發(fā)泡塑料在包裝中的應用

申 冉 陳 威

（曲阜師范大學 工學院）

技術發(fā)展方向——技術應用

發(fā)泡塑料在包裝中的應用

申 冉 陳 威

（曲阜師范大學 工學院）

發(fā)泡塑料具有易于加工成型、較好的緩沖性、良好的保溫絕熱性等特點，在包裝領域應用廣泛。從發(fā)泡塑料的定義、發(fā)泡方法、分類及其應用方面，分析了發(fā)泡塑料在包裝領域廣闊的發(fā)展前景。

發(fā)泡塑料包裝材料緩沖包裝應用

引言

塑料包裝在包裝領域占有的比例日益增大，塑料包裝材料的種類也隨之增多。發(fā)泡塑料因具有質輕、高強、易于成型、成本低、較好的緩沖性能、優(yōu)良的防潮性、防霉性、隔熱性和電絕緣性等特點而受到廣泛的關注。它被大量應用于生產餐具、托盤、保溫材料、襯墊、模具等，其應用領域涉及食品、建筑、家俱、玻璃、電子產品等行業(yè)。在我國，隨著科學技術的進步與發(fā)展，自20世紀90年代以來發(fā)泡塑料的用途不斷被擴大、開發(fā)和利用。2012年我國發(fā)泡塑料材料已超過300萬噸，行業(yè)統(tǒng)計顯示年均增長15%以上，發(fā)泡塑料在包裝中應用突出，目前已居于各種包裝材料之首。

1 發(fā)泡塑料概述

1．1 發(fā)泡塑料概念

發(fā)泡塑料（Foam Plastic）是以熱塑性或熱固性樹脂為基體，經發(fā)泡成型使塑料產生微孔結構而制得的、內部具有無數微小氣孔的塑料。

發(fā)泡是塑料加工的重要方法之一，塑料發(fā)泡得到的泡沫塑料含有氣固兩相。氣體以泡孔的形式存在于泡沫體中，泡孔與泡孔互相隔絕的稱為閉孔，連通的稱為開孔，從而有閉孔泡沫塑料和開孔泡沫塑料之分。泡沫結構的開孔或閉孔是由原材料性能及其加工工藝所決定的。幾乎所有的熱塑性和熱固性的塑料都可以制成發(fā)泡塑料，一般常用的發(fā)泡塑料有聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、酚醛發(fā)泡塑料等。

1．2 發(fā)泡劑

塑料發(fā)泡劑可簡單劃分為物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩類：

（1）物理發(fā)泡劑。是沸點在樹脂軟化點溫度以下的液體，它適用于高發(fā)泡，這種發(fā)泡劑在樹脂中有相當的溶解性，但不會影響樹脂的粘度和玻璃化轉變點。物理發(fā)泡劑擴散能力低，在膨脹過程中易于快速揮發(fā)，在泡壁內殘留濃度較低；

（2）化學發(fā)泡劑。它在很窄的溫度范圍內能夠分解放出氣體，適用于低發(fā)泡，這種發(fā)泡劑分解物不會對樹脂染色，而且分解物不能有腐蝕性，分解物本身要起到成核劑的作用。

1．3 塑料發(fā)泡方法

根據所用發(fā)泡劑的不同，塑料的發(fā)泡方法可以分為物理發(fā)泡法和化學發(fā)泡法兩類：

（1）物理發(fā)泡。將惰性氣體在壓力下溶于塑料熔體或糊狀物中，再經減壓釋放氣體，從而使塑料膨脹或者氣化發(fā)泡；

（2）化學發(fā)泡。加入化學發(fā)泡劑，使塑料受熱分解或原料組分之間發(fā)生化學變化而產生氣體（如二氧化碳、氮氣、氨氣等），從而使塑料熔體內充滿泡孔。

2 發(fā)泡塑料在包裝領域的應用

發(fā)泡塑料具有優(yōu)良的特性，已廣泛地應用于包裝領域，從小的個體包裝到更大型的包裝都可以采用發(fā)泡塑料。

2．1 食品包裝

一次性發(fā)泡塑料餐具是指以聚苯乙烯樹脂為原料，在擠出機中經過高溫加熱熔融后加入發(fā)泡劑（丁烷）等進行擠出拉片，將片材收卷后在通風潮濕的環(huán)境中放置養(yǎng)生后再進行二次加熱吸塑成型，制成的各種餐飲具如快餐盒、湯碗、方便面碗、生鮮托盤等。發(fā)泡餐具因衛(wèi)生、耐壓、保溫以及價格便宜等優(yōu)點在世界各國廣為使用。

聚丙烯發(fā)泡塑料（PP）也是理想的食品包裝材料，發(fā)泡片材因其特殊的熱穩(wěn)定性和熱絕緣性而成為發(fā)泡PS在高級食品包裝中的替代品。與發(fā)泡PS和發(fā)泡PE相比，發(fā)泡PP可在微波爐中使用，而且耐沸水，熱成型的盤子在低溫下有足夠高的沖擊強度，可在深冷環(huán)境中使用，手感舒適、柔軟。

2．2 緩沖包裝

緩沖包裝一般具有沖擊能量的吸收性、振動吸收性和復原性，發(fā)泡塑料以其良好的緩沖性能在包裝中占據重要地位，其半硬質發(fā)泡體在受到強烈沖擊后不失還原性能，特別適合于做緩沖包裝。

2．2．1 聚苯乙烯發(fā)泡塑料

聚苯乙烯發(fā)泡塑料（EPS）是目前包裝上用量最大的緩沖材料。它是以聚苯乙烯樹脂為主體、加入發(fā)泡劑等其他助劑制得的。通常為硬質、閉孔發(fā)泡結構。密度低，一般為0．015～0．07g／cm3，它的緩沖性能好。有優(yōu)良的防潮性、防霉性、隔熱性和電絕緣性。吸水率低，易于成型加工，且價格還便宜。廣泛用于各種精密儀器、家電產品、醫(yī)用器械等易碎物品的緩沖防震包裝。但是聚苯乙烯發(fā)泡塑料的主要缺點是韌性較差，廢棄物體積大，不易處理，且燃燒時產生的苯乙烯氣體會污染環(huán)境等。所以近年來它在包裝上的使用也逐漸受到限制。

2．2．2 聚氨酯發(fā)泡塑料

聚氨酯發(fā)泡塑料（EPU）是由異氰酸酯、多羥基化合物、水以及其他助劑共同反應制得的。根據所用原料、配方以及生產工藝的不同，能制得滿足多種性能要求的發(fā)泡制品。按其生產原料不同，聚氨酯發(fā)泡塑料可分為聚醚型和聚酯型，按制品的性能不同可分為軟質、半硬質和硬質發(fā)泡塑料。按其生產方法不同還可分為一步法、預聚法和半預聚法。

聚氨酯發(fā)泡具有極佳的回彈性，對沖擊、振動能量的吸收性好。強度高，隔熱性好，對環(huán)境溫、濕度的穩(wěn)定性好。并有良好的耐化學腐蝕性和加工性能。但因價格較高，所以主要用作精密儀器、電子產品、工藝品等高檔易碎物品的緩沖襯墊材料?？梢詨K狀、片狀、發(fā)泡襯墊模型等多種形式使用。

2．2．3 聚乙烯發(fā)泡塑料

聚乙烯發(fā)泡塑料（EPE）是以聚乙烯樹脂為主體，加入發(fā)泡劑、交聯劑等助劑經混合并加熱熔融制得的。所用聚乙烯樹脂的密度越低，制得的發(fā)泡塑料的撓性越好。

聚乙烯發(fā)泡塑料也是包裝上廣泛應用的緩沖材料。它的緩沖、隔熱性能好。強韌、有撓性、耐摩擦，吸水率低、耐低溫。有優(yōu)良的抗化學腐蝕性以及成型加工性，且成本較低。因此它廣泛用作小型機電產品、儀器、玻璃器皿以及食品的緩沖沉淀材料等。低發(fā)泡的聚乙烯發(fā)泡塑料可進行切削、鉆孔、粘合等二次加工，制成護角、護棱等定型緩沖材料。聚乙烯發(fā)泡塑料還可與聚氯乙烯、紙、布、金屬箔等進行復合，制成緩沖襯墊及緩沖包裝袋等。

2．2．4 聚氯乙烯發(fā)泡塑料

聚氯乙烯發(fā)泡塑料（EPVA）是發(fā)展較早的一種發(fā)泡塑料，分為軟質和硬質兩種。具有良好的機械強度、緩沖防震性能和耐化學腐蝕性，吸水率低，不易燃燒，且價格便宜。但它的熱穩(wěn)定性較差，加之在成型中加入的某些助劑是有毒物質，其分解產生的氯化氫氣體對產品有一定影響。另外，發(fā)泡塑料中殘留的氯乙烯單體也有毒。因此，這在很大程度上限制了它在包裝領域中的應用，一般僅用于某些易碎工業(yè)產品的緩沖防震包裝。

2．2．5 聚丙烯發(fā)泡塑料

聚丙烯微孔發(fā)泡塑料（EPP）是一種低密度、具有密孔結構的定向聚丙烯發(fā)泡片材，它是近年來出現的一種新型緩沖材料。聚丙烯微孔發(fā)泡塑料具有優(yōu)良的縱向抗張強度，由于其特殊的密孔及薄而柔韌的孔壁，使它具有極佳的回彈性和柔韌性，它的微孔能吸收大量的沖擊和振動能量，是非常好的緩沖材料。

聚丙烯微孔發(fā)泡塑料的耐磨性好，并具有異常的摩擦性能，即它與光滑表面的摩擦系數比對粗糙表面的摩擦系數大得多。這使它與產品的光滑表面接觸時不宜滑動，因此可以保護產品的表面不受損傷。這種表面保護作用已在電視機、裝箱家具、金屬器具以及化妝品等容器的裝飾表面保護上得到了應用。

2．3 其他應用

2．3．1 保溫性能

發(fā)泡塑料具有細微、獨立的氣泡結構，這就決定了它具有有效降低空氣對流導致的能量交換的性質，適合制作保溫管、保溫板等。而且發(fā)泡塑料兼具防結露性，特別適合用于制作冰箱、空調、冷庫等多濕環(huán)境的保溫材料。

2．3．2 吸音性能

發(fā)泡塑料具有吸音降噪功能，特別適合用于電動機、汽車等強噪音設備及環(huán)境中的吸音隔音功能。

2．3．3 延展、隔熱

發(fā)泡塑料的耐熱性強，延展性能優(yōu)良，密度均勻，能夠實現真空成型及熱成型等較深部位的成型，因此可用于汽車熱壓頂棚、汽車空調蒸發(fā)柜等內飾件及鞋材等方面的材料。

此外，像XPE／IXPE還具有無毒無味、耐藥品性、耐油、耐鹵及其他各種化學藥品的性能，并且易于加工，可以任意裁切，能夠與多種材料貼合，作為新一代環(huán)保、高效節(jié)能的材料有廣闊的發(fā)展前景。

3 結語

發(fā)泡塑料在包裝領域的應用比例持續(xù)上升，如何更好的促進發(fā)泡塑料和包裝的共同發(fā)展是我們面臨的新挑戰(zhàn)。研究者與企業(yè)應致力于改進發(fā)泡塑料制造工藝，提高其制造水平，更節(jié)省材料、人力和資源，制造出新型產品更好地滿足日益擴大的需求及用于更廣闊的領域，使發(fā)泡塑料在包裝上的應用更符合減量化、易于重復利用、易于回收再生、可重復和可降解腐化的綠色包裝定義。

項目來源：

山東省高等學校科技計劃項目（No：J14LD51）

曲阜師范大學博士科研啟動基金（No：BSQD2012058）

曲阜師范大學科技計劃項目（No：xkj201413）

Application of Foamed Plastics for Packaging

Shen Ran Chen Wei
（College of Engineering，Qufu Normal University）

Foamed plastics have characteristics of easy to processing molding，good buffer resistance and good thermal insulation，widely used in packaging field．From the definition，foaming method，classification and applications of foamed plastics，analyzed its broad prospects in the field of packaging．

Foamed Plastics；Packaging Materials；Cushion Packaging；Application