发泡塑料在包装中的应用

申 冉 陈 威

（曲阜师范大学 工学院）

技术发展方向——技术应用

发泡塑料在包装中的应用

申 冉 陈 威

（曲阜师范大学 工学院）

发泡塑料具有易于加工成型、较好的缓冲性、良好的保温绝热性等特点，在包装领域应用广泛。从发泡塑料的定义、发泡方法、分类及其应用方面，分析了发泡塑料在包装领域广阔的发展前景。

发泡塑料包装材料缓冲包装应用

引言

塑料包装在包装领域占有的比例日益增大，塑料包装材料的种类也随之增多。发泡塑料因具有质轻、高强、易于成型、成本低、较好的缓冲性能、优良的防潮性、防霉性、隔热性和电绝缘性等特点而受到广泛的关注。它被大量应用于生产餐具、托盘、保温材料、衬垫、模具等，其应用领域涉及食品、建筑、家俱、玻璃、电子产品等行业。在我国，随着科学技术的进步与发展，自20世纪90年代以来发泡塑料的用途不断被扩大、开发和利用。2012年我国发泡塑料材料已超过300万吨，行业统计显示年均增长15%以上，发泡塑料在包装中应用突出，目前已居于各种包装材料之首。

1 发泡塑料概述

1．1 发泡塑料概念

发泡塑料（Foam Plastic）是以热塑性或热固性树脂为基体，经发泡成型使塑料产生微孔结构而制得的、内部具有无数微小气孔的塑料。

发泡是塑料加工的重要方法之一，塑料发泡得到的泡沫塑料含有气固两相。气体以泡孔的形式存在于泡沫体中，泡孔与泡孔互相隔绝的称为闭孔，连通的称为开孔，从而有闭孔泡沫塑料和开孔泡沫塑料之分。泡沫结构的开孔或闭孔是由原材料性能及其加工工艺所决定的。几乎所有的热塑性和热固性的塑料都可以制成发泡塑料，一般常用的发泡塑料有聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、酚醛发泡塑料等。

1．2 发泡剂

塑料发泡剂可简单划分为物理发泡剂和化学发泡剂两类：

（1）物理发泡剂。是沸点在树脂软化点温度以下的液体，它适用于高发泡，这种发泡剂在树脂中有相当的溶解性，但不会影响树脂的粘度和玻璃化转变点。物理发泡剂扩散能力低，在膨胀过程中易于快速挥发，在泡壁内残留浓度较低；

（2）化学发泡剂。它在很窄的温度范围内能够分解放出气体，适用于低发泡，这种发泡剂分解物不会对树脂染色，而且分解物不能有腐蚀性，分解物本身要起到成核剂的作用。

1．3 塑料发泡方法

根据所用发泡剂的不同，塑料的发泡方法可以分为物理发泡法和化学发泡法两类：

（1）物理发泡。将惰性气体在压力下溶于塑料熔体或糊状物中，再经减压释放气体，从而使塑料膨胀或者气化发泡；

（2）化学发泡。加入化学发泡剂，使塑料受热分解或原料组分之间发生化学变化而产生气体（如二氧化碳、氮气、氨气等），从而使塑料熔体内充满泡孔。

2 发泡塑料在包装领域的应用

发泡塑料具有优良的特性，已广泛地应用于包装领域，从小的个体包装到更大型的包装都可以采用发泡塑料。

2．1 食品包装

一次性发泡塑料餐具是指以聚苯乙烯树脂为原料，在挤出机中经过高温加热熔融后加入发泡剂（丁烷）等进行挤出拉片，将片材收卷后在通风潮湿的环境中放置养生后再进行二次加热吸塑成型，制成的各种餐饮具如快餐盒、汤碗、方便面碗、生鲜托盘等。发泡餐具因卫生、耐压、保温以及价格便宜等优点在世界各国广为使用。

聚丙烯发泡塑料（PP）也是理想的食品包装材料，发泡片材因其特殊的热稳定性和热绝缘性而成为发泡PS在高级食品包装中的替代品。与发泡PS和发泡PE相比，发泡PP可在微波炉中使用，而且耐沸水，热成型的盘子在低温下有足够高的冲击强度，可在深冷环境中使用，手感舒适、柔软。

2．2 缓冲包装

缓冲包装一般具有冲击能量的吸收性、振动吸收性和复原性，发泡塑料以其良好的缓冲性能在包装中占据重要地位，其半硬质发泡体在受到强烈冲击后不失还原性能，特别适合于做缓冲包装。

2．2．1 聚苯乙烯发泡塑料

聚苯乙烯发泡塑料（EPS）是目前包装上用量最大的缓冲材料。它是以聚苯乙烯树脂为主体、加入发泡剂等其他助剂制得的。通常为硬质、闭孔发泡结构。密度低，一般为0．015～0．07g／cm3，它的缓冲性能好。有优良的防潮性、防霉性、隔热性和电绝缘性。吸水率低，易于成型加工，且价格还便宜。广泛用于各种精密仪器、家电产品、医用器械等易碎物品的缓冲防震包装。但是聚苯乙烯发泡塑料的主要缺点是韧性较差，废弃物体积大，不易处理，且燃烧时产生的苯乙烯气体会污染环境等。所以近年来它在包装上的使用也逐渐受到限制。

2．2．2 聚氨酯发泡塑料

聚氨酯发泡塑料（EPU）是由异氰酸酯、多羟基化合物、水以及其他助剂共同反应制得的。根据所用原料、配方以及生产工艺的不同，能制得满足多种性能要求的发泡制品。按其生产原料不同，聚氨酯发泡塑料可分为聚醚型和聚酯型，按制品的性能不同可分为软质、半硬质和硬质发泡塑料。按其生产方法不同还可分为一步法、预聚法和半预聚法。

聚氨酯发泡具有极佳的回弹性，对冲击、振动能量的吸收性好。强度高，隔热性好，对环境温、湿度的稳定性好。并有良好的耐化学腐蚀性和加工性能。但因价格较高，所以主要用作精密仪器、电子产品、工艺品等高档易碎物品的缓冲衬垫材料。可以块状、片状、发泡衬垫模型等多种形式使用。

2．2．3 聚乙烯发泡塑料

聚乙烯发泡塑料（EPE）是以聚乙烯树脂为主体，加入发泡剂、交联剂等助剂经混合并加热熔融制得的。所用聚乙烯树脂的密度越低，制得的发泡塑料的挠性越好。

聚乙烯发泡塑料也是包装上广泛应用的缓冲材料。它的缓冲、隔热性能好。强韧、有挠性、耐摩擦，吸水率低、耐低温。有优良的抗化学腐蚀性以及成型加工性，且成本较低。因此它广泛用作小型机电产品、仪器、玻璃器皿以及食品的缓冲沉淀材料等。低发泡的聚乙烯发泡塑料可进行切削、钻孔、粘合等二次加工，制成护角、护棱等定型缓冲材料。聚乙烯发泡塑料还可与聚氯乙烯、纸、布、金属箔等进行复合，制成缓冲衬垫及缓冲包装袋等。

2．2．4 聚氯乙烯发泡塑料

聚氯乙烯发泡塑料（EPVA）是发展较早的一种发泡塑料，分为软质和硬质两种。具有良好的机械强度、缓冲防震性能和耐化学腐蚀性，吸水率低，不易燃烧，且价格便宜。但它的热稳定性较差，加之在成型中加入的某些助剂是有毒物质，其分解产生的氯化氢气体对产品有一定影响。另外，发泡塑料中残留的氯乙烯单体也有毒。因此，这在很大程度上限制了它在包装领域中的应用，一般仅用于某些易碎工业产品的缓冲防震包装。

2．2．5 聚丙烯发泡塑料

聚丙烯微孔发泡塑料（EPP）是一种低密度、具有密孔结构的定向聚丙烯发泡片材，它是近年来出现的一种新型缓冲材料。聚丙烯微孔发泡塑料具有优良的纵向抗张强度，由于其特殊的密孔及薄而柔韧的孔壁，使它具有极佳的回弹性和柔韧性，它的微孔能吸收大量的冲击和振动能量，是非常好的缓冲材料。

聚丙烯微孔发泡塑料的耐磨性好，并具有异常的摩擦性能，即它与光滑表面的摩擦系数比对粗糙表面的摩擦系数大得多。这使它与产品的光滑表面接触时不宜滑动，因此可以保护产品的表面不受损伤。这种表面保护作用已在电视机、装箱家具、金属器具以及化妆品等容器的装饰表面保护上得到了应用。

2．3 其他应用

2．3．1 保温性能

发泡塑料具有细微、独立的气泡结构，这就决定了它具有有效降低空气对流导致的能量交换的性质，适合制作保温管、保温板等。而且发泡塑料兼具防结露性，特别适合用于制作冰箱、空调、冷库等多湿环境的保温材料。

2．3．2 吸音性能

发泡塑料具有吸音降噪功能，特别适合用于电动机、汽车等强噪音设备及环境中的吸音隔音功能。

2．3．3 延展、隔热

发泡塑料的耐热性强，延展性能优良，密度均匀，能够实现真空成型及热成型等较深部位的成型，因此可用于汽车热压顶棚、汽车空调蒸发柜等内饰件及鞋材等方面的材料。

此外，像XPE／IXPE还具有无毒无味、耐药品性、耐油、耐卤及其他各种化学药品的性能，并且易于加工，可以任意裁切，能够与多种材料贴合，作为新一代环保、高效节能的材料有广阔的发展前景。

3 结语

发泡塑料在包装领域的应用比例持续上升，如何更好的促进发泡塑料和包装的共同发展是我们面临的新挑战。研究者与企业应致力于改进发泡塑料制造工艺，提高其制造水平，更节省材料、人力和资源，制造出新型产品更好地满足日益扩大的需求及用于更广阔的领域，使发泡塑料在包装上的应用更符合减量化、易于重复利用、易于回收再生、可重复和可降解腐化的绿色包装定义。

项目来源：

山东省高等学校科技计划项目（No：J14LD51）

曲阜师范大学博士科研启动基金（No：BSQD2012058）

曲阜师范大学科技计划项目（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