīng)力開裂,耐堿,耐溶劑性差 吹塑成型用于礦泉水、純凈水的包裝容器;使用共擠出吹塑法制成多層復合容器可盛裝碳酸飲料
聚偏二氯乙烯PVDC 柔軟并具有極低的透氣、透水性能、保鮮、保香性能好 是較好的熱收縮包裝材料。玻璃紙涂以PVDC后再與PE復合,常用于包裝桔汁;還可涂布在尼龍上或聚酯上再與PE復合,成為多種飲料包裝容器
從整個世界包裝業(yè)的發(fā)展看,盡管塑料包裝材料一直經(jīng)受環(huán)境問題的嚴重挑戰(zhàn),但塑料包裝在包裝工業(yè)中仍成為需求增長最快的材料之一。為適應(yīng)新時代的要求,塑料包裝材料除要求能滿足市場包裝質(zhì)量和效益等日益提高的要求外,還進一步要求其節(jié)省能源、節(jié)省資源,用后易回收利用或易被環(huán)境降解為技術(shù)開發(fā)的出發(fā)點。高性能、多功能性塑料包裝材料正成為許多國家開發(fā)的熱點,并已有部分產(chǎn)品投入了工業(yè)生產(chǎn)。這類材料包括高阻滲性、多功能保鮮性、選擇透過性、耐熱性、無菌(抗茵)性以及防銹、除臭、能再封、易開封性等特性,其中以高阻滲性多功能保鮮、無菌包裝材料等發(fā)展更為迅速。另外,近年來正在研究開發(fā)的納米復合包裝材料正受到關(guān)注。
1.聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)
PEN的樹脂結(jié)構(gòu)與PET十分近似,但PEN在所有方面的性能都優(yōu)于PET,它具有如下特性:熱變形溫度比PET高30℃,達到100℃,可以用于熱灌裝;玻璃化溫度比PET約高40℃,同時其拉伸強度、彎曲模量、彎曲強度也較高,故PEN的尺寸穩(wěn)定性好,熱收縮率低、長期耐熱性好;耐酸、耐堿、耐水解性和耐一般化學藥品的性能優(yōu)于PET;是各種塑料中氣體阻隔性較好的一種,對氧氣、二氧化碳、水的阻隔性分別比PET高4倍,5倍,3.5倍;與PET相比,PEN對有機溶劑的吸附性較小,本身游離、析出性也低;結(jié)晶度低于PET,易制得厚壁透明瓶;具有良好的抗紫外線性能和很好的衛(wèi)生性能。
目前瓶類包裝容器已成為PEN的主要市場。由于PEN具有優(yōu)良的特性,用PEN吹制的PEN瓶,性能優(yōu)于PET瓶。PEN瓶透明、熱灌裝溫度可達約100℃,對紫外線、氧氣、二氧化碳阻隔性好,并且耐化學藥品,用于飲料、啤酒、嬰兒食品的包裝,具有很大的實用性和市場。特別是在啤酒包裝方面,更彌補了PET和玻璃的缺陷,成為近年來的熱點話題。
2.聚偏二氯乙烯(PVDC)
PVDC是一種淡黃色、粉末狀的高阻隔性材料。除有塑料的一般性能外,還具有自熄性、耐油性、保味性以及優(yōu)異的防潮、防霉等性能,同時還具有優(yōu)良的印刷和熱封性能。
PVDC是當今世界上塑料包裝中綜合阻隔性能比較好的一種包裝材料。它既不同于聚乙烯醇隨著吸濕增加而使阻氣性急劇下降,又不同于尼龍膜由于吸水性使阻濕性能變差,而是一種阻濕、阻氣都比較好的高阻隔性能材料。它不但有優(yōu)異的高阻隔性能,還具有優(yōu)異的印刷性能、復合性能和透明特性。
3.聚吡嗪酰胺(PZA)
PZA聚合物是一種高度透明、有良好操作性能,并能阻抗水溶解的材料,適用于大多數(shù)熱成型工藝,可使用傳統(tǒng)加工設(shè)備,包括薄板和薄膜的擠出設(shè)備,吹膜制造、纖維抽絲以及注塑加工等設(shè)備。它與PET相比有著良好的價格和性能潛力,它還能提供優(yōu)良的粘合性能和光澤特性,并具有良好的金屬化特性。PZA聚合物可用于酸奶包裝紙盒等。
隨著塑料包裝產(chǎn)品質(zhì)量的提高和功能性增加,新的包裝用塑料品種不斷的被開發(fā)出來,同時原有的塑料品種用途也進一步拓寬。
紙類包裝材料
紙制品包裝材料最大特點是環(huán)保,可以循環(huán)再利用。紙作為飲料包裝材料主要是內(nèi)面或外面與聚已烯PE膜和鋁箔復合制成紙塑鋁包裝容器,使之具有一定的密封性、防潮性及防水性。如人們常見的利樂包、康美包,形狀有屋頂包、無菌方形磚等。主要用于短期保鮮的鮮奶、酸奶和長期保鮮的牛奶飲料及果汁等。
紙類包裝材料的優(yōu)點是成本低、較經(jīng)濟、重量輕,屬綠色環(huán)保包裝、無公害產(chǎn)生。但其耐壓性和密封精度都比不上玻璃瓶和金屬罐,也不能進行加熱殺菌。因此,預成形紙盒在保存過程中會因聚乙烯氧化而降低熱封性能,或因折痕或低于纖維硬化失去彈性變?yōu)椴黄秸,給灌裝成型機造成供料困難。