食品包裝中使用的塑膠種類及其製造方法
食品包裝在維持產品品質、安全性和保質期方面發揮著至關重要的作用。在現代工業中，塑膠是應用最廣泛的包裝材料，因為它輕巧、柔韌、價格相對低廉、易於成型，並且可以製成阻隔空氣和水蒸氣的材質。然而，並非所有塑膠都適用於食品包裝。塑膠的選擇取決於產品的特性（乾燥/潮濕、高溫/低溫、油性/酸性）、耐溫需求以及食品安全標準。
以下是食品包裝中常用的塑膠類型，以及它們的製造過程概述（從原材料到包裝）。
1. PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）– 代碼 1
主要用途：礦泉水和軟性飲料瓶、食用油瓶、醬料容器、沙拉包裝、某些食品托盤和包裝薄膜。
優點：透明、堅固、輕便，對氣體有良好的阻隔性，可穩定接觸食品。
限制：除特殊設計的PET（CPET）外，不適用於非常高的溫度（例如在微波爐中反覆加熱）。
製作方法：
1. 聚合：PET是透過對苯二甲酸衍生物（例如PTA或DMT）與乙二醇之間的縮聚反應製成的。此反應生成PET聚合物鍊和副產物（例如水/甲醇），這些副產物將被分離。
2. 造粒：將液態PET冷卻並切割成顆粒（藥丸）。
3. 樹脂乾燥：PET具有吸濕性（易吸水）。加工前，需對顆粒進行乾燥，以防止熔化時發生降解。
4. 射出成型預成型件：對於瓶子，PET 通常透過注塑成型製成「預成型件」（像一根細長的管子）。
5. 拉伸吹塑成型：將預成型坯加熱，然後在瓶模內進行吹塑和拉伸。此工藝可提高瓶子的強度和透明度。
2. 高密度聚乙烯 (HDPE) – 代碼 2
主要用途：牛奶瓶、某些加侖裝容器、食品塑膠桶、瓶蓋、食品容器和厚產品包裝。
優點：強度高，抗衝擊，相對耐化學腐蝕，適用於食品。
限制：比PET更不透明，對氧氣的阻隔性不如其他一些塑膠。
製作方法：
1. 乙烯聚合：HDPE 由乙烯單體與催化劑（例如齊格勒-納塔催化劑或茂金屬催化劑）聚合而成，從而產生更緻密的鏈結構（高密度）。
2. 擠出成型或吹塑成型：
– 對於瓶子/塑膠桶：通常採用擠出吹塑成型，即將塑膠熔化成管狀（型坯），放入模具中，然後吹氣直至其粘附在模具的形狀上。
– 蓋：通常採用注塑成型。
3. 聚氯乙烯（PVC）－代碼 3（限制用於食品）
主要用途（受限且受到嚴格管制）：某些類型的保鮮膜或收縮膜。
優點：透明，有彈性，像薄膜一樣，而且非常結實。
限制：添加劑問題（增塑劑）以及加熱時形成某些化合物；在許多地方，用於食品包裝的使用受到越來越嚴格的限制。
製作方法：
1. 氯乙烯聚合：氯乙烯單體聚合為PVC。
2. 添加添加劑：PVC幾乎總是需要添加劑——穩定劑、潤滑劑，有時還需要塑化劑——才能使其柔韌且易於加工。
3. 薄膜製造：通常採用壓延法（將塑膠透過熱輥壓成薄片）或薄膜擠出法。
4. 低密度聚乙烯 (LDPE) – 代碼 4
主要用途：麵包袋、某些食品購物袋、包裝內襯、軟瓶和某些塑膠薄膜。
優點：非常靈活，防水性能良好，易於熱封。
缺點：氧氣阻隔性能不高；剛性較差。
製作方法：
1. 乙烯在高壓下聚合：產生更多支化結構，使材料更具柔韌性。
2. 吹膜擠出：LDPE 通常採用吹膜製程製成薄膜：將塑膠熔化，擠出成管，然後像氣球一樣吹脹，形成薄膜。
3. 薄膜加工：將薄膜切割並密封成袋，或與其他材料複合。
5. PP（聚丙烯）– 代碼 5
主要用途：即食食品容器、優格杯、吸管（在某些產品中）、瓶蓋、調味品包裝和某些微波爐安全容器。
優點：比PE具有更好的耐熱性，輕便，強度高，耐油脂。
限制：在極低溫度下會變脆；透明度取決於等級和製程。
製作方法：
1. 丙烯聚合：使用催化劑生產PP（均聚物或共聚物）。
2. 熱成型：對於杯子/托盤，PP 通常先透過擠出製成片材，然後加熱並在真空/壓力下成型到模具中（熱成型）。
3. 射出成型：對於某些硬蓋或容器，PP 採用射出成型製程。
4. BOPP薄膜：PP也可以透過縱向和橫向拉伸製成雙向拉伸薄膜（BOPP），使其更堅固、更透明，常用於包裝零食。
6. PS（聚苯乙烯）－代碼 6（含 EPS/泡沫塑膠）
主要用途：塑膠湯匙/叉、飲料杯、肉類托盤和食品容器用 EPS（泡沫）。
優點：價格便宜，易於成型，可以是透明的（GPPS）或非常輕的（EPS）。
限制：耐熱性有限；環境問題尤其對於EPS材料而言較為突出。
製作方法：
1. 苯乙烯聚合：生成PS。
2. 熱成型：將PS片材加熱，然後成型為杯子/托盤。
3. EPS 生產：將 PS 顆粒用發泡劑預發泡，使其膨脹成泡沫，然後放入模具中加熱使其融合形成容器。
7. 多層/複合塑膠（例如PET/PE、OPP/CPP、PA/PE）
許多現代食品包裝並非由單一類型的塑膠製成，而是由幾層材料組合而成，以實現互補的特性：一層用於增強強度，一層用於阻隔氧氣/氣味，一層用於便於密封。
應用範例：咖啡包裝、零食、泡麵、小袋裝醬料、冷凍食品和液體產品包裝袋。
優點：性能優異（良好的阻隔性和強度）。
限制：由於由多種材料組成，因此回收較為困難。
製作方法：
1. 單一薄膜的生產：例如，PET薄膜、BOPP薄膜、CPP薄膜或PE薄膜是透過擠出和取向製成的。
2. 層壓：多層材料組合：
– 黏合層壓（溶劑型或無溶劑型）使用特殊膠水，然後乾燥/固化。
– 擠出複合，其中 PE 被熔化並作為熱黏合劑「擠出」到兩層薄膜之間。
3. 印刷：包裝設計在覆膜前或覆膜後根據需要進行印刷（凹版印刷/柔版印刷）。
4. 包裝成型：多層薄膜在成型-填充-封口機上加工成小袋、小包或捲材包裝。
8. 生物塑膠（PLA 和澱粉基材料）－日益流行的替代品
用途：用於某些產品的杯子、托盤和薄膜（通常溫度不會太高）。
優點：來自可再生資源；在工業堆肥條件下可部分生物降解。
限制：並非總是耐熱；需要適當的加工/堆肥系統；成本可能較高。
製作方法：
1. 原料發酵：例如，玉米/甘蔗發酵產生乳酸。
2. 聚合：乳酸被加工成PLA。
3. 擠出/熱成型：PLA 的加工方式與傳統塑膠類似，可製成薄膜或容器。
結論
食品包裝用塑膠種類繁多，包括PET、HDPE、LDPE、PP、PS以及多層複合材料——每種塑膠的選擇都基於其強度、透明度、耐熱性和密封性能。生產流程也多種多樣：從單體聚合製成顆粒，再透過薄膜擠出、射出成型、吹塑成型或熱成型等製程加工成包裝材料。在永續發展需求的推動下，儘管存在技術和加工基礎設施方面的限制，生物塑膠和更易於回收的包裝設計仍在不斷開發中。
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