2第二章 纸类包装材料及其包装容器

1 第二章 纸类包装材料及其包装容器

第一节 纸类包装材料的特性及其质量指标

纸是一种古老而传统的包装材料 自从公元105年中国发明了造纸术以后, 纸不仅带来了文化的普及, 而且促进了科学技术的发展。

现代包装丁业体系中, 纸和纸包装容器占有非常重要的地位。某些发达国家纸包装材料占包装材料总量的40％-50％, 我国占40％左右。从发展趋势来看, 纸包装材料的用量会越来越大。纸包装材料之所以在包装领域独占籍头, 是因为有其一系列独特的优点: 加工性能好、印刷性能优良, 具有一定机械力学性能、便于复合加工、成型性好, 卫生安全性好, 且原料来源广泛、品种多样、成本低廉、容易形成大批量生产, 纸质包装容器重量较轻、缓冲性好、应用广泛, 废弃物可回收利用, 无白色污染。

最初的纸常用作裹包物品, 现今纸类包装制品大量可见于纸箱、纸盒、纸袋、纸质容器等特别是瓦楞纸板与其纸箱占据纸类包装材料和制品的主导地位；目前, 经表面处理的复合纸和纸板、特种加工纸已形成一定规模的而被广泛应用。随着塑料白色污染所造成的环境保护问题日益严重, 纸类包装制品将有更广泛的应用, 并将部分取代塑料包装材料在食品包装上的应用。

一、纸类包装材料的性能

用作食品包装的纸类包装材料的性能主要体现在以下几方面

（一）机械力学性能

纸和纸板具有一定的强度、挺度和机械适应性, 它的强度大小主要决定于纸的厚度、质量、加工工艺、表面状况及一定的温湿度条件等, 另外, 纸还具有折叠性、弹性及撕裂性等, 很适合制作成型包装容器或用于裹包。

纸和纸板的强度受环境温湿度的影响明显, 空气温湿度的变化会引起纸和纸板平衡水分的变化,

最终使其机械力学性能发生不同程度的变化。图2-l所示为纸的机械力学性能随湿度变化的规律,

由于纸质纤维具有吸水性, 当湿度增大时, 纸的抗拉强度和撕裂强度便会下降而影响纸和纸板的实用性。因此, 在测定纸和纸板的强度等性能指标时必须保持一个相对温、湿度条件。在我国采用的是 图2-1纸的机械力学性能随湿度变化规律

(65±2)％相对湿度、(23±2)℃温度的试验条件；ISO标准采用(50±2)％相对湿度、(23±1)℃温度的试验条件。 2 （二）阻隔性能

纸和纸板主要由多孔性的纤维组成, 对水分、气体、光线、油脂等具有一定程度的渗透性, 而且其阻隔性受温湿度的影响较大。单一的纸类包装材料一般不能用于包装水分、油脂含量较高的食品及阻隔性要求高的食品, 但可以通过适当的表面加工来改善其阻隔性能。纸和纸板的阻隔性较差对某些商品的包装是有用处的, 如水果包装、袋泡茶包装等。

（三）印刷性能

与纸板吸收和黏结油墨的能力较强, 印刷性能好, 因此包装上常用于提供印刷表面。纸和纸板的印刷性能主要决定于表面平滑度、施胶度及黏结力等。

（四）加工使用性能

纸和纸板具有良好的加工使用性能, 容易实现机械化加工操作, 生产工艺成熟；容易加工成具有各种性能的包装容器；容易设计各种功能性结构如开窗、提手、间壁及设计展示台等, 且可折叠处理, 采用多种封合方式。另外, 纸和纸板还可以方便地在表面进行浸渍、涂布、复合等加工处理,

以提供必要的防潮性、防虫性、阻隔性、热封性、强度及物理性能等, 扩大其使用范围。

（五）卫生安全性能

单纯的纸是卫生、无毒、无害的, 且在自然条件下能够被微生物降解, 对环境无污染。但是, 在纸的加工过程中, 尤其是化学法制浆, 纸和纸板通常会残留一定的化学物质, 如硫酸盐法制浆过程残留的碱液及盐类, 因此, 必须根据包装内容物来正确合理选择各种纸和纸板。

二、纸及纸板的质量指标

纸和纸板由于用途不同、其质量指标也不同。包装所用纸和纸板的质量要求主要包括外观、物理性质、机械力学性质、光学性质、化学性质等几方面。

（一）外观

纸的外观质量要求是根据纸的不同用途, 对各种外观纸病加以限制或不允许存在。外观纸病是用感官鉴别。外观纸病的产生原因很多, 如原料处理不当、操作掌握欠佳、生产规程不严、包装运输疏忽等。

常见的外观纸病有以下几种:

1.尘埃 是指用肉眼可见的与纸张表面颜色有显著差别的细小脏点。

2.透光点和透帘 把纸张迎光照看, 见到纤维层较纸张其他部分薄一些, 而又没有穿破迹象,

小的叫透光点, 大的叫透帘。

3.孔眼和玻洞 指纸张上完全穿通的窟窿, 小的叫孔眼, 大的叫破洞。孔眼多的纸影响防潮性,

不适宜用作包装。

4.折子 纸张本身折叠产生的条痕, 能伸展开的（仍有折痕）叫活折子, 不能伸展开的叫死折子。

5、皱纹 纸面出现凹凸不平的曲皱, 破坏纸张的平滑匀称, 妨碍印刷。 3 此外, 还有斑点、裂口、硬质块、有无光泽等。根据等级不同分别规定不允许存在或加以限制。

（二）物理性质

l、定量(W) 每平方米纸的质量, 单位 g/m2。

2.厚度(d) 指纸样在两测量板之间,在一定压力下直接测出来的厚度、单位mm。

3.紧度(D) 是纸的单位体积重, 指纸的结实与松弛程度, 单位 g/cm3。

4.成纸方向 纵向: 与造纸机运行方向平行的方向；横向: 与造纸机运行方向垂直的方向。纸与纸板的许多性能都有显著的方向性, 如抗拉强度和耐折度, 纵向大于横向；撕裂度则横向大于纵向。

5、纸面 正面: 指抄纸时与毛毯接触的一面, 也称毯面；反面: 指抄纸时贴向抄纸网的一面也称网面。纸张的反面有网纹而比较粗糙、疏松, 正面则比较平滑、紧密。

6.水分 指单位重量的试样在100-105℃温度烘干至重量不变时所减少的重量与试样原重量的百分比, 以％表示。

7、平滑度 指在规定的真空度下, 使定量容积的空气透过纸样与玻璃面之间的缝隙所用的时间,

单位秒(s)。

8、施胶度 指用标准墨划线后不发生扩散和渗透的线条的最大宽度, 单位mm。它反应了加入胶料的程度。

9、吸水性 指单位面积的试样在规定的温度条件下, 浸水60s后吸收的实际水分, 单位g／(m2·h)。

（三）机械性质

l、抗拉强度 指纸或纸扳抵抗平行施加的拉力的能力, 即拉断之前所承受的最大拉力。有三种表示方法, 即抗张力（N, kgf）、断裂长（m）以及单位横截面的抗张力(N, kgf/cm2)。

2.伸长率 指纸或纸板受到拉力直到拉断, 长度增加与原试样长度之比。

3.破裂强度 又称耐破度, 指单位面积纸或纸板所能承受的均匀增大的垂直最大压力 单位

kPa(kgf/cm2)。这是一个综合性能指标, 对包装用纸具有特别意义。

4.撕裂度 表明纸的抗撕破能力。采用预切口将纸两边往相反方向撕裂至一定长度所需的力,

单位mN。它是包装纸、箱板纸的重要质量指标。

5.耐折度 指在一定张力下将纸或纸板往返折叠, 直至折缝断裂为止的双折次数, 分为纵向和横向两项, 单位为折叠次数。

6.戳穿强度 指在流通过程中, 突然受到外部冲击时所能承受的冲击力的强度, 单位用冲击能J表示。

7、环压强度 在一定加压速度下, 使环形试样平均受压、压溃时所能承受的最大力。

8、边压强度 在一定加压速度下, 使矩形试样的瓦楞垂直于压板, 平均受压时所能承受的最大力。

（四）光学性质

1.白度 指白或近白的纸对蓝光的反射率所显示的白净程度, 用标准白度计对照测量。用反射 4 百分率表示。

2、透明度 指可见光透过纸的程度, 以清楚地看到底样宇迹或线条的试样层数来表示。

（五）化学性质

1.灰分 指纸灼烧后残渣的重量与绝对干试样重量之比, 以百分率表示。测定纸的灰分主要是为了检验纸中填料的含量是否适合纸的使用性能。

2、酸碱度 纸在制造过程中, 由于方法不同, 使纸里酸性或碱性。酸碱性大都能使纸的质量显著降低, 必须严格控制。对于直接接触食品的包装用纸, 还要考虑是否对食品有影响。测定方法有两种：利用水的抽出物, 采用 pH计测量或中和滴定法进行测定。

第二节 包装用纸和纸板

一、包装用纸和纸板分类

（一）纸和纸扳的分类

纸类产品分纸与纸板两大类, 凡定量在225g/m2以下或厚度小于0.1mm的称为纸, 定量在225

g/m2以上或厚度大于0.1mm的称为纸板。但这一划分标准不是很严格, 如有些折叠盒纸板、瓦楞原纸的定量虽小于225 g/m2, 通常也称为纸板；有些定量大于225g/m2的纸, 如白卡纸、绘图纸等通常也称为纸。

根据用途, 纸大致可分为文化用纸、工农业技术用纸、包装用纸、生活用纸等几种。纸板也大体分为包装用纸板、工业技术用纸板、建筑用纸板及印刷与装饰用纸板等几种。

在包装方面, 纸主要用作包装商品、制作纸袋、印刷装潢商标等；纸板则主要用于生产纸箱、纸盒、纸桶等包装容器。常用包装用纸及纸板如表2-1。

（二）纸和纸板的规格

纸与纸板可分为平板和卷筒两种规格, 其规格尺寸根据不同形式有两种要求: 平板纸要求长和宽, 卷筒纸和盘纸只要求宽度。

纸和纸板的规格尺寸, 由用途方面的要求而确定, 单位为mm。国产卷筒纸的宽度尺寸, 主要有1940mm、1600mm、1220mm、l120mm、940mm等规格；进口的牛皮纸、瓦楞原纸等的卷筒纸, 其宽度多为1600mm、1575mm、1295mm等数种；平板纸和纸板的规格尺寸主要有: 787mm×1092mm、880 mm×1092mm、 850 mm×1168 mm等。

规定纸和纸扳的规格尺寸, 对于实现纸箱、纸盒及纸桶等纸制包装容器规格尺寸的标准化和系列化,

具有十分重要的意义。

二、包装用纸

包装用纸品种很多, 食品包装必须选择适宜的包装用纸, 使其质量指标符合保护包装食品质 5 量完好的要求。常用食品包装用纸有以下几种。

（一）牛皮纸(kraft paper)

牛皮纸是用硫酸盐水浆抄制成的高级包装用纸, 具有高施胶度, 因其坚韧结实似牛皮而得名。定量一般在30-100 g/m2之间, 其中以40—80 g/m2居多。分A.B.C三个等级。

牛皮纸从外观上分单面光、双面光、条纹牛皮纸三种. 其中双面光牛皮纸有压光和不压光两种；有漂白与未漂白之分, 多为本色纸, 色泽为黄褐色。

牛皮纸机械强度高, 并富有弹性, 抗水性、防潮性和印刷性良好, 大量用于食品的销售包装和运输包装。如包装点心、粉末等食品, 多采用强度不太大、表面涂树脂等材料的牛皮纸。

（二）羊皮纸(parchment paper)

羊皮纸又称植物羊皮纸或硫酸纸。它是用末施胶的高质量化学浆纸, 在15—17℃浸入72％硫酸中处理, 待表面纤维胶化, 即羊皮化后, 经洗涤并用0.1％一0.4％碳酸钠碱液中和残酸, 再用甘油浸渍塑化, 形成质地紧密坚韧的半透明乳白色双面平滑纸张。由于采用硫酸处理而羊皮化, 因此也称硫酸纸。

羊皮纸也可以认为是一种加工纸, 具有良好的防潮性、气密性、耐油性和机械力学性能, 适于油性食品、冷冻食品、防氧化食品的防护要求, 可以用于乳制品、油脂、鱼肉、糖果点心、茶叶等食品的包装。食品包装用羊皮纸定量为45、60g/m2, 工业品包装的标准定量为45、 60、75 g/m2,