各种包装材料详解：木材、纸、塑料、玻璃和金属

2023-06-21 理论教育版权反馈

【摘要】：一般而言，包装材料主要有五大类：木材、纸、塑料、玻璃和金属。2．纸张纸张在包装材料所占的比例最大，大约占总量的36%。人们常常用“塑料”这个术语来替代聚合物，表示一种特定的高分子材料。人们可以利用热、压力和作用时间来把塑料加工成各种形状。塑料的主要优点是根据预期的应用需要确定材料的最终组成。因此，可以专门定制一种塑料，以满足包装的功能需求。塑料具有各种特定材料的组合能力，这也会导致使用RFID 时碰到问题。

一般而言，包装材料主要有五大类：木材、纸、塑料、玻璃和金属。木材和纸可能会有一些相似之处，塑料和玻璃之间也会有一些相似之处。通常认为：对于使用RFID 系统而言，金属材料不是很合适。产品包装经常会使用复合材料。复合材料可能会由多层材料组成，如铝、聚乙烯。各层材料不同的性能都会影响到复合材料的性能。

1．木材

木材是来源于木本植物的固体材料，尤其是树木，但也包括灌木。木材是一种材质各异的、吸湿的、多孔的、各向异性的材料。一般的木材是由木质素（15%～30%）将纤维素（40%～ 50%）和半纤维素（15%～25%）结合在一起。

虽然木材一直作为人类的生活燃料，还可用于家具、武器、工具，也可作为建筑材料以及制成盒子、包装箱和托盘。

木材的性质取决于其原料（树木）的性质。每一树种都有一定的密度。木材的密度与其强度（机械性能）有着直接的关系。

木材通常被分类为软木或硬木。针叶树（如松木）的木材称为软木，阔叶树（如橡树）的木材叫硬木。不能从字面上理解软木或硬木，因为硬木不一定硬，而软木不一定都是软的。比较有名的轻木（属于硬木）实际上比任何商业软木都要软。相反，一些软木（如紫杉）比多数的硬木还要硬。

木材的含水量是一个重要的指标。生长的树木的水分一般存在于细胞壁、细胞质及细胞腔和空隙中。风干的木材其水分仅保留在细胞壁中，含水量在8%～16%。即使是烘干的木材也保留了一小部分水分，但除化学用途外，所有的木材都可能被认为是绝对干燥的。

木材包装的形式有木篮（距今已有一万两千多年的历史）、木桶、木箱、木包装箱、托盘等。在美国，木包装箱的历史相对较短，从19世纪中期使用到20世纪20年代。后来木材包装逐步被新发明的瓦楞纸板和固体纤维板运输集装箱所取代。

以木材为原料制成其他木质材料如刨花板、木纤维板、中密度纤维板（MDF）、定向刨花板（OSB）。这些产品被广泛地用来制作成包装。木材纤维也是大多数纸张的重要成分。

2．纸张

纸张在包装材料所占的比例最大，大约占总量的36%。

现代造纸工艺是我国在两千多年前发明的。直到19世纪早期，纸张都是依靠手工制作的。世界上第一台造纸机是由Fourdrinier 兄弟发明制造的。长网造纸机可以连续地生产纸张，而且可以与最现代的加工方式进行联机生产，特别是卷筒纸印刷、制袋、制作瓦楞纸等。而在造纸过程中，如何应用RFID 是人们研究的热点。例如，在纸盒制作过程中如何有效地将RFID 芯片嵌入纸张和（或）盒子。

在造纸过程中，人们最感兴趣的是纸张的涂布和表面的处理过程。进行颜料涂层是为了生产出有光泽、白色、表面光滑的印刷面，通常是在造纸机生产线上完成。而功能涂层的目的是使纸张具有阻隔作用，涂布隔离漆、清漆或塑料作为隔离屏障，通常在造纸过程中进行单独的处理来完成。这些涂层和处理可能会影响RFID 的可读性，因此在包装设计或测试过程中要考虑到这些问题。

3．塑料

通用术语“塑料”可以用来定义许许多多材料。塑料包装的概念很广，常见的有塑料袋、塑料罐、塑料盒等。人们常常用“塑料”这个术语来替代聚合物，表示一种特定的高分子材料。人们可以利用热、压力和作用时间来把塑料加工成各种形状。所有塑料都是聚合物，但不是所有的聚合物都是塑料。

塑料在包装中的应用始于20世纪50年代。早期的用途是用塑料袋代替蜡纸，以及将塑料用作黏合包装纸板的黏合剂。塑料的主要优点是根据预期的应用需要确定材料的最终组成。因此，可以专门定制一种塑料，以满足包装的功能需求。这通常被认为是一件好事，但要记住，这也会给使用复合材料带来一些问题。如果在材料选择上不注意的话，就会影响射频波（RF）的传播。

由于其适应性好，可以很容易地将塑料与其他非塑料材料一起制成复合材料层压板。用纸、金属和塑料制成的弹性袋就是这样的例子。另外，需注意将金属箔与纸黏合在一起的黏合层通常是一种塑料涂层，因为它能够与多种材料黏结，而这些材料之间没有自然亲和力。

塑料具有各种特定材料的组合能力，这也会导致使用RFID 时碰到问题。当在包装材料中添加某些材料时，可能有某种材料会阻碍射线的穿透。射线穿透率是衡量材料允许射频波穿透而不衰减的性能指标。材料的射线穿透率越高，对无线电信号的影响越小。

4．玻璃

一般玻璃是指无机化合物在高温下熔融后快速冷却，使其固化成玻璃或非晶状态。虽然玻璃可以由许多种无机物制成，但大多数用于包装的玻璃容器是钠钙玻璃。钠钙玻璃是由石英砂（氧化硅）、石灰石（碳酸钙）和纯碱（碳酸钠）熔融而成，还会添加一些有助于加工、提高透明度和提供颜色的其他矿物质。一个典型的玻璃瓶组成是氧化钙（10%～12%）、氧化钠（12%～15%）、氧化镁（0.5%～3.0 %）、氧化铝（1.5%～2.0%）以及微量的氧化铁和三氧化硫。

在设计玻璃容器时，主要是考虑玻璃有以下的特点：刚性、惰性、阻隔性、无味、透明，并且有各种形状、大小和颜色，实用性强等。

生产玻璃容器时添加一些矿物质材料，以获得所需的物理和化学性能。与在塑料中添加一些物质后一样，玻璃也会阻碍射线的穿透，或者完全阻隔射频（RF）能量。因此，不能认为玻璃像塑料一样，是射频友好的，尽管在市场上大部分的玻璃都是如此。在考虑RFID 的适用性时，需要仔细衡量这些材料的添加量。

5．金属

金属包装的形式有罐、瓶、盖、盘、桶、鼓、散装容器、货架、捆扎带，以及与纸张和薄膜复合使用。金属包装最常用的材料是钢、锡和铝。金属容器的优点是价格便宜、热稳定、刚性强，便于在高速包装线上加工，而且易于回收使用。像玻璃一样，金属具有完全的气体阻隔性，但不同于大多数玻璃的是金属材料对光也完全阻隔。

像玻璃一样，金属包装也受到塑料包装发展的冲击。但是，由于金属包装具有很好的耐热性、物理强度和耐久性、阻隔性、无味等性质，金属包装还在许多场合使用。而且，金属包装可完全回收和再利用。

前面的包装材料都可能会影响RFID 系统的标签可读性。虽然每种材料都可以用RFID读取，但这并不意味着所有材料都能够被成功读取。例如，干的纸包装很容易让RF 能量波通过。虽然材料相同，吸湿性（指容易吸收水分）将增加其在潮湿的环境中对射频波的阻隔性能。

各种包装材料详解：木材、纸、塑料、玻璃和金属

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