特约专栏 | 塑料压力瓶及塑料气雾剂技术指标探讨

塑料压力瓶及塑料气雾剂

技术指标探讨

 

 

一 前言

塑料气雾剂是一种以塑料压力瓶为包装容器的气雾剂，多数用压缩空气或丁烷为抛射剂，也有用囊阀的二元包装塑料气雾剂。

塑料压力瓶与传统马口铁气雾罐或铝罐相比，具有防锈、防凹痕特性，触感温润柔和，可提供透明、半透明、雾面、亮面、彩色、渐变色等多样选择，广泛适用于家居用品、个护美妆、食品等领域。

塑料压力瓶早期只有国外的Plastipak 及其国内经销商供应，近几年已有多家国内厂家生产，质量也逐步稳定，应用产品类别也在增加，塑料气雾剂产品透明，可直接观察到内容物，观赏性高，与马口铁罐与铝罐气雾剂相比，存在明显观赏优势，受到消费者的喜爱。

无论塑料压力瓶或塑料瓶气雾剂，目前国内还没有制定对应的国标、行标、团标，由各包材厂或充填生产企业自行制定检验标准，检测项目及指标差参不齐，我司研发团队在开发塑料气雾剂中，查阅收集了EFA、日本和国内的塑料气雾剂相关技术标准，对塑料瓶和产品也进行了一些测试，在此分享技术信息给同行，希望可以共同完善国内塑料气雾剂的检测指标，降低产品质量事故的风险。

 

二 塑料瓶气雾剂市场分析

按2022年FEA统计，欧洲市场气雾剂约53亿支，金属罐（铝/马口铁）占比约85%-90%，仍为绝对主流。塑料容器占比约5%-10%，玻璃及其他材料占比不足5%。

塑料瓶气雾剂应用领域包括：

个人护理产品：如发胶、护肤品喷雾，占比约50%以上；

家用产品：清洁剂、空气清新剂、消毒剂等；

发展趋势：欧洲环保政策（如塑料回收率目标）推动塑料使用。

2024年中国市场塑料瓶气雾剂市埸占比没有官方统计数据，参考瓶厂及阀门厂的信息，约有2000万支或以上，这两年塑料气雾剂增长的原因包括：

化妆品、家用清洁领域快速渗透；

轻量化需求推动（物流成本低）；

塑料瓶生产技术成熟，质量稳定，成本下降；

中国“双碳”目标推动可回收材料。

塑料瓶产品目前在国内主要适用于化妆品及日化领域，如防晒喷雾、保湿喷雾、消毒喷剂等。

 

三 塑料气雾剂产品的优缺点对比

1、优点：

• 轻量化设计：明显比金属罐轻，运输成本下降；
• 低碳足迹：采用全聚合物可回收材质，完全不含金属组件，与铝制容器相比显著降低碳足迹。

• 防锈蚀特性；
• 造型灵活多变：可开发多种不同造型，瓶子直径有35、38、45、52、60mm, 容量从90-420ml,有圆柱形、锥形、花瓶形等，灵活造型提升货架辨识度。

 

2、缺点：

。塑料材料的特性（如渗透性、应力开裂和蠕变），易受温度和紫外线等影响，产品所用原料和配方需通过与塑料瓶的相容性测试；

。与金属罐、玻璃罐相比， 高温易变形导致产品外观不良，运输贮存条件更苛刻；

。生产灌装可能产生静电积聚，灌装易燃内容物至塑料气雾瓶时需采取正确防护措施。

。使用外抓阀门，成熟阀门供应商选择不多，对封口设备要求高。

 

四 塑料压力瓶定义及技术标准

（FEA 647E-2022）

 

 

4.1 定义：

塑料：以高分子量聚合物为主要成分，在加工成最终产品过程中可流动成型的材料。

塑料压力瓶：主要由塑料、塑料组合或复合材料制成。

注：每种塑料材料均有其短期和长期最高使用温度。  

可包含非塑料材料（如提高容器强度的玻璃纤维），可添加助剂（如紫外线吸收剂）。 

注：某些助剂（如颜料或色母粒）可能引发开裂或机械性能变化。  

塑料压力瓶爆裂时不得产生碎片。

4.2 检测指标：

1、外观（材质、颜色、印刷、油污、划痕、变形等）；目测；

2、尺寸（长、宽等）；量具；

3、重量；电子天平；

4、变形压力：

与金属容器相同（根据FEA 621《气溶胶 – 无阀门空容器内压抗性测试》）：

内压< 6.7 bar（50°C时），变形压力>10 bar；

内压≥6.7 bar（50°C时），变形压力需比50°C内压高50%。
若塑料压力瓶出现不对称变形、严重畸变或其他类似缺陷，应判定不合格。轻微对称变形可接受，但需通过爆破压力测试。

5 爆破压力：

爆破测试与金属容器相同（根据FEA 621）：塑料压力瓶的爆破压力应至少比变形压力高20%。

6 密封性：

容器密封应确保不损坏容器且能承受内部压力无泄漏。

以下附录1提供瓶口设计和密封系统示例，以及卷边尺寸计算建议。

 

附录1

瓶口设计示例：

 

密封系统示例：

 

卷边尺寸计算建议：

H=2e+Jc+h

其中e:套环厚度

Jc：垫片厚度

h:卡口高度（不含密封环）

注：若瓶口无密封环，需压缩垫片。

7 跌落测试（高、低温）：

塑料压力瓶设计应满足：装满水的瓶子从1.8米高处跌落至混凝土地面时，容器无破裂或泄漏。

测试分两组（每组25个装满的瓶子）：

第一组：-20°C环境放置24小时；

第二组：55°C环境放置6小时。
测试前需在室温下静置24小时。
跌落时需自由下落，避免直接撞击阀门或阀盖。每容器仅跌落一次。

8 材料耐温性—热空气测试：

80°C热空气测试可提供与热水不同的温度变形信息。装满水的瓶子在80°C干燥空气中保持5小时应无破裂或泄漏。测试使用一组25个瓶子。

五 塑料气雾剂检测指标

（FEA-647 E 2022）

 

1 相容性测试：

需进行适当测试以确保塑料压力瓶与内容物的长期适用性和兼容性（应考虑正常和可预见的储存使用条件）。若内容物或瓶子材料变更，需重新测试。

2 密封性：

容器的密封应确保不损坏容器且加压内容物无泄漏。

3  材料耐温性—跌落测试：

塑料气雾剂的设计应确保灌装后产品从1.8米高处跌落至混凝土地面时不破裂或泄漏。跌落测试区域应符合ISO 2248。  

使用三组各25个灌装后产品进行测试。测试前：  

- 第一组在-18°C或更低温度下≥24小时，  

- 第二组在40°C下≥3个月，  

- 第三组在55°C下≥6小时。  

在要求温度下，以自由落体方式单独跌落每个产品。跌落方向随机统计分布。气雾剂阀门应按ADD附录2.1.2保护。每个产品仅跌落一次。  

测试配方为实际上市配方（内容物、灌装体积及压力一致）。  

注：  

- 跌落方向随机，起始点相同。  

- 本测试仅评估产品耐冲击性，单就阀门性能而言，塑料气雾剂产品与金属产品并无差异。  

- 因冲击导致阀门意外启动不视为泄漏。  

- 附件可能断裂，但产品完整性不得受损。

4 材料耐温性—热空气测试：

热空气测试可评估温度引起的变形。塑料气雾剂的设计，  应确保灌装的产品在65°C以上干燥空气中保持≥5小时后不破裂或泄漏。使用一组25个灌装的产品进行测试。  

测试配方为实际上市配方（内容物、灌装体积及压力一致）。  

变形情况会因材料和设计的不同而有所差异。出于质量考量（如标签贴附目的），需要对尺寸变形进行评估。

5 运输相关测试：

运输外包装设计应确保塑料气雾剂在1.2米高处跌落至混凝土地面时无破裂或泄漏。
测试分两组（每组5个运输包装）：

第一组：-20°C环境保持24小时；

第二组：55°C环境保持6小时。
移出环境后1分钟内进行跌落测试，跌落方式同上。

测试产品充填实际上市配方，运输外包装与实际物流一致。

6 针对PET塑料压力瓶的“应力开裂”测试：

氢氧根离子是PET塑料压力瓶应力开裂的主要催化剂。对氢氧化钠侵蚀更具抵抗力的PET容器，在其生命周期内更不易发生应力开裂。  

PET压力瓶应遵循国际饮料技术协会（ISBT）的“应力开裂”测试。该测试评估PET压力瓶对外部侵蚀的耐应力开裂性。  

注：ISBT PET瓶自主标准测试方法可通过其官网（https://www.bevtech.org/）购买。  

A. 设备  

1. 独立测试台  

2. 秒表或计时器  

3. 调节至适当压力的压缩空气或氮气  

4. 蒸馏水/去离子水  

5. 气雾剂阀门  

6. 卷边装置及加压工具  

7. 压力表  

8. 滴定装置（测定NaOH溶液碱度）  

9. pH试纸  

10. 新鲜0.200% NaOH水溶液（用蒸馏水/去离子水与固体NaOH配制）  

B. 安全措施  

测试前需进行安全评估。已知风险包括：

1. NaOH为强碱，腐蚀皮肤和眼睛。固体NaOH具吸湿性。配制时需缓慢将NaOH加入水中（切勿反向操作），0.2%NaOH溶液pH约12.7。  

2. 建议全身防护。  

3. PET容器可能在测试中爆裂，需严格防护。  

4. NaOH溶液需按SDS及当地法规处理。  

C. 样本数量  

由用户根据规格和风险分析确定。建议至少25个PET压力瓶。  

D. 步骤  

1. PET瓶需生产后≤2周。  

2. 按安全措施配制0.200% NaOH溶液。  

3. 确认溶液为室温且密封保存（防止吸收CO₂）。标签注明日期，8小时内使用。  

注：NaOH溶液暴露于空气后会与CO₂反应生成碳酸钠（Na₂CO₃）沉淀。  

4. 测量溶液碱度（可接受范围：2402-2602 mg/l CaCO₃）。  

5. 按测试顺序标记PET瓶，编号。  

6. 灌装并卷边，配方如下：  

   - 水（体积占20°C时满容量的85%）。  

   - 推进剂：压缩气体（优选空气或氮气）。  

   - 内压至少为变形压力的2/3（如12 bar变形压力时使用8 bar）。  

7. 用压力表检查内压。  

8. 加压12小时后标记液位，将容器底部完全浸入NaOH溶液中。  

9. 记录开始时间。  

10. 持续监测30分钟（目视或压力损失）。  

11. 记录失效时间（爆裂、明显泄漏或微小泄漏）。微小泄漏通过液位下降或重量损失判定。测试后释放内压。  

12. 每次使用后彻底清洗并干燥测试台。  

E. 合格标准  

失效时间应≥30分钟。

7 产品标签要求：

无论内容物如何，塑料气雾剂需标注以下警告：
“远离热源、明火和高温表面”

六 塑料气雾剂技术指标（日本气雾剂协会标准，仅针对充填压缩气体为抛射剂的塑料气雾剂）

 

使用树脂容器的气雾剂需符合以下标准：
（1）容器形式与容量：圆柱形，内容积不超过500mL。
（2）容器材质：需由PET、PEN、尼龙或PET/PEN/尼龙/EVOH混合物等构成。
（3）容器耐压：在50℃时，容器需能承受1.8倍内压而不破损。
（4）内容物容量占比：在35℃时，内容物体积不超过容器内容积的90%。
（5）气密性：在48℃环境下，气体不得泄漏。
（6）阀门保护：阀门突出的容器，需采取保护措施。
（7）标注要求：根据气雾剂类型，按自主标准标注相应事项。

七 国内外塑料压力瓶检测指标及测试报告

 

7.1 国内一家工厂生产的塑料压力瓶出厂检测报告：

7.2 国内一家工厂生产的塑料压力瓶第三方检测合格报告：

 

7.3 国内三家塑料压力瓶高温测试数据对比：

八 小结

 

塑料压力瓶主要采用PET或PET改性材料，容量小于500ml, 按产品要求，瓶子有不同的直径、高度和外形、颜色，生产周期短，产量高。一个合格的塑料压力瓶须满足各项安全测试指标，包括变形压力和爆破压力测试，顶部耐压测试，（高低温）跌落1.8m测试，热风测试、低温测试，应力测试（NaOH水溶液）等。

塑料瓶气雾剂在国外已经有近20年的应用，并不断创新，如2022年Plastipak公司推出了一款100%可回收的SprayPET Revolution TM（下图），该容器及阀门都是聚合物，阀门使用非PET的新型聚合物，密度小，意味着可以安全通过所有PET回收厂且很容易分离阀门和容器，回收使用，降低碳排放。

塑料瓶气雾剂在国内大量上市只有几年的时间，且以化妆品为主，如火爆全网的水晶瓶防晒喷雾，小容量包装，方便携带，可上高铁飞机。由于PET材质与较多溶剂和原料不相容，所以在配方设计上需要小心选择合适的原料及比例，做好相应的稳定性测试（高温、低温、阳光照射防变色等）。

希望未来的塑料压力瓶气雾剂能通过新材料、新工艺配合新配方重新焕发光彩。