整套课件：包装概论

PackagingMaterials包装概论第一章：引论第二章：纸包装材料第三章：塑料包装材料第四章：包装辅助材料第五章：玻璃包装材料第六章：金属包装材料第七章：复合包装材料第八章：环境包装材料包装材料学（总结）Chapter1

Introduction

第一章引论1-

1PackagingMaterial一、包装材料的有关概念1、包装材料是指用于制造包装容器和构成产品包装的总称，是包装材料学研究的对象。2、包装材料学是研究包装材料的结构、性能及应用的科学。性质：包装材料学是包装工程学科的基础学科，是其专业的必修课，是其重要的方向之一，是在造纸、高分子材料、硅酸盐材料、金属材料、复合材料等材料学科和包装工程基础上发展形成的新兴边缘学科。

3、

包装材料的分类

1）依包装材料的作用分为主、辅包装材料：

主要包装材料：用于制造包装容器的器壁或包装物结构主题的材料

辅助包装材料：装潢材料，粘合剂，涂料，封缄材，捆扎材等辅助材料。

2）主要包装材料：纸、塑料、金属、玻璃、陶瓷、复合材料、纤维材料、木材等。

3）辅助材料：油墨、涂料、粘合剂、缓冲材料、捆扎材料等。

4）按包装功能分：

Ａ阻隔性；Ｂ耐热性；Ｃ选择性渗透

Ｄ保鲜性；Ｅ导电导磁性；Ｆ降解性

其它（防锈、可食、水溶）

4

发展概况（Developing）:

描述多、推理少；

定性多、定量少；

原因：包装学发展晚，包装材料作为其重要组成部分发展也晚，有待进一步深化与完善。

2）内容:研究包装材料结构和性能之关系，选择适当材料使之适合于特定产品包装和消费者的需要，并便于在包装机械上用各种现代技术加工,研制开发新型包装材料等。

二、包装材料发展背景

Ａ、古代：制陶、布、纸、铜器、青铜器、铁器、木材、竹器及其它植物、动物骨骼及皮囊Ｂ、工业革命前后：镀锡板（马口铁）１６２０年；金属软管１８４１年；玻璃容器；造纸机１７９９－１８０８；瓦楞纸盒（箱）１８９４（美）；Ｃ、近、现代：机械化、自动化、新材料新技术、金属桶；铁：三片/两片铝；二片加工纸、复合纸、功能纸；高分子材料：塑料——主要包装材料；涂料、油墨、粘合剂——辅助材料功能材料——功能化环境材料——绿色化三、包装材料的性能及选择不透明性、透明性、水蒸气阻隔性、氧气阻隔性、耐热性、耐低温性、耐油脂性、热封合性、印刷适性；原则:1.规格2.适应性与相容性3.流通环境与保质期4.市场5.环保１-２包装材料学的学习问题

一、本课程的地位：代表包装工程的一个重要方向.四要素之一。二、目的：１）设计包装、工艺、印刷，为实现三大功能选好材、用好材；２）为实现三大功能研发新的包装材料。三、注意几个问题

１、理论联系实际，如留意身边的包装设计与材料选择.

２、注意与其它课程的关系：

１）与包装设计：选材，以利于功能实现和自动化生产;

２）与包装印刷：印刷承印物、印刷油墨与辅料、印后加工料的选择;

３）与运输包装：缓冲与防护;

４）与包装工艺：防护材料、操作用材料;

５）与包装机械：适应自动化;

６）包含的高分子知识（另开课）

四、学习方法

１、留意包装材料信息：媒体:ＴＶ、radioInternet、Newspaper、Magazine

2、配合实验，训练性能测试与材料鉴别.本章完……

第二章

纸包装材料

Chapter2PaperPackagingMaterial

2-1IntroductiononPaper一、纸的定义１、广义：能够作为书写、印刷、包装等方面使用的薄片材料的总称.２、狭义（ＧＢ４６８７－８４）是指从悬浮液中将植物纤维、矿物纤维、动物纤维或这些纤维的混合物沉积到适当的成型设备上，经过干燥制造的平整、均匀的薄片（片状物）.３、传统纸：指植物纤维制成的薄片材料.４、纸的进化

第一代：传统纸，植物纤维纸；

第二代：合成纸，由合成纤维制成的纸和以塑料薄膜为纸胎制成的纸；

第三代：功能纸，具有特别功能的纸：耐火、夜光、医用、电磁波屏蔽与导电等.

5、加工纸与原纸:

A、原纸：抄造后未经加工处理的纸。

B、加工纸：为提高纸的表面性质和装饰效果或为了赋予纸面一些特殊性能，对原纸进行再加工后的成品称为加工纸。（如：涂布、浸渍、复合纸）

二、纸的分类

１、印刷用纸和纸板1）

涂布印刷纸和纸板2）

非涂布印刷纸和纸板注：纸与纸板的区别纸纸板定量<200>200厚度<0.1>0.12、文化艺术、生活用纸和纸板

1）书写用纸

2）复制用纸

3）卫生用纸

4）生活用纸

5）装饰用纸

3、包装用纸和纸板

1）通用包装纸2）特殊包装纸

3）食品包装纸4）包装纸板

4、技术用纸和纸板

1）

测试及信息记录用纸和纸板

2）

过滤用纸和纸板

3）

电器绝缘用纸和纸板

4）

工农业生产配套用纸和纸板

5）

其它技术用纸

2-2纸的制造

一、造纸原料与组成（以传统纸为例）1、原料1)木材:针叶木，如:松、柏、等阔叶木，如:杨、桦、枫等;2)草类:稻草、麦草、芦苇、甘蔗、竹子、高粱、玉米等;3)麻类：亚麻、黄麻等；4)棉花类：棉纤维；5)废纸（二次纤维）；6)辅料：胶料、色料、填料、化学助剂等；2、组成：纤维素、半纤维素（木素）及辅料

植物纤维不同所造纸的性质（强度、韧性)等也不同：纤维素纤维的长度越长，强度和韧性也越高。

麻(>23)棉(12-23)木(3-4)草(1-1.5mm)

纸的基本组成为纤维素。但造纸植物原料中除纤维素外，还有半纤维素和木素。木素对纸有害而无益，因此在造纸中应予以除去（组成见表1-1P17）.

典型植物组成(%)：

针叶木阔叶木草类

纤维素505055

半纤维素203030

木素302015

3、植物纤维原料的化学组成

1）纤维素（碳水化合物）：（C6H10O5）n

A、

化学结构性质：n随纤维素的来源、制造方法、测定方法各异;n大(3000~36000),纤维强度大.

B、

物理结构与性质：晶区、非晶区、空隙

C、

氢键：分子间氢键特别大,则作用力大。

影响吸湿性、渗透性。

2）半纤维素

A、碳水化合物：非纤维素的多聚糖，是低分子的聚糖类（平均n约200）。它和纤维素一起正常产生于植物组织中。

B、分为：非均聚糖D-木糖D-甘露糖D-葡萄糖D-半乳糖L-阿拉伯糖等

3）

木素（木质素）

A、

概念：是由苯丙烷结构单元通过碳-碳链和醚键连接而成的具有三度空间结构的高聚物。木素的结构因植物的不同而有所差异，但性质相同。因此木素不是代表单一物质，而是代表植物中某些共同性质的一群物质。

木素与纤维互相粘合在一起，其使纤维互相粘合在一起，要分离纤维，就必须溶解木素，这就是化学制浆的实质。

木素是仅次于纤维素的一种最丰富而重要的大分子有机物，全世界约产600万亿吨/年。

B、

结构与性质

1、

结构:（参见上页）

2、溶解性：不溶于任何溶剂，化学改性后可溶于水及醇、酮、稀碱等。

3、分子量：M11000～85000

也有2800～5500也有800～2500

4、木素的化学反应

主要用于化学制浆

木素易受H+、HSO3—、SO3－、OH－、HS－、Cl－的作用

5、工业木素的利用

（1）机械制浆残留

（2）燃料

（3）高分子材料的原料？

（4）有机低分子量化学试剂的来源？一、纸的制造过程简介：

（以木、草原料为例）

造纸过程分为两大部分：制浆和抄造

１、制浆过程

制浆分为备料、制浆、洗涤、筛选与净化、漂白四部分。

制浆的本质是将纤维原料离解成单根纤维。

（1）

备料：指储存的原料经过按一定要求的处理以满足蒸煮或磨浆需要的过程。

（以木材为例）锯断、去皮、除节、劈开、削片和筛选等工序。

A、

锯断：满足磨木机要求的长度0.6—1.2m，满足切片机要求的长度2—2.5m

B、

去皮：杂质含量高，纤维含量低

C、

除节：质地坚硬难于制浆

D、

劈开：过大原木不利于装入磨木机

E、

削片：切削成15—20㎜;厚3—5㎜的片以利于制浆C、

半化学浆（SCP）

木片先浸渍在NaOH中，以软化将纤维素结合在一起的木素和碳水化合物，然后机械制浆。该法成本低，常用于制造箱板纸、瓦楞纸。

问题:制浆的本质?说明三大制浆的工艺特点及应用.

（3）洗涤：经过制浆后，浆料中含有大量的废液和化学品。洗涤是利用扩散、过滤、挤压等作用得到较高浓度的纸浆和较高浓度的废液。实现化学品回收。

（4）筛选与净化

筛选是祛除较粗的纤维束、碎片、木节等不易形成均匀纸浆的成分(依被筛选的杂质的尺寸、大小、形状与纤维等而定).

净化是除去夹杂在浆液中的树脂等非纤维杂质(常用沉降离心分离等方法)。Why?

（5）漂白：（不一定都需要此过程）

为得到浅色或白色浆，必须对纸浆进行漂白处理。漂白处理常用化学方法使纸浆中的有色物质变为无色物质或溶解于水中。2、抄纸(抄造)

分备料（打浆与调料）与抄纸（1）

纸料的预备（打浆与调料）A、

打浆a、概念：利用物理方法处理悬浮于水中的纤维，使其具有适应造纸机生产的纸能达到预期的质量，这一操作过程叫打浆。b、原因：把纤维束疏解成单根纤维，并把纤维切成适当长度，沿纤维方向摩擦分裂，两端埽化发毛，从而增加纤维间的接触面积，提高纤维的交织能力。c、打浆度：表示打浆的程度（0—100）0SR>70粘状浆0SR<30游离浆打浆度要适中：0SR高,有利于增加纤维间的结合力，提高纸的抗张强度\耐破度\耐折度\平滑度\挺度等;但降低纤维平均长度,降低纸的撕裂度和不透明性.反之,亦真。B、调料：添加施胶剂、填料、色料和其它助剂的工艺总称。大多数纸都需要调料。其目的在于改善纸的某些性质添加剂的特点：（1）来源广（2）使用简便（3）对环境不产生污染（4）用量少（或可降低成本)（5）经济效益好添加剂的类型：a、施胶剂：能够减小纸的吸液作用的物质,即具有憎液(水\油\血)作用;其分为内\外施胶剂.常有:松香\石蜡\硬脂酸\合成树脂等.b填料：无机物,如TiO2\BaSO4\CaCO3\Al(OH)3\滑石粉..

有机物,如淀粉等.c、增白剂或色料.d、纸浆的配浆：依据纸的性能要求和纸浆抄造对纸的适应性,选配木、草浆的品种与比例，混合后再进行抄纸。Eg:30克打字纸(木浆/草浆:35/65);28克糖果包装纸(木浆/草浆:70/30);60克书写纸(木浆/草浆:50/50)（2）

抄纸打浆配浆后的纸浆，调成合适的浓度(0.1--1.2%)后,保证纤维悬浮在水中，然后送到抄纸机上，使其在造纸网上(铜网、PET网)脱水，相互交织,再经过压榨、干燥、整理制成一定规格的纸。A、

网部：(分三种:长网部圆网部夹网部)作用：形成湿纸幅，起脱水、成型。即使纤维沉积在网上，并使纤维添加剂均匀分散，纵横交错,使全幅纸的定量、厚度、匀度等均匀一致。要求：在成型良好的前提下尽可能脱水(可达20%)。B、

压榨部：进一步脱水40%左右C、

干燥部：进一步脱水30%左右，使干燥达92—95%.D压光与压纹.E、上光.F、卷取、裁切、整理G、

包装2—3纸与纸板的性能一、概述１、纸张的结构特点：由上述造纸过程可知，纸是纤维悬浮在网上粘结而成的薄片，在纸中纤维之间交缠成网状.

纸的基本组成为植物纤维，其次有填料、胶料和颜料等.（1）结构要素：植物纤维、胶料、填料、色料、空气和水（2）多毛细孔性：决定吸收性、透气性、吸湿性（3）要素间结合力,决定纸的强度等（4）各向异性和两面性：决定纸的纵向、横向和正反面；2、正反面（与毯面与网面接触的面）的区别：（1）肉眼看：有网纹者反面,

放大镜（2）

用水或稀碱法（3）

平滑度测定

两面性--纸张正反面问题仅适用于长网和圆网,但不适用于夹网.why?原因:反面粗糙/疏松,加填/施胶较少;造成两面性,如抗洇性/平滑度/白度等差异.应用a)单面印刷b)复合纸--反-反相粘c)邮票--印在反面,正面涂胶.3.纵横向--各向异性：纵向：沿纸机网部运行方向（纹向）;横向：垂直于纸机运行方向.两向抗张、耐折、撕裂度均不同(一般纵向较高why?).如何区别纵横向?1)手捏法;2)卷曲法;3)测拉伸强度法;4)手撕法;5)皱纹纸:横向与皱纹平行.4、纸张性能测试的环境条件

ISO:T/0CRH/%

温带20±265±2

美国23±150±2

热带27±165±2

若无恒温恒湿箱或无恒温恒湿环境,可在20C/32Be硫酸干燥器进行(RH/%:65)预处理.

5、纸的规格（1）平板纸长方形纸,面积1m2,长为宽的2½倍8401190对开840595（2）卷筒纸宽940--1940,750--1000.（3）计量单位与方法A、

重量：卷筒纸以T记，最大不超过1T（一般）B、

令、件：定量<250令=500张1件=10令每件250kg

箱板纸：每T为4件，每件为10令,每令张数以每T纸张数的¼计.6、纸与纸板一般技术性能要求（1）

外观质量（2）

物理性能（3）

吸收性能（4）

光学性能（5）

表面（6）

适印（7）

特殊要求二、具体的性能指标与测试方法１、定量（克重）：每平方米纸的重量(克数)g/m2

定量=重量/长×宽=重量/面积

紧度=定量/厚度(g/cm3)

厚度:指压力为1kg/cm2(100kPa)时的厚度(mm试样尺寸:(1)正方形100×100,圆样100cm2.２、透气度:表示纸纸板透过气体的能力.用一定体积的空气透过试样所需的时间作为透气度的量度。测试方法不同，其表述方法不同。S/100mlml/m2PaS(1)葛尔来法(Gwerley)---(ISO3687--1976)(2)肖伯尔法(Scho-pper)---(ISO5636--1984)。应用例子a电器纸--透气度小;b滤纸--透气度大;c水泥袋纸--适中;d卷烟纸--透气度大.影响透气度的结构与组成因素：

A、打浆度大,则透气度小;B、半纤维素、填料、压光、湿度越大则越小.3、抗张强度：纸或纸板在一定条件下承受的最大张力.

（1）绝对抗张强度(Gp)：一定宽度的纸、纸板断裂时所承受的力.kN/m(kg/15mm)15250

（2）裂断长(L)：一定宽度的试样由其本身重量将其拉断时的长度(m)。L=102Gp/BWB--宽度,W--定量.

（3）

抗张指数(X)X=Gp/W

（4）

伸长率(/%)=(L/L)100%L=L2-L1（5）

韧性(破裂功)=0

d4、耐破度：指纸或纸板单位面积上所承受的均匀增大的最大压力(MPakPa).100100

相对耐破度(P/W)

100%5、撕裂度：纸或纸板已被切口的试样继续撕开一定距离所需的力(mN)63(20,43)756、耐折度:被测试样受一定张力(10-15N),经一定角度(135o)

往复折叠的次数.151407、挺度：纸或纸板抵抗弯曲的能力(N-m).7038

弯曲15或7.5o时的弯矩8、环压强度(RCT)：将一定尺寸(12.7152)的试样插在圆形试样座内,在两测量板逐渐加压,试样压溃前所受最大力(N).9、均度:光学透光率法试样尺寸280220

10平滑度:在一定真空度(360--380mmHg)下,100ml空气通过平板玻璃/纸张(5050)界面所需的时间(s).111白度：指白色纸或纸板(5070)对兰色光的反射率(相对于标准MgO板100%).112光泽度(光学平滑度):指试样(100100)表面相对于玻璃标准板,对光的反射率(45o,75o).

13透明度:反映纸的透明性.用一定波长的光,测试样

(5070)

对黑白衬的反射率(%).T=(Rw-Rb)/Rw

Rb,Rw----对黑白衬的反射率

14渗透性:

（1）水分(%)x=(g2-g1)/g2

gg1,g2--100~1050C干燥前后样重.((2)透湿度：纸或纸板两面保持一定蒸汽压力差，在一定温度、湿度下，水蒸气24小时透过1m2样的重量。

g/m-2.24h（3）抗水性能：纸或纸板阻止水从一个表面渗透到另一个表面的性能,在水压500mmHg观察第一个水迹出现的时间(S、min、h).175175

（4）透油性：在一定温度和压力下，标准变压器油在一定

(透油度)时间内向一定面积的纸样上渗透过来的重量

(w2-w1)/t.A120120

15、施胶度：表示抗洇能力.150150纸铺在玻璃板上,用含标准墨水的划线器,划线速度100mm/s,沿纵向450划100mm长时的最大线条宽度(mm)0.252.0mm.

16、戳穿强度：指被一个角锥由高处落下产生的动能戳穿时，纸板的抵抗能力.用总能量的损失来表示(J)试样尺寸175175包装用纸(纸袋纸,牛皮纸,包装纸,鸡皮纸,玻璃纸,羊皮纸,

有光纸,胶板纸.)包装用纸板

(箱板纸,瓦楞原纸,白板纸,白卡纸,黄板纸)加工纸与纸板{浸渍法涂布法层合法}一、包装用纸１、

牛皮纸(kraftpaper)：高级包装纸，(质量)性质:

坚韧结实,似牛皮。(1)

外观性质：黄褐色，分单面光、双面光，有条纹、无条纹等(2)物理性质：有较高的耐破度和良好的耐水性.

透气性不作要求(区别于纸袋纸).2-4包装纸和纸板1牛皮纸a定量：40—120,b耐破度:12--42Pa,c撕裂度:15--112gf,(1号高,2号低)d施胶度:0.75--2.0mm,e水分:7--10%.制造:1号,纯硫酸盐木浆;

2号,硫酸盐木浆+部分其它浆.不加或少加填料/颜料.2.包装纸(packagingpaper)质量仅次于KP.

制造:.1号:含部分(50%)硫酸盐木浆;

2号:杂浆;

3号:草浆与废纸浆纸袋纸(kraftsackpaper)用量最大的工业包装纸.主要用于水泥,化肥,农药等包装.强度大,韧性好.良好的抗水性,一定的透气性.

级别与性质：

1号2号3号4号

定量80808083

耐破度/MPa0.280.280.280.23

透气度/ml/min200200200200

施胶度/mm1.751.751.751.75

水分/%9999

又分为伸性与普通纸袋纸:伸性纸袋纸(clupakpaper)的动态强度高,做成包装袋的耐摔破性能好.因为已用机械法造成纸的皱缩.

4鸡皮纸(W.GWrappingPaper)：单面光平板薄型包装纸，供印刷商标，包装日用百货食品用，定量小，一般为40。耐破度高，耐折度也高,经包扎不易破裂.色泽较牛皮纸浅.特点:浆细,耐拉,纸质均匀。

5玻璃纸(glasspaper)：完全透明的高级包装纸，主要用于医药、食品、纺织品、精密仪器等商品的美化包装。

特点:1）透明性;2）光泽度;3）印刷适性好;4）阻气;5）耐油、耐碱和一般有机溶剂;6）防尘性好;7)不带静电;8）耐热(180--1900C)

性能:定量,30;裂断长,4000m;撕裂度,0.03N;伸长率,10(纵)20(横);水分,10%.

制造:漂白木浆/棉浆+NaOH+CS2粘胶液喷成薄膜

干燥(除水).二、包装用纸板

1、箱板纸：分为牛皮箱板纸强韧箱板纸和普通箱板纸三大类.(1)用途：运输包装纸盒、纸桶、纸管及其它面纸要求性质：纤维紧密，纸质坚挺，韧性好，较好的抗压、抗张、耐破、耐折、耐戳穿，抗水，表面光滑，适合印刷与涂布。(2)性能：纸质坚挺，任性好，耐折，抗水，表面光滑定量/gm-2300---500(一般为420)耐破度/MPa0.9--1.0耐折度/次

150--200撕裂度/N3.5--4.0平滑度/S(正面)5伸长率/%4环压强度/N/cm3002瓦楞原纸(Corrugatingbasepaper)

用途：瓦楞纸，制瓦箱。定量，120~200,厚度0.20~0.35.3.白板纸（whiteboard)定量：160~450多层结构:（面层）白木浆/木浆/废纸浆/草浆（里）4.白卡纸不分里、面层，定量介于纸与纸板。5.茶纸/黄板纸草浆纸板，用于低档箱盒。三加工纸与纸板用物理或化学方法对他们进行加工改性的纸或纸板。加工方法有三大类：1、涂布法2、浸渍法3、层合法常见加工纸:沥青防水纸，石蜡加工纸，PE加工纸PVDC加工纸，热合性GlassPaper，剥离纸(防粘纸)粘合剂涂层纸(湿活化型压敏胶)防锈纸蒸镀(Al/Cu)常见加工纸板:纸+Alfoil，纸板+纸板，纸板+塑料四、缓冲包装用纸为改善纸与纸板的性能，满足包装功能的要求1定型玻璃纸；2纸浆模塑容器；3低密度纸2—4包装纸容器纸容器：箱、盒、袋、桶、管、杯、碗等2—4—1瓦楞纸箱一、 瓦楞纸板

1、瓦楞纸板与纸箱的发展背景A发明发明者：Abert.J.Jones(美国)1871年，单面板，申请专利1894年，瓦楞纸盒问世1902年，纸箱正式成为铁路运输容器1914年，代替木箱中国，瓦楞纸箱1953年，山东问世;1954年推广生产速度：日本（宽2750）250m/min

我国（宽2000）150m/minB人均消费量:美国>日本>瓦楞纸板相关术语a、瓦楞（flute):瓦楞纸的波纹状构造b、瓦楞纸（flutedpaper):c、瓦楞原纸（fluting/corrugatingpaper)d、瓦楞纸板(corrugatedfiberboard)e、单面瓦楞纸板(singlewallcorrugatedfiberboard)f、双面瓦楞纸板(doublewallcorrugatedfiberboard)g、三面瓦楞纸板(triplewallcorrugatedfiberboard)h、瓦楞纸箱(corrugatedbox)I、硬纸板箱(solidfiberboardcase)j、纤维板箱(fiberboardcase)瓦楞纸板抗压性能平面压力垂直压力平行压力2、瓦楞纸板的类型A瓦楞的形状

UVUV形B瓦楞的种类（大小）特大/超大大/粗中小/细微/特细KACBE高/mm6.6~7.04.5~4.82.5~2.83.4~3.81.1~1.4楞数/m75-85120170140320缓冲性能123平面压力321垂直压力123平行压力3210201箱的尺寸展开示意图

LBLBB/2H

B/2

长=2(L+B),宽=H+B5、设计初步—下料计算以0201箱型为例:对口摇盖箱,四摇盖对口合拢箱。这种箱一般都有一块瓦板钉合或粘合而成。问题1如何根据体积下料（计算所用纸板面积）？问题2如何根据体积确定最佳尺寸（长、宽、高）？A威氏比例法设：VＬＢＨＳ分别为箱的容积长宽高和表面积，Ｖ＝ＬＢＨ－－－－－－－－－－－－－－１Ｓ＝２（Ｌ＋Ｂ）（Ｈ＋Ｂ／２＋Ｂ／２）

Ｓ＝２（Ｌ＋Ｂ）（Ｈ＋Ｂ）－－－－－－２该式为０２０１箱的展开面积。（－－问题１）由式１得Ｈ＝Ｖ／ＬＢ代入２得：Ｓ＝２Ｖ／Ｂ＋２ＬＢ＋２Ｖ／Ｌ＋２Ｂ２－－－３F.ECT边压强度(EdgewiseCrushResistant)矩形样（使楞方向垂直于压力面），竖于两压板之间，加压，直至破坏时最大的压力（N/m）.ECT=F/L×103F（力）：N;L长边：㎜。估算：(1）（芬兰人提出）与环压强度有关A型瓦楞：ECT=1.0（RCTL1+RCTL2+1.5RCTf）B型瓦楞：ECT=1.1（RCTL1+RCTL2+1.37RCTf）C型瓦楞：ECT=1.1（RCTL1+RCTL2+1.45RCTf）其中，RCTL1—面纸横向环压强度，RCTL2—里纸横向环压强度,RCTf—瓦楞原纸横向环压强度。(2)美国林产研究所Kellicutt(2)美国林产研究所KellicuttECT=R1(h-c)A–R2(dt)A其中，h：瓦板厚度；c:面纸厚度；t：瓦楞原纸厚度；d:常数（与伸缩有关）；A：瓦楞纸板长度；

R1、R2：面纸与瓦楞原纸的横向环压强度（RCT）。G.粘合强度(剥离强度)A=F/S(N/m2)

F--最大剥离力,S--试样面积.二、瓦楞纸箱的强度与估算１、 MakeeEquation（马基公式）BCT=constantECT(HZ)1/2式中:BCT--瓦箱抗压强度,constant--约5.87ECT--瓦楞纸板边压强度,H--板厚,Z--周边长.

2、KellicuttEquation（凯里卡特（托）公式）（美国）式中:P箱抗压强度,axz瓦楞常数,z周边长，J纸箱常数,Px瓦板综合环压值(N/cm);瓦板综合环压值计算三层板P=(P1+P2+Pmc)/15.2五层板P=(P1+P2+P3+Pmc+Pm1c1)/15.2P1、

P2、P3、Pm分别为面、里、芯和瓦楞原纸的环压值；c瓦楞纸的伸放系数。瓦楞纸箱常数表参数\楞型

ABCABaxz8.365.006.1013.36J0.590.680.680.55c1.5321.3611.477将上述参数代入,Kellicutt公式可简化为:A型P=0.748Pxz1/3B型P=0.612Pxz1/3C型P=0.699Pxz1/3上式表明:同种材料、同种工艺制造的瓦箱的抗压强度a)与其楞型大小成正比；b)与其周边长的1/3次方成正比。Kellicutt公式评价：它是最常用的瓦箱抗压强度预测公式。但它存在问题：a)同样周边长时，长宽比为0.6~0.8时,P最高；长宽比为0.2时,P最低。b)运输、储藏商品时，堆放几层（碓码)才能保证纸箱不被压坏？3、碓码计算3、堆码估算GB6543--86最初由日本人提出。P=w(H/h–1)9.81=w(Z–1)9.81P，箱的最低抗压强度（N)；，安全系数，取4~5（影响的因素：储藏时间、湿度、碓码方式、振动等）H，碓码高度(m);h,箱高(m);Z,碓码层数。应用：估算堆码上式也常简写为：P=X即X=w(Z–1)9.81X--最低层箱的负重。应用举例Eg.1

箱尺寸:500400200,w=15kg,Z=9,储藏时间10天,RH90%,求箱的抗压强度.分析P=XX=15(9-1)9.81=1172N,=?=1/(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)(1-e)=3.87参见教材第57页。P=X=4556NEg.2接Eg.1用Kellicutt公式计算A型瓦楞箱板的综合环压值。已知：PA=0.748Pxz1/3,PA=4556N，z=2(50+40)=180cm

所以：Px=PA/0.748z1/3=1097N/cmP63习题12已知三层C型箱尺寸560360480,面纸的定量250gm-2,P1=P2=569N/cm;瓦楞原纸定量180gm-2,Pm=343N/cm,伸放系数为1.28,求w=25kg时的碓码(=4)?分析,Pc=w(z--1)9.81其中:

、w已知，

z=2（长+宽）（注意单位:cm)，需求PcPc=0.699Pxcz1/3，Pxc=（P1+P2+PmC)/15.2,所以，Pc=0.699Pxcz1/3=412.48N,z-1=Pc/9.81wz=Pc/9.81w+1=7.39z取整数7即所求的碓码为7.纸包装材料小结1、纸：定义、进化、制造工艺原理、结构组成、正反面、纵横向2、纸与纸板的性质：定量等3、加工纸与纸板的方法：浸渍法涂布法层合法4、瓦楞纸板与纸箱1）楞型、种类与性质2）瓦板与瓦箱：结构、性质、制造工艺3）设计初步：A尺寸优化；B强度预测；

C碓码本章完……第三章Chapter3

PlasticPackagingMaterials3.1Introduction3.2Structure&Properties3.3PlasticPackagingmaterial3.1Introduction1.Plastic2.Polymer/HighPolymer/Macromolecule3.PolymerMaterial4.Classification5.Resin6.Monomer7.MolecularMass&DegreeofPolymerization8.Name9.Contraction10.TheRiseofPolymerScience1.Plastic塑料是可塑性高分子材料的简称.它由聚合物(和助剂)所组成.2.Polymer/HighPolymer/Macromolecule高分子是分子量大、分子尺寸也大的一类化合物。3.PolymerMaterial高分子材料:作为材料使用的高分子.4.Classification(1)依来源分A天然:棉、麻、毛、丝、角、草、肉、血

B人造：合成、半合成

(2)依应用分A用途：塑料、橡胶、纤维、涂料、油墨

B性能：通用、工程、功能（特殊）5.Resin树脂:没有加工成型的高分子原料(材料)(3)热学行为：热塑性（Thermoplastic),热固性(Thermosetting)(4)结晶：结晶高分子、非结晶高分子、结晶性高分子、非结晶性高分子(5)有机与否：有机高分子、无机高分子(6)几何形状：线形、支化、网状(7)状态：液态、固态6.单体(monomer):合成高分子的原料（小分子）7.分子量与聚合度(Molecularmass&DegreeofPolymerization)8.命名(Name):聚----，----树脂，商品名9.缩写（Contraction）PELDPEHDPEPPOPPBOPPPVCPVDCPANyPETPOMPSPANABSCAPUPVAEVA分子量、聚合度与多分散性10.高分子科学的发展(TheRiseofPolymerScience)

1)AcceptanceoftheExistenceofMacromoleculeA.Staudinger(1920)Heproposedlong-chainformulasforPS,NR,POMCelluloseetalbymeansofx-rayandMmeasurement.----NobelPrize(1953)B.Carothers(1929,1931)inventedPET&PA66.C.Flory(1937)foundlong-chainstructure&proposedthetheoryofpolymersolution.--NobelPrize(1974)D.Zigler(1955)HDPE----NobelPrizeNatta(1957)PPE.白川（日）导电高分子------NobelPrize（2000)2)SomeCommerciallyImportantPolymers1930,SBR1936,PVCPMMAPVA1937,PS1939,PA661941,PTFEPVDC1942UnsaturatedPolyester1943,LDPEButylRubberPA6OrganicSilicones1944,PET1947,EpoxyResin1948,ABS1955,HDPE1956,POM1957,PP1964,InomerResin1965,Polyimide1970,TPE1974,AromaticPolyamide---Kevlar3.2Structure&Properties3.2.1PhysicalProperties1.分子间力:VantHoffForce;HBond2.内聚能(U)与内聚能密度()

=U/420Jcm-3<

<336Jcm-3

FiberPlasticRubberEngineeringPS(PE)PlasticPMMAPIBPETPVANRPANPVCPA66～3.结晶与非结晶，结晶性与非结晶性4.力学状态与转变

1)非晶态：线型（分子量一般、高分子量），交联

交联

TTbTgTfTd

2)晶态（结晶度较小，结晶度较大）T~

图见下页

3)转变/松弛

4)实用温度TbTgTmTfTd

结晶聚合物的T~

交联

(Tg)Tg/TmTm/TfTf/

Td结晶度较小：分子量较小、较大，超高分子量，交联结晶度较大：分子量较小、较大，超高分子量，交联T

5.高弹性与强迫高弹性（普弹性）

6.粘弹性

1)静态粘弹性：A蠕变()T,

、B应力松弛()T

(线型,交联)

0

0t1t2t

0t0tt00

0

普弹性、高弹性、强迫高弹性

y

=E

=E(t)=E(t)(t)强迫高弹形变如何恢复？(Tg,Tm)y2)动态粘弹性:

A滞后B内耗3）时温等效原理7.取向问题8.电学性能A导电性B介电性C介电损耗D静电现象9.光学性能10.溶解性能及应用

1)溶解过程及特点:溶胀溶解

2)溶剂的选择

A基本原则，B极性高分子，C非极性高分子。A溶剂选择的基本原则

a相似相溶（极性相近）

b溶度参数（）相近

=（）1/2c相互作用参数（）﹤1/2d电子性质匹配B极性高分子(结晶与非结晶）C非极性非结晶高分子D非极性结晶高分子:除用基本原则，须加热到熔点附近。E交联高分子：仅溶胀F分子量的影响G混合溶剂：单一溶剂不能满足要求时，需用两种或多种溶剂调节到合

=聚

合

=11+2

2+------11.渗透性1)渗透系数（常数）K=SDx气体在高分子材料中的p1l

渗透机理渗透系数（常数）K的表示c1

扩散方程——FickLawc2p2定义气体扩散速率J=q/AtJ=-Ddc/dx,分离变量：Jdx=-Ddc积分得：Jl=D(c1—c2)J=D(c1—c2)/l由HenryLawC=SPC1=S1P1,C2=S2P2且设：S1=S2代入JJ=DS（P1—P2)/l定义K=SD，得：J=K(P1—P2)/l由J=q/At得：K的定义K=ql/At(P1—P2)2）结论

a由K=SD可知：K由S,D决定；

bK的物理意义：K表示单位面积、单位时间、单位压差，透过材料厚度l

的气体量。K是反映材料对气体渗透性强弱（大小）的物理量。K的单位：cm3·mm/m2·d·kPac影响K的因素：外因）T,气体性质（S)

内因）化学结构（支化）极性结晶取向填料（无机、有机）3.2.2ChemicalProperties1Polymerization2ReactionofNoChangingDP3ReactionofChangingDPDPIncreaseDPDecreaseAging

1.Polymerization1)聚合反应

a加成聚合（加聚）：PEPPPSPVCPVAPVAcPANb缩合聚合（缩聚）：PETPA66EpoxyPCc开环聚合：PA6PCL2）聚合实施方法

a本体聚合

b溶液聚合

c悬浮聚合

d乳液聚合2.ReactionofNoChangingDP

酯化醚化磺化卤化硝化胺化缩醛化取代Eg.PVAcPVA;PECPE;PVAPVA缩醛

水解

卤化缩醛化

3ReactionofChangingDPDPIncrease:Cross-linking:ChemicalLightRadiation

扩链剂偶合剂抽真空DPdecrease(降解):

ChemicalBiologicalThermoOxygenIrradiationLightMechanical

4Aging(老化)

指材料性能随时间延长而劣化的现象.ChemicalBiologicalThermoOxygenIrradiationLightMechanical防老化:稳定剂防老剂3.3PlasticPackagingmaterial3.3.1塑料用助剂与添加剂（1.塑料的组成;2.助剂）1.塑料的组成绝大多数塑料制品均含有助剂.极少出现由单一大分子组成的塑料制品.塑料=高分子+助剂

.2.助剂----WHY?

助剂的作用:改善塑料的加工性能和实用性能.助剂的分类:加工助剂;改性助剂(改性型,增容型)

选择原则：高效、低毒、低成本。增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、增强剂、填充剂、阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、交联剂、偶联剂、防雾剂。1）增塑剂（Plasticizer）指能够改善塑料的可塑性、成型流动性、赋予制品柔软性的物质。这类物质一般为有机小分子，也有高分子增塑剂。其与溶剂的区别：非挥发性。作用机理：削弱高分子间的作用力。

增塑效应：降低Tg、Tm、Tf、阻隔性、耐热性、硬度、刚度、强度；提高熔体流动性、韧性（抗冲击性、伸长率）、耐寒性。应用较多的体系-------PVC、CA、CN、StarchPlastic

几类常用增塑剂

a邻苯二甲酸酯类DBP、DOP增塑效率最高。

b脂肪族二元酸类DBS（癸二酸二丁酯）、DOSc磷酸酯类TCP（磷酸三苯酯）

d环氧酯类EBO（环氧大豆油）----无毒

e含氯类氯化石蜡（Cl%：42、52、62）

2）稳定剂（Stabilizer）能够阻止、延缓塑料老化的物质。（其在橡胶工业中叫防老剂）老化现象（原因）稳定剂（防老剂）光老化光稳定剂热老化热稳定剂氧老化抗氧剂微生物防霉剂/杀菌剂高能射线辐射稳定剂A光稳定剂---能够抑制光老化的物质。光屏蔽剂---能阻止UVray进入塑料内部；一般用颜料或填料起这种作用。碳黑、钛白粉、CaCO3、BaSO4、CaSO4。a

UV吸收剂：吸收290—380nm的UV猝灭剂：能有效转移光能，使处于激发态的分子变为基态。自由基捕获剂:（目前认为：光降解多为自由基机理）

B热稳定剂在加工和使用过程中,能够阻止或延缓因受热而引起塑料老化的物质.分为主要和辅助热稳定剂.应用最多的体系:PVCPVDC等热敏性聚合物.常用热稳定剂类别:无机,金属皂,有机Sn、Te等a无机类：盐基性铅盐-----毒性大，不透明，价廉。三盐：3PbO·PbSO4·H2O

二盐：2PbO·PbSO3b金属皂类：Pb2+、Cd2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Zn2+St硬脂酸盐（St---C17H35COOH）注：重金属的毒性。c有机锡类：月桂酸二丁基锡、二辛基锡--毒性小，透明d辅助热稳定剂：环氧类（无毒）、亚磷酸酯类。4）色料（Colors）---着色物质染料（Dye）与颜料（Pigment）的区别？颜料可分为:无机与有机颜料a无机类:白色：TiO2、ZnO、锌钡白（立德粉）（ZnS+BaSO4）黄色：镉黄（CdS）铁黄（Fe2O3

）红色：镉红（CdS+CdSe）铁红（Fe2O3

）兰色：群青（Na5Al3Si3S2O12）绿色：铬绿（Cr2O3）铁绿（Te2O3）黑色：碳黑铁黑b有机类:酞菁类（Cu的有机大环配合物）：蓝、绿偶氮类（含-N=N-）：红、橙、黄c特殊光学:珠光、磷光、荧光、金属（CuAl）d增白剂:荧光型与非荧光型性能评价：着色力与遮盖力、透明性、耐热性、耐光性、耐迁移性、毒性、耐化学药品性、电学性能、持久性等。5）增强剂与增容剂（填充剂）增强剂---能够改善材料的强度和刚度

KevlarCarbonFiberGlassFiber增韧剂---能够改善材料（冲击）韧性传统：增塑剂、弹性体；现代：纳米材料增容剂（填充剂）---增大体积、降低成本无机：CaCO3，BaSO4，石膏，玻璃微珠，黏土等有机：木粉，稻糠，淀粉等。复合材料（Composites）----古老而新颖抗静电剂---改善导电性，减少静电积累多为离子化合物：阴离子型，阳离子型，两性离子型非离子型又分为：内用型、外用型。6）阻燃剂---阻止材料燃烧添加型：Sb2O3、Al（OH）3

、磷酸三苯酯、氯蜡等内聚型（反应型）：聚合高分子的单体带有阻燃基团。阻燃剂或阻燃基团常含有P、Br、Cl等。阻燃原理：A产生密度大的气体，隔绝空气；B吸热分解或升华，降低材料表面温度；C产生惰性气体，冲淡可燃性气体；D阻燃剂阻止活性自由基形成，终止连锁反应。

发展趋势：无卤化6）发泡剂物理发泡：N2、CO2、氟里昂？化学发泡：碳酸氢钠、偶氮二异丁氰、偶氮二甲酰胺

7）交联剂（固化剂、硫化剂）化学法交联：过氧化物、偶联剂等离子交联：离聚物热交联光交联高能辐射交联8）偶联剂（界面处理剂）能改善复合材料的界面粘结结构与性能A）硅烷类B）钛酸酯类C）铝酸酯类9）防雾剂---改善材料表面能，减少水蒸气附着。10）开口剂（爽滑剂）3.3.2常用塑料包装材料1.配方设计:1)百份制;2)份数制;3)比例制1)百份制:所有组分材料所占整体材料的%之和为100%.例:A80%,B15%,C3%,D2%,其和为100%2)份数制:基体材料(树脂)为100份,其它组分材料为非100份,其和>100份.例:A100,B20,C5,D5份3)比例制:例:A:B:C:D=8:2:0.5:0.52.常用塑料包装材料1).PO(Polyolefine)---PEPP产量占所有塑料的30%Tm/oC/g·cm-3LDPE(HPPE)19431180.91~0.93①PEHDPE(LPPE)19551350.94~0.96LLDPE1970’S1220.91~0.92UHMWPE1970’S135?0.92~0.94PP1730.90~0.91OPP②PPBOPPKOPP③PB(PB-1,PiB)④Copolymer:EVAEVOHEEAEPEPR离聚物等⑤结构、制造、性能、鉴别、应用与改性。A结构:一些聚烯烃的化学结构PolyolefineB制造C性能：a外观—PE半透明乳白色;PP透明性优于PE。透明性：PP﹥LDPE﹥HDPEb密度---PP﹤LDPE﹤HDPEc熔点---PP﹥HDPE﹥LDPEd溶解性：常温下无任何良溶剂。

如何配置这类溶液？

e

力学性能：强度PP﹥HDPE﹥LDPE，韧性PP﹤HDPE﹤LDPE；

f热封性：PP﹤HDPE﹤LDPE；

g阻隔性：OPP﹥PP﹥HDPE﹥LDPE。

h印刷适性：不良。如何改善？D鉴别：燃烧性（火焰、烟、气味、滴落）；溶解性；熔点；密度E改性与应用A）改性：物理法，增强填充共混层合；化学法，共聚交联B）应用：2).乙烯基塑料PVCPVDCPSPVAPMMAPAN①PVC&PVDCA)PVC结构性质:热敏性非晶聚合物.四大透明塑料之一。

Tg800C,Td140oC,1.4g﹒cm3（密度较大）.

硬质：含增塑剂﹤10%软质：含增塑剂﹥30%

半硬质：含增塑剂10~30%PVC透