吹塑包装容器材料选择的原则与其他塑料制品选料原则相似:首先,选用材料要满足制品使用性能的要求;其次,材料的加工性能要符合选用的吹塑工艺要求;还要降低成本,便于回收利用等。
1.包装容器使用性能对塑料的要求
包装容器品种很多,不同用途需选用不同的塑料,故选用塑料的范围较广。每一种包装容器的使用性能大致相同,主要包括被包装物对容器包装性能的要求,容器在使用、运输、储存、堆码过程中对容器性能的要求等方面。
(1)力学性能方面 容器的强度及刚性是实现容器功能的基本性能,选用材料的力学性能应保证容器能承受被包装物自重负载、灌装压力,满足在运输、使用、堆码过程中应具有的抗冲击、抗跌落、抗滚翻撞击、耐应力开裂、耐堆码挤压和叠压、耐穿刺、耐划伤划破、耐悬挂蠕变等各项性能,在允许使用条件下保证容器具有足够的强度及刚性,在各种负载下不变形,不破损,不鼓瘪,以保护被包装物完整无损。因此对容器材料及容器有关的力学性能,现已规定了一系列试验项目及方法,如跌落试验、应力破坏试验、堆码试验、悬挂试验、耐内装液试验(测试长期装液后容器各种抗负载强度及密封性)、液压试验、接缝强度试验等。
(2)耐渗透性 不同包装物对容器有不同的阻隔性要求,如药品、干果类制品要求防潮,抗水渗透。如碳酸饮料要求阻隔CO2渗漏,保持饮料内含饱和CO2。又如肉类食品要求阻隔氧渗透,防止氧化变质。有些物品还要求防紫外线照射,要求有阻光性、保香性、保鲜性等,所以选用容器材料时要按被包装物的物性要求和储存期选用适当的阻隔性的材料。对此也规定了容器液体泄漏试验,O2、CO2及其他气体透气性试验,水及水蒸气的透湿性试验及阻光性试验等方法及阻隔性能指标。
(3)耐化学腐蚀性 容器用料需根据不同包装物的化学腐蚀性选用不同耐蚀性的塑料,如装油类物品的容器要求耐油性,装化妆品、日用化学品容器要求耐溶剂性,装工业化学品的容器要求耐化学腐蚀性,防冻液包装则要耐环境应力开裂性等。另外,耐蚀性与塑料结构也有关,如共混料制品的耐蚀性就差。容器需经长期内装腐蚀性介质后,测其强度、密封性、渗透性、耐环境应力开裂性,或检验容器外观质量、容量偏差、质量偏差、尺寸或壁厚偏差等方法来检测和评定容器的耐蚀性。
(4)耐热(寒)性 某些被包装物需要在80~100℃条件下热灌装,或需经120℃~130℃下蒸煮或煮沸消毒处理,还有些食品需带包装加热后食用或包装食品需要冷冻储存。因此,不同用途的容器需选用具有耐热或耐低温性的材料,以保证容器经高低温处理后仍可保持其包装使用性能。
(5)卫生安全性 包装食品、饮料、调味品、药品、化妆品、食用油等物品的容器材料的物性必须符合卫生法规的要求,容器材料内不能含有损害人体健康的物质,要严格限制容器材料中的物质迁移到被包装物中,如PET瓶中的乙醛含量必须小于1mg/kg,也不允许材料组织结构形式改变影响到被包装物的品质及安全性。
(6)透光性 多数容器要求有良好的透明性,提高其展示性,但有些包装物经日光照射后会引发质变,因此要求容器有阻光性。
(7)耐老化性 多数包装物具有一定的保质储存期,存些物品储存期可长达几年。因此包装容器应具有一定的耐老化性,对于需注射线辐射消毒的包装容器还应具有耐辐射性。
2.吹塑工艺对塑料性能的要求
不同吹塑工艺及加工不同制品时,对塑料的具体性能指标的要求也不同,但所有吹塑过程中塑料的流变及形变过程基本相似,即型坯挤出时处于高弹态接近粘流体的流变状态,之后它经历了自重下垂变薄;熔体温度下降,强度增大;在吹胀力作用下发生高速吹胀和拉伸形变,且紧贴型面冷却成型等阶段。
因此,选用塑料的成型特性须适应各成型阶段的工艺性要求。不同吹塑工艺用料的成型性要求举例如下:(www.xing528.com)
1)对挤吹成型用料要求熔体强度较高,以减少下垂变形,优化型坯壁厚分布,因此宜选用相对分子质量较高、相对分子质量分布均匀、加工温度范围较宽、熔体强度较高,但具有适当的流动性(MI值比注射料低)的吹塑级塑料。其中,对结晶型塑料,熔融温度与固化温度之间应有较大的差值;但对非结晶塑料,要在较宽的温度范围内流动。这样,型坯在吹胀过程中有较长时间的延伸,以保证制品的表面性能与均匀性。
2)注射吹塑成型。在注射吹塑成型中,型坯由芯棒所支撑,因此可以采用相对分子质量较低的塑料。以多型腔模具(一般通过热流道来充模)成型型坯时,要求采用较低相对分子质量的塑料,以使熔体易于流动与充模,减少熔体与芯棒的粘附。
3)拉吹成型时宜采用非结晶塑料,其成型性比结晶型料好。
此外,还要求树脂热稳定性好,且加工型坯的质量、壁厚、长度的重复性及着色性好。同时,选料时还应考虑制品尺寸大小,如加工5L以内的容器,宜采用HDPE、LDPE、PP、PVC、PAN、PS、PET、SAN、PVDF;吹塑大于5L的容器一般用HDPE、PP、PC、POM、PA、UHWMPE等。
3.常用吹塑成型用塑料的性能概况及应用举例
几种常用吹塑成型用塑料的性能及应用举例见表17-75。常用吹塑成型塑料的性能比较见表17-76。
表17-75 几种常用吹塑成型用塑料的性能及应用举例
表17-76 常用吹塑成型塑料的性能比较
注:密度、抗冲击性、刚性、韧性、耐翘曲和耐热性指标中,指数1表示最高性能,12表示最低性能。
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