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文档简介
软包装复合技术张治国2023/1/122007-091软包装复合技术复合原理复合材料复合设备复合工艺复合软包装纸、复合薄膜、金属箔等新型包装材料层合涂布共挤出界面相的作用复杂的物理化学作用复合设备挤出设备印刷设备2023/1/122浙江科技学院复合原理研究对象:
如何才能使由两种或两种以上不同化学组分、不同性能的材料复合后的整体性能优于组分材料。各组分材料以界面接触形式叠合成多层复合材料复合材料的各个相在界面上可以物理地分开,但通过微观结构层次上的分析研究,发现复合材料界面附近的增强相和基体相由于在复合时复杂的物理和化学原因,具有既不同于基体相,又不同于增强相组分本身的复杂结构。2023/1/123浙江科技学院复合材料的两相一般总有一相以溶液或熔融流动状态与另一固相接触,然后进行固化反应,使两相结合在一起,软包装复合材料层合复合也是如此。①基体与增强材料的接触与浸润过程;
②增强材料与基体材料之间的“固化”阶段。2023/1/124浙江科技学院复合材料基体(材)与增强(基材)材料要牢固地结合成一个整体,并且有足够的强度,必须要使材料在界面上形成能量的最低结合,即它们之间能相互浸润。所谓浸润,又称湿润,即把不同的液滴放到不同的固体表面上,有时液滴会立即铺展开来,遮盖固体的表面,这一现象称为浸润;有时液滴仍团聚成球状,这一现象称为“不浸润”或“浸润不好”。2023/1/125浙江科技学院液体对固体的浸润能力可以用浸润角θ来表示,当θ<90o时,称为浸润;当θ>90o时,称为不浸润;当θ=0o,称为完全浸润;当θ=180o时,完全不浸润。2023/1/126浙江科技学院固体表面的润湿性能与其结构有关,改变固体的表面状态,即改变其表面张力,就可以达到改变润湿情况的目的。进而改善材料的性能。界面结构通常具有很强的结合强度,是复合增效的基础和关键。为了解释界面复合过程和机理,学者们提出了多种理论和假设。已有的研究结果总结为以下几种理论,包括浸润吸附理论、化学键理论、扩散理论、电子静电理论、弱边界层理论、机械联结理论、变形层理论和优先吸附理论。2023/1/127浙江科技学院黏合过程(1)基材的表面预处理。(2)涂布适量的黏合剂。(3)黏合剂的扩散渗透。(4)黏合剂的吸附成键。(5)化学成键。(6)固化熟化。2023/1/128浙江科技学院软包装复合材料的基材软包装复合材料是采用层合、挤出和涂布等复合工艺和技术,将两种或两种不同材质的单层基材材料(薄膜)通过科学的层次设计和复合而形成的多层柔性包装材料。
材料包括纸张、塑料薄膜、铝箔和镀铝膜等材料。不同的材料有不同的应用特性。2023/1/129浙江科技学院软包装复合材料的结构①印刷装饰外层:应具有良好的印刷适性。②强度支持的基本层(骨架层):非热塑性或高熔点、尺寸稳定性好。③特殊功能层:具有阻隔、保温、保鲜、绝缘、防腐等特殊功能的材料。④封合层:耐热柔软易封口。材料的功能往往兼备,层数一般在2~7层或更多。2023/1/1210浙江科技学院软包装复合基材的分类
按材质分类,主要有纸基材、塑料薄膜基材、金属箔基材和蒸镀氧化物膜基材等
种类常见基材
纸基材塑料薄膜基材金属箔(膜)基材蒸镀氧化物膜基材
牛皮纸、玻璃纸(PT),蜡纸、包装纸等PE、PP、PET、PA等铝箔、真空镀铝膜蒸镀SiO2膜
2023/1/1211浙江科技学院软包装复合基材的分类按加工方法分类,主要有真空蒸镀膜基材、挤出吹胀基材、流延膜基材、双向拉伸膜基材等
种类
常见基材
真空蒸镀膜基材挤出吹胀基材流延膜基材拉伸膜基材
真空镀铝膜、镀SiO2膜PE、PP、PVC、EVAL等CPP、CPA等BOPP、BOPET、BOPA、OPP、OPA等2023/1/1212浙江科技学院软包装复合基材的分类按基材功能分类,主要有热封基材、功能性基材(阻隔、隔热、保鲜、绝缘、抗菌等)、强度支持层基材等
种类
常见基材
热封基材功能性基材强度支持层基材
CPP、PE、LDPE、LLDPE、PVC、离子型聚合物薄膜等PVDC、PA、PET等BOPP、BOPET、BOPA、HDPE、PVC、PVA等2023/1/1213浙江科技学院纸基材的特性与生产
纸包装材料是最古老的包装材料之一,在包装材料中起着主导地位,占所有包装材料的40%以上。
纸不但可直接作为软包装材料,而且可作为复合基材与其他基材复合成复合软包装材料。
利用纸基材的刚度和强度,可以提高软包装复合材料的强度,防止材料伸缩变形,减低塑料的弹性,增加复合材料的挺括性;
利用纸优良的印刷适印性作为软包装复合材料的印刷层,可美化包装。
2023/1/1214浙江科技学院纸基材的特性与生产常在软包装复合材料中作为复合基材的纸基为定量小于40g/m2薄纸,主要包括牛皮纸玻璃纸(PT)包装纸羊皮纸仿羊皮纸等
此外,经压光、涂饰、涂布、漂白、着色等处理过的加工纸张均可作为复合基材。
2023/1/1215浙江科技学院纸基材的特点
(1)纸包装材料原料来源广泛,价格便宜。(2)纸加工成纸容器的机械化操作性好,同时纸容器具有较好的刚度和强度、良好的弹性和韧性,对被包装内装物具有良好的保护性。(3)纸包装材料具有优良的印刷适应性,印刷字迹与图案清晰、美观,油墨附着力牢固。(4)纸容器质量轻,可折叠,利于储存运输,降低现代物流成本。2023/1/1216浙江科技学院纸基材的特点(5)纸包装材料无毒无味,安全卫生,并具有较好的耐热性,可直接进行高温高压灭菌处理。(6)纸容器可回收利用,作为废弃物,其处理方法简单,是一种环保型的包装材料。(7)纸可采用涂布、层合和真空镀膜等工艺方法对其进行加工,得到各种功能性(防潮、隔气、遮光、耐油、保香等)的加工纸,拓宽了纸在包装材料中的应用。
2023/1/1217浙江科技学院纸基材的生产造纸术:
中国四大发明之一。人类文明史上的一项杰出的成就。中国是世界上最早发明纸的国家。根据考古发现,西汉时期(公元前206年至公元前8年),我国已经有了麻质纤维纸。质地粗糙,且数量少,成本高,不普及。
2023/1/1218浙江科技学院2023/1/1219浙江科技学院东汉的许慎在他编写中国第一部条理清楚、体系分明的字典《说文解字》里谈到“纸”的来源。他说:‘“纸”从系旁,也就是“丝”旁。’。这句说话见当时的纸主要是用绢丝类物品制成,与现在意义上的纸是完全不同的。纸的发明、发展及传播也是经过了一个曲折的过程。
公元105年,蔡伦在东汉京师洛阳总结前人经验,改进了造纸术,以树皮、麻头、破布、旧渔网等为原料造纸。大大提高了纸张的质量的生产效率,扩大了纸的原料来源,降低了纸的成本,为纸张取代竹帛开辟了的前景,为文化的传播创造了有利的条件。关于蔡伦发明造纸见之古籍记载,《后汉书·蔡伦传》中说:“自古书契,多编以竹筒;其用缣者,谓之为纸。缣贵而简重,并不便于人。伦乃造意,用树肤、麻头及敝布、鱼网以为纸。”后世遂尊他为我国造纸术的发明人。
2023/1/1220浙江科技学院纸基材的生产
主要可以分为制浆和抄纸两个过程。
制浆过程就是把造纸原料的植物纤维原料离解变成单根纤维的过程
抄纸过程将制浆过程所得到纸浆再经过打浆、调料等准备工序,然后送往造纸机,经造纸机压榨、干燥和整理制成一定规格的纸张的过程。
2023/1/1221浙江科技学院(1)制浆过程制浆主要工序是:
备料一>制浆一>洗涤一>筛选与净化一>漂白。①备料。备料是指将储存的植物纤维原料经过一定要求的处理以满足蒸煮或磨浆需要的过程。
2023/1/1222浙江科技学院②制浆制浆是采用机械、化学以及机械和化学相结合的方式将植物纤维原料分离成单根纤维的过程。
植物纤维原料不同,采用制浆的方式可能不同,浆料性质也不相同。可分为三类浆。
机械植物纤维浆:制浆率最高。化学法制浆:制浆率最低。根据所用化学药品的不同又可分为三类:苏打法、硫酸盐法和亚硫酸盐法。
混合制浆法(机械和化学相结合):包括化学预处理和机械后处理两个阶段。该方法制浆率远远超过普通化学浆。2023/1/1223浙江科技学院机械植物纤维浆机械植物纤维浆主要是利用机械摩擦力作用使单根纤维从植物纤维体上分离下来而制成纤维浆。这种制浆率非常高。包含植物纤维的所有成分,由于木素等非纤维素物质的存在,纸的强度很低。为了改善这一状况常常在抄纸时配有一定比例的化学浆以生产各种印刷纸。
2023/1/1224浙江科技学院化学法制浆化学法制浆就是利用化学溶液(也称蒸煮液),在一定温度和压力下,溶解植物纤维中的木素和其他杂质,尽量保留纤维素,并使纤维素尽可能免遭破坏,同时适当保留半纤维素。根据所用化学药品的不同又可分为三类:苏打法;硫酸盐法;亚硫酸盐法。2023/1/1225浙江科技学院化学法制浆无论采用什么化学制浆方法,蒸煮过程不仅除掉植物细胞层间木素,使纤维解离;而且还除掉了绝大部分细胞壁中的木素,使纤维变得柔软。但是,在蒸煮过程中,化学药液对纤维素和半纤维素也有不同程度的作用,使纤维素大分子聚合度降低,半纤维素严重降解或溶解,因此,需注意化学药液浓度与蒸煮时间的控制。
2023/1/1226浙江科技学院苏打法制浆苏打法又称烧碱法。烧碱法蒸煮所用的化学药剂主要是氢氧化钠,也有少量碳酸钠。此法主要适用于非木材纤维类原料,也可用于蒸煮阔叶木。但一般不适用于针叶木,原因是针叶木木素含量高,用此法碱耗高,漂白困难,制浆率低。
2023/1/1227浙江科技学院硫酸盐法硫酸盐法制浆所用化学药剂主要是氢氧化钠和硫化钠,也含有少量碳酸钠、硫酸钠和亚硫酸钠等,由于碱回收过程中以廉价的硫酸钠作为补充药品,故称为硫酸盐法。硫酸盐法制浆具有原料适应性广(针叶木、阔叶木和非木材纤维原料都可),纸浆强度高,废液的碱回收技术成熟等特点,因此该法已成为最重要的化学制浆方法。
2023/1/1228浙江科技学院亚硫酸盐法亚硫酸盐法制浆又称酸法制浆,它是将硫磺燃烧,生成的二氧化硫与石灰石和水进行反应,制成亚硫酸氢钙与亚硫酸混合液。把植物纤维原料与该溶液在高温高压下蒸煮,蒸煮液中的亚硫酸与植物纤维中的木素反应,使木素大分子降解,最后以木素硫磺盐,从植物纤维中溶解出来,从而制成纸浆。
2023/1/1229浙江科技学院③纸浆洗涤洗涤是采用置换、稀释脱水和压榨的方法,将经化学蒸煮后所得到的纸浆中的木素、糖类等溶出物及残留化学药品与纸浆尽量分离,以保证纸浆的洁净。
同时提取废液,以利于废液的综合利用、化学药品及热能的回收,或进行其他适当处理,以解决蒸煮废液这个制浆厂对环境的主要污染问题。
2023/1/1230浙江科技学院④纸浆筛选与净化无论是化学制浆、机械制浆或化学与机械相结合制浆,均不能得到完全均匀分散的纤维,浆料中必然夹杂着各种分散程度不同的粗纤维束、碎片、木节、细小的非纤维细胞等纤维性杂质,以及树脂、泥沙、铁屑等非纤维杂质。
根据纸浆质量的要求,这些杂质必须通过筛选、净化工序予以除去,否则影响纸浆质量,损坏设备,增加漂白药品的消耗,造成生产上的障碍。
2023/1/1231浙江科技学院④纸浆筛选与净化去除纸浆中的杂质的方法:
一是按其尺寸大小和形状与纤维不同,用过筛的方法进行分离,这个过程称为筛选;
二是按杂质的比重比纤维大,用重力沉降或离心分离的方式进行分离,该过程称为净化。
2023/1/1232浙江科技学院⑤纸浆的漂白经化学蒸煮或机械磨解等方法制得的纸浆均具有一定的颜色
,深的呈暗褐色,浅的呈发白色。这些颜色的产生不仅与纤维原料本身有关,也与制浆方法和制浆条件有关。
提高纸浆的白度,必须经过漂白处理,除去纸浆中的有色物质,并赋予纸浆一定的特性。常用氯气、次氯酸盐、H2O2和Na2O2等作为纸浆的漂白剂。
2023/1/1233浙江科技学院(2)抄纸过程制浆主要工序是:
备料一>制浆一>洗涤一>筛选与净化一>漂白。经过筛选和净化的纸浆,还不宜直接用于造纸。必须经过打浆、调料等准备阶段,最后进入抄纸阶段。2023/1/1234浙江科技学院①纸料的准备经过筛选和净化的纸浆,还不宜直接用于造纸,必须经过打浆、调料等准备阶段。
打浆是指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要求的特性,并使所生产的纸能达到预期的质量。
调料是施胶、加填、染色和添加其他助剂等几个工艺过程的总称,其目的主要是改进纸的某些性质,或者提高各种添加剂的利用效率。
2023/1/1235浙江科技学院打浆打浆是指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要求的特性,并使所生产的纸能达到预期的质量。
就是把纸浆中还含有大量未离解的纤维束,疏解成单根纤维,并把纤维切成适当的长度,沿纤维方向摩擦分裂,两端帚化发毛,从而增加纤维表面的接触面积,提高纤维的交织能力。
同时经过打浆压溃,使纤维内部渗入水而发生膨胀水化,变得柔软可塑,这样的纸浆方可用于抄纸。
2023/1/1236浙江科技学院调料
调料是施胶、加填、染色和添加其他助剂等几个工艺过程的总称,其目的主要是改进纸的某些性质,或者提高各种添加剂的利用效率。
施胶是指对纸浆、纸或纸板进行处理,使其获得一定的憎液性能,包括抗水(如包装用纸板)、抗墨水(如书写纸)、抗油(如食品包装纸)等,同时也包括抗水蒸气(如纸袋纸)、抗血(如鲜肉包装纸)等。
加填的作用主要有增强、助滤和助留等,增强剂有各种类型的淀粉、聚丙烯酸胶等。加填还可以提高纸的不透明度和亮度,改进纸面平滑度和均匀状态,提高纸的适应性。
2023/1/1237浙江科技学院②抄纸经过精选和调料的纸浆,要调制成浓度在0.5%~1%之间的纸料液,保证纤维悬浮在水中,然后送至抄纸机;使其在造纸网(铜网或塑料网)上脱水相互交织,再经压榨、干燥和整理制成一定规格的纸张。
抄纸机是造纸中的关键设备,纸张形成的好坏与其有密切的关系。
2023/1/1238浙江科技学院抄纸机
抄纸机根据成型器的不同,可以分为三类:长网抄纸机;圆网抄纸机;夹网抄纸机。
无论是哪种抄纸机,它们都是由网部、压榨部、干燥部和压光卷取部组成。
2023/1/1239浙江科技学院抄纸机a.抄纸机网部网部的作用是使纸张成型并初步脱水。长网抄纸机网部由胸辊、成型板、案辊、吸水箱、水印辊、导网辊、伏辊等组成。2023/1/1240浙江科技学院2023/1/1241浙江科技学院抄纸机b.压榨部湿纸张在网部虽已脱去大量水分而具有一定的强度,但从真空伏辊处引出来的纸,一般仍然含有80%左右的水分。需在压榨部利用机械压榨作用进一步脱水以提高纸的强度,改善纸的表面性质。否则,如果湿纸张直接进行干燥,不仅纸容易断裂,消耗大量的热能,而且干燥出来的纸,结构疏松,表面粗糙,强度也低。普通长网纸机的压榨部由一组以上压榨辊组成,通常是2—4组,最后一组在普通长网纸机上多为光泽压榨。2023/1/1242浙江科技学院c.干燥部湿纸张经压榨后,其含水量仍然高达50%-70%,而包装用纸或复合基材用纸的纸张含水量仅为5%—8%,需经造纸机干燥部进一步干燥。干燥的作用除脱除湿纸张中的水分外,同时还能提高纸的强度,增加纸的平滑度和完成纸的施胶。干燥部由若干个烘缸组成,烘缸个数随纸机种类和抄速而定。2023/1/1243浙江科技学院c.干燥部在干燥初期,要避免高温以防止水分蒸发过快,而对纤维间的结合力产生不利的影响。一般认为,当纸中水分含量在50%以上时,烘缸温度最好在60—70度。干燥中部是蒸发水分的主要部位,温度应较高,耗热量最大,干燥温度一般不超过110度。纸张过度干燥将使纤维的塑性减小,同时,由于纤维素发生氧化降解,纸的强度也会受到影响。
2023/1/1244浙江科技学院d.压光卷取部造纸机一般在干燥部之后装有一台压光机,用以提高纸的平滑度、光泽度和厚度均匀性。压光机由3—10个压光辊垂直重叠安装在机架上,最下一个为原动辊,其余的辊子则靠彼此摩擦来带动。压光辊是表面极为光滑的冷铸铁辊。
2023/1/1245浙江科技学院裁切、选别、包装
取前面已卷成筒状的纸卷多支,用裁纸机裁成一张张的纸,再经人工或机械的选别,剔除有破损或污点的纸张,最后将每五百张包成一包(通常叫做一令)。
2023/1/1246浙江科技学院软包装常用复合纸基材
(1)牛皮纸(2)包装纸(3)鸡皮纸(4)玻璃纸(5)羊皮纸与仿羊皮纸(6)胶版纸2023/1/1247浙江科技学院(1)牛皮纸牛皮纸:kraftpaper
牛皮纸是采用硫酸盐木浆或掺人一定比例的其他纸浆的硫酸盐木浆为纸浆经抄纸过程而生产的纸。其强度高,韧性大,耐破度、耐折度和耐水性较好,主要用于裹包商品和制作软包装纸袋或复合纸袋。
牛皮纸主要用于制作小型纸袋、文件袋和工业品、纺织品、日用百货的内包装。牛皮纸分为U、A、B3个等级。
2023/1/1248浙江科技学院(1)牛皮纸牛皮纸是用针叶木硫酸盐本色浆制成的质地坚韧、强度大、纸面呈黄褐色的高强度包装纸,从外观上可分成单面光、双面光、有条纹、无条纹等品种,质量要求稍有不同。2023/1/1249浙江科技学院(2)包装纸包装纸一般采用50%的硫酸盐木浆,配合未漂白化学木浆、竹浆、草浆等抄制而成的纸张,其质量次于牛皮纸的包装用纸,用于生产普通小纸袋和包裹成包商品。基本要求:要求较高的搞拉强度,耐破搞力,撕裂力,选用时应根据内容物重量选定60-100克。一平米纸袋若质量增大,其搞裂,搞压强度增大但是纸的弹性降低。可以生产多种纸袋:水泥纸袋纸、肥料包装等
2023/1/1250浙江科技学院中性包装纸
中性包装纸是一种用100%硫酸盐木浆制成的纸。这种纸比较粗。它们的克重范围广。且生产成本较高,在整个生产过程中都要严格控制纸浆的酸碱度和氯化物含量。特点:不腐蚀金属,强度高用途:在工业上用途广泛,主要运用在军工用品和其它专用产品中,也可用于包装食品。2023/1/1251浙江科技学院鸡皮纸
鸡皮纸是一种单面光泽度很高、强度较好的包装用纸,其一般采用未漂亚硫酸盐木浆,也可以是草浆与木浆、草浆与破布浆等的混合浆抄制。主要用于包装工业用品和食品。其特点是施胶度高,耐折度好,纸面光泽良好并带有油腻感,纤维分布均匀。
用于服装厂画图设计剪纸样用,它可以使你准确地裁剪出所需纸样。具有不变形、耐用时间长,是裁剪师傅的好助手。
韧性特别好,防潮性,平整度都属优等。
2023/1/1252浙江科技学院玻璃纸
玻璃纸是由高度打浆的亚流酸盐木浆制成的纸,是种半透明或透明的防油纸玻璃纸的特点平整表面,密度高透明度高。这种纸特别适宜于食品包装、便函与印刷,它们的保香性,护湿度高,是主要的食品包装对像:脱水汤料包装袋,面包,冰糕等。
在玻璃纸基础上还可以生产出来许多蜡纸。
2023/1/1253浙江科技学院许多蜡纸是在玻璃纸基础上生产出来的,可以用湿法涂蜡和干法涂蜡两种方法。它的特点是无异味,不变质,无毒,可与食物直接接触,可以制成透明或半透明的纸长具有良好的防拟性及热封性,取出内容物还可以很好的封合。以前用100%石蜡涂布,现在采用聚乙烯塑料改性,填加10%聚乙烯。还可以采用乙烯——醋酸乙烯改性可以提高纸的热封性,强度和使用寿命。
2023/1/1254浙江科技学院玻璃纸
玻璃纸学名是再生纤维素,又叫赛珞玢薄膜(CelloPhanefilm),是一种非热塑性薄膜,它是纸的同系产品,自1924年美国DuPont公司第一个工业化生产以来,一直是重要的包装材料。
玻璃纸有普通玻璃纸、防潮玻璃纸和涂聚乙烯玻璃纸三种。
2023/1/1255浙江科技学院玻璃纸玻璃纸抄制过程与其他各种纸截然不同,它以高级漂白硫酸盐木浆为原料,经氢氧化钠溶液处理,制成碱化纤维素,再经二硫化碳、碱等一系列处理制成粘胶液(粘胶),粘胶经过过滤、脱气、漂白、泵送硫酸浴中凝胶,半透明的纤维素酯凝胶再添加各种化学品及软化剂后成为泡材及薄膜。2023/1/1256浙江科技学院玻璃纸的特点
a.优良的透明性和有光泽,透光率达92%以上,能提高商品的装饰效果和附加价。b.优良的印刷性,玻璃纸的印刷适应性和一般包装用塑料膜相比更显得优越,任何复杂的图案都能印得相当精美。c.阻隔性好,不透气。干燥的玻璃纸对氧气、氮气和二氧化碳等气体有较好的阻隔性,同时具有较好的保香性。d.刚性和弹性好,柔软而又挺括,适合机械自动化包装。e.耐热性好,可耐180-190oC高温。f.非导电性。玻璃纸与多数塑料薄膜不同,它不会积累静电防灰尘性好,可用于防静电包装。
2023/1/1257浙江科技学院普通玻璃纸
透明度、操作性、印刷适应性好,不带静电,不易污染,易黏合但缺乏强韧性、耐水性与防潮性随着湿度和温度的变化,其尺寸也随之发生变化。它的气体透过率虽小,但在湿度较高的情况下会增大。
2023/1/1258浙江科技学院防潮玻璃纸
是把聚合物熔化,用涂布的方式涂于普通玻璃纸的一面或两面上。
所谓涂布,是在玻璃原纸上涂上硝化纤维素、混合树脂、防水剂和塑化剂组成的涂料,或涂布上一层共聚物。
其常用的有以下几种:玻璃纸—M型;玻璃纸—K型(K—PT);玻璃纸—MST型。
2023/1/1259浙江科技学院防潮玻璃纸硝酸纤维素为主体成分的涂层防潮玻璃纸—M型;聚偏二氯乙烯共聚物(主要是丙烯腈的共聚物)的涂聚合物型和赛纶型的玻璃纸—K型(K—PT);,聚氯乙烯共聚物(主要是与醋酸乙烯的共聚物)为主要成分的涂聚乙烯型的玻璃纸—MST型。日本涂聚氯乙烯玻璃纸占各种玻璃纸产量的85%左右。
2023/1/1260浙江科技学院涂聚乙烯玻璃纸
具有良好的防潮性、耐水性和强韧性,在低温下不易破裂,在高温下容易与聚乙烯薄膜复合,印刷适性与操作性均良好,不带静电,表面光泽美观。由于玻璃纸具有气密性好的特点,它与聚乙烯相结合,就具备了两者的优点。因在表面印刷油墨不会直接接触食品,故很卫生,还具有便于印刷和不易擦伤等优点。
2023/1/1261浙江科技学院玻璃纸聚合物型玻璃纸的耐油性较好,即使浸渍于油脂制品中,不会降低其防潮性能。用来包裹食品,食品味道不会发生变化。浸于热水中很少出现发白现象,比较稳定不易起皱。必须根据内装物的性质制成不同的复合薄膜以发挥其特长。
玻璃纸常用于化妆晶、药品、糖果、糕点、针棉织品等产品的包装。其中70%的玻璃纸和65%的防潮玻璃纸,适用于食品包装;涂聚乙烯玻璃纸也有很大一部分用于食品包装,如包装点心、面条、干面条、干燥处理的食品、咸菜、肉食品等。涂聚乙烯玻璃纸也可用于糖果的扭结包装、药品和化妆品的吸缩包装,此外,还有不少玻璃纸用于同铝箔、聚乙烯、纸张等复合。
2023/1/1262浙江科技学院玻璃纸不含水分的食品以及对于水不敏感的商品,一般使用普通涂塑玻璃纸;对于水反应较敏感的商品,使用防潮涂塑玻璃纸;需要气密性好的加工食品、含有水的食品和蒸煮杀菌食品,则要使用聚合型的防潮涂塑玻璃纸。
2023/1/1263浙江科技学院羊皮纸与仿羊皮纸
羊皮纸可以为分两种
一种是动物羊皮纸,动物羊皮纸,一般是由羊,驴等皮经洗光,加灰,磨灰,干燥等加工制成的纸,古时用作制做精装书籍或制作鼓皮,因供应有限,渐被植物羊皮替代。
植物羊皮纸又叫硫酸纸,是用破布浆和化学木浆(用硫酸盐法制得)制出原纸,再经72%的浓流酸外理几秒后,用水清洗甘油润饰而成。2023/1/1264浙江科技学院羊皮纸羊皮纸是由原纸经硫酸处理制得的半透明包装纸,所以又称硫酸纸。生产羊皮纸所用的原纸由棉布浆或漂白化学木浆抄制。
性能:硫酚水解作用使原纸表面纤维化使纸变的坚,紧密,又具有弹性,耐水,不透气油。
羊皮纸因经过浓硫酸处理,即“无菌化”处理,因此适于包装食品、糖果、茶叶、烟草等物品。羊皮纸结构紧密,具有防水、防潮、防油等保护功能。
2023/1/1265浙江科技学院羊皮纸规格与适用:A工业羊皮纸有75g/m2
,60g/m2
45g/m2三种,功能可防油,防水、湿,强度大。适用于化工药品,义器,机器零件。弱点:作为工业产品的内包装,与金属制品接触时易引起黑包金属腐蚀,引起黄铜变,对紫铜电镀锌,底镉,镀层影响不大。B食品用羊皮纸定量分为60克每平米,45克每平米两种规格。质量要求:纤维组织均匀及严重皱纹,条痕等外观纸病,这对其它纸也有同样要求。
2023/1/1266浙江科技学院仿羊皮纸
仿羊皮纸以本色亚硫酸盐木浆为原料,经长时间黏状打浆后制成的双面光纸,制造时不加任何填料,但需要高施胶度和超级压光。
仿羊皮纸又称半透明包装纸,其外观和某些性质非常像羊皮纸,但实际上二者的生产过程和性能不同。
该纸结构紧密,双面光亮,半透明,质薄柔软,具有防油耐水的性能,但长时间遇水潮湿后会使强度降低,尺寸有较大改变。
它主要用于包装不需久藏的油脂、乳类食品和糖果、卷烟、药品等。
2023/1/1267浙江科技学院胶版纸
胶版纸是由漂白硫酸盐木浆抄制,并通过加填和高度施胶的纸。具有纤维紧密、均匀、洁白、施胶度高、不掉粉、伸缩性小、抗张强度和耐折度好等特点。主要应用于印刷、包装装潢、商标、标签的双面光印刷纸,并适于多色套印。
2023/1/1268浙江科技学院胶版纸旧称“道林纸”,主要供平版(胶印)印刷机或其他印刷机印刷较高级彩色印刷品时使用,适于印制单色或多色的书刊封面、正文、插页、画报、地图、宣传画、彩色商标和各种包装品。胶版纸有单面和双面之分,还有超级压光与普通压光两个等级。胶版印刷是比较高级的书刊印刷纸,对比度、伸缩率和表面强度有较高的要求,酸碱性也应接近中性或呈弱碱性,以免影响印刷用的纸张,胶版纸伸缩性小,对油墨的吸收性均匀、平滑度好,质地紧密不透明,白度好,抗水性能强。2023/1/1269浙江科技学院塑料薄膜基材
塑料是一种高分子聚合物,又称合成树脂。
它是以树脂为主要成分,添加适宜的助剂,在一定的温度和压力下,可塑成一定的形状,并在常温下能保持既定形状的材料。
树脂有天然树脂和合成树脂之分
天然树脂如松香、虫胶等;
合成树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、酚醛树脂、环氧树脂等。
2023/1/1270浙江科技学院塑料薄膜基材塑料包装材料是包装材料中的一支后起之秀。
塑料制品在包装中有较广的应用是20世纪50年代以后的事,然而,经过半个多世纪的实践,塑料制品以其品种繁多、性能优越、成型方便以及成本低廉的综合优势,在与木材、玻璃、金属、纸品等传统包装材料之间的竞争中,取得了举世瞩目的成绩。
它不仅在发展速度方面,使其他传统的包装材料望尘莫及,而且在应用量方面,塑料包装材料也超过了木材、玻璃、金属等包装材料,仅次于纸而居于各种包装材料中的第二位。
2023/1/1271浙江科技学院塑料基材特点
1、质轻,机械性能良好,它的密度为0.9-2.0g/cm3,质轻就会节省材料,增加运输能力.比纸的强度要高,具有良好的塑性,可以制成不同的形状,良好的抗冲性及缓冲性,这一点塑料要优于其它材料.2、适宜的阻隔性和渗透性.不同的塑料制品有不同的阴隔性,具有良好的防氧防变质的性质.3、一定的化学稳定性.对一般盐酸碱有耐抗力,有效防止来自包装特,水,气等的腐蚀.2023/1/1272浙江科技学院塑料基材特点4、光学性能良好,透明。5、卫生性,塑料的主要成份是树脂。纯树脂几乎是无毒的。塑料材料之所以卫生性复杂是因为它除了加入树脂以外还加了其它助剂,而这些助剂有可以是有毒性的。而对于纯树脂而言是无毒的。6、良好的加工性和装饰性。弱点:耐寒性能差。2023/1/1273浙江科技学院塑料软包装薄膜基材
塑料软包装材料在食品、药品、生活用品等领域得到广泛应用,发展迅速。
塑料软包装薄膜基材已成为复合包装材料的最主要基础材料之一。
聚乙烯、线性低密度聚乙烯、茂金属聚烯烃、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚乙烯醇、聚偏氯乙烯、乙烯乙烯醇共聚物、聚奈二甲酸乙二醇酯、腈基树脂等塑料软包装薄膜基材是干法复合、湿法复合、挤出涂布、挤出复合和真空镀膜的主要基材。
2023/1/1274浙江科技学院塑料包装材料的组成
塑料的主要材料是树脂,它决定着塑料的类型,用途等根本性质,除了含有树脂以外,还有以下助剂:(1)填充剂填充剂又称为填料,填冲材料除了降低成本以外,往往还可以改变塑料的强度,硬度,耐磨度,尺寸稳定性等,一般用的填冲剂比如木粉、石棉、金属粉等,一般填料点塑料的40%以下。2023/1/1275浙江科技学院塑料包装材料的组成(2)增塑剂为了使塑料具有柔软性,如果没有增塑剂,那么它就不通制成柔软的产品比如薄膜。增塑剂的加入、使分子相互运动,且分子之间的引力变小,同时还可以防止分子链之间的缠结,从而使其塑料,韧性增强。大多数增塑剂是液体,要求无色,具有热稳定性好的有机物,常用增塑剂如脂及二元酸酯,磷酸酯等。2023/1/1276浙江科技学院塑料包装材料的组成(3)稳定剂塑料在加工和使用过程中由于受阳光氧等作用易发生老化现象,为了稳定塑料制品,需要加入防老剂。(4)
固化剂。作用是使分子交联,使其热塑性材料变成热泪盈眶稳定结构。如醇酸树脂成形前可加入一定固化剂,制成塑料制品。
2023/1/1277浙江科技学院塑料包装材料的组成(5)润滑剂为改进塑料表面光结度,减少塑料熔解过程中对加工设备的粘附,需要加入防粘剂即润滑剂。润滑剂根据作用不同而分为内润滑剂和外润滑剂。内润滑剂主要是与塑料具有一定相溶性的原料,加入后减少分子之间作用力,降低熔体粘度,如硬酯酸,硬酯酰胺等。外润滑剂主要是一些与熔体不具有相溶性的原料,在塑料成型过程中加入会析出,粘附于设备表面,从而防止塑料对设备的粘附。如矿物油,石蜡等2023/1/1278浙江科技学院塑料包装材料的组成(6)着色剂颜料是塑料制品的一个重要物色,目前使用着色剂可以使塑料制品染成从淡到深的色彩。除了以上种类的添加剂之外,还可以加入发泡剂,增韧剂,抗静电剂等。助剂在一定程度上对塑料的力学性能、物理性能和加工性能起重要作用。
2023/1/1279浙江科技学院塑料的分类
一、按使用特性分类根据各种塑料不同的使用特性,通常将塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料三种类型。①通用塑料一般是指产量大、用途广、成型性好、价格便宜的塑料。通用塑料有五大品种,即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯及ABS。它们都是热塑性塑料。
2023/1/1280浙江科技学院塑料的分类②工程塑料一般指能承受一定外力作用,具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。在工程塑料中又将其分为通用工程塑料和特种工程塑料两大类。2023/1/1281浙江科技学院塑料的分类通用工程塑料包括:聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、热塑性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等。特种工程塑料又有交联型的非交联型之分。交联型的有:聚氨基双马来酰胺、聚三嗪、交联聚酰亚胺、耐热环氧树指等。非交联型的有:聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等2023/1/1282浙江科技学院塑料的分类③特种塑料一般是指具有特种功能,可用于航空、航天等特殊应用领域的塑料。如氟塑料和有机硅具有突出的耐高温、自润滑等特殊功用,增强塑料和泡沫塑料具有高强度、高缓冲性等特殊性能,这些塑料都属于特种塑料的范畴。a.强塑料:增强塑料原料在外形上可分为粒状(如钙塑增强塑料)、纤维状(如玻璃纤维或玻璃布增强塑料)、片状(如云母增强塑料)三种。b.泡沫塑料:泡沫塑料可以分为硬质、半硬质和软质泡沫塑料三种。
2023/1/1283浙江科技学院塑料的分类二、按理化特性分类
根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为:热固性塑料;热塑性塑料。
2023/1/1284浙江科技学院热固性塑料热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热塑性塑料易于成型加工,但耐热性较低,易于蠕变,其蠕变程度随承受负荷、环境温度、溶剂、湿度而变化。热塑性塑料具有优良的电绝缘性,特别是聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)都具有极低的介电常数和介质损耗,宜于作高频和高电压绝缘材料。
2023/1/1285浙江科技学院热塑性塑料热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料,如聚乙烯、聚四氟乙烯等。
热塑料性塑料又分烃类、含极性基因的乙烯基类、工程类、纤维素类等多种类型。
①烃类塑料。属非极性塑料,具有结晶性和非结晶性之分,结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非结晶性烃类塑料包括聚苯乙烯等。2023/1/1286浙江科技学院热塑性塑料②含极性基因的乙烯基类塑料。除氟塑料外,大多数是非结晶型的透明体,包括聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯等。乙烯基类单体大多数可以采用游离基型催化剂进行聚合。③热塑性工程塑料。主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚苯醚、聚对苯二甲酸乙二酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等。聚四氟乙烯。改性聚丙烯等也包括在这个范围内。④热塑性纤维素类塑料。主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素等。
2023/1/1287浙江科技学院塑料薄膜的生产一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为塑料薄膜,而厚度在0.25mm以上的称为片材。
塑料薄膜基材的性能,不仅同使用的塑料原材料粒子有密切的关系,还同薄膜的生产工艺及工艺参数有关。
塑料薄膜基材可以采用挤出吹胀法、T膜法、拉伸法、流延法和压延法等生产,其中挤出吹胀法应用最广,其次是双向拉伸法和T膜法等。
2023/1/1288浙江科技学院塑料薄膜的生产塑料薄膜根据生产工艺的不同而有几类:流延膜、吹胀膜以及定向膜(即拉伸膜)等。同一种原料,由于生产方法的不同,在薄膜的各种性能上有较大的差别。
挤出熔融流延法是塑料包装用热封用膜的主要生产法,由于流延膜热封性好、纵横向性能平衡一、生产速度快、透明性好等优点,成为软塑包装业的主要生产工艺之一。
2023/1/1289浙江科技学院塑料薄膜的生产吹胀膜是用挤出吹塑的方法生产的薄膜,这种薄膜的性能处于定向膜同流延膜之间:强度比流延膜好,热封性比流延膜差,薄膜的性能同操作参数关系大。
定向膜由于拉伸分子发生定向,提高了结晶度,因而结晶型聚合物的定向膜无热封性,强度是三种薄膜中最大的。
压延法生产薄膜是PVC的主要成膜工艺。压延工艺虽然投资大、设备维修保养技术要求高、操作较复杂,但具有生产速度快、生产的薄膜质量好的优点。
2023/1/1290浙江科技学院(1)挤出吹胀法挤出吹胀法又称管膜法或泡管法,它是将塑料在挤出机中熔融塑化,通过环形膜头挤成膜管,由压缩空气将其吹胀冷却定型后制成薄膜的一种制膜加工方法。
挤出吹胀法具有如下优点:①设备简单,投资少,生产快;②薄膜在纵、横两个方向均有一定的拉伸,机械强度较高;③废料少,原料利用率高,成本低;④产品为管状,制袋焊缝少;⑤采用同一机头口模,通过控制泡管中的空气压力和挤出速度,能生产出多种规格的薄膜。
2023/1/1291浙江科技学院挤出吹胀法吹胀法生产的薄膜称为吹膜,主要缺点是薄膜厚薄均匀度较差,采用空气冷却薄膜,因而薄膜透明性差,且生产线速度慢。
多层共挤复合技术的普及使得多层共挤吹胀法成为主要的薄膜基材成型方法。
在软包装复合材料中,热封层基材主要采用挤出吹胀薄膜。
2023/1/1292浙江科技学院挤出吹胀法根据成型工艺,挤出吹胀法可分为:平挤上吹法;平挤平吹法;平挤下吹法三种。其产品吹胀膜(inflationfilm)可以用英文I表示,如吹胀法生产的聚丙烯薄膜,称为IPP膜。常见的挤出吹胀膜有PE、PP、PVC、PA等薄膜。
2023/1/1293浙江科技学院挤出吹胀法吹胀法生产薄膜的工艺流程为:塑料粒子一>挤出机挤出一>圆形口模吹胀一>膜泡人字架传送一>夹膜辊熄泡牵引一>电晕处理(正面及反面)一>剖切一>收卷。有些挤出吹胀膜的生产采用二次吹胀工艺,它是把经过吹胀熄泡后的塑料薄膜,经加热辊加热后,再次吹胀,然后冷却收卷。二次吹胀工艺可以提高薄膜的开口性、提高薄膜的机械强度,生产出厚度更小的薄膜,而且薄膜厚度的均匀性可以提高。
2023/1/1294浙江科技学院2023/1/1295浙江科技学院挤出吹胀设备
挤出吹胀设备非常简单,一般由挤出机、模头、风环及冷却装置、薄膜厚度控制系统、人字板、牵引装置、电晕处理装置和收卷装置等组成。
a.挤出机。挤出机是挤出系统的主要部分,它主要包括螺杆、机筒、人料斗、热电耦和滤网等挤出机具有一个很重要的参数——吹胀比,它对薄膜的性能有较大影响。吹胀比是薄膜的直径同芯棒或环形口模直径之比,吹胀比愈大,薄膜的透明度和光泽性愈好,机械强度更好,但是吹胀比太大,则膜泡过大,薄膜过薄,厚度不均匀性增大,薄膜容易发皱,通常吹胀比在2—3为佳。
2023/1/1296浙江科技学院2023/1/1297浙江科技学院b.模头:吹膜挤出的模头一般采用直角型螺旋机头,这类机头易于保证口膜唇部各点的均匀流动而薄膜厚度波动减少。
2023/1/1298浙江科技学院c.风环及冷却装置。一般采用双风口负压风环进行冷却,其下风口吹出角度小,风速较低,使泡管在负压区产生膨胀,增加传热面积;而其上风口风速较快,吹出角大,使下风口气流变成湍流以提高冷却效率。
d.薄膜厚度控制系统。它是根据模口间隙熔温与薄膜厚度的相关性原理设计的。通过在有小薄点出现的薄膜位置点,给其模具局部施加气压,降低熔温而使薄膜气泡的延伸率降低,因此能在薄膜四周形成均匀的厚度差距。
2023/1/1299浙江科技学院e.人字板。人字板是稳定泡管形状,进一步冷却泡膜,并逐渐压扁牵引吹胀膜的装置。f.牵引装置。牵引比是熄泡辊的线速度同挤出机挤出薄膜速度之比,这个比值愈大,薄膜愈薄,纵向机械性能愈好,过高的牵引比同吹胀比一样是不合适的,一般牵引比值在4—6为佳。牵引比同吹胀比调节合适,所得到的吹胀膜纵横向性能可望平衡,否则,纵横向性能是不平衡的,一般纵向性能大于横向性能。
吹胀膜是用挤出吹塑的方法生产的薄膜,这种薄膜的性能处于定向膜同流延膜之间:强度比流延膜好,热封性比流延膜差,薄膜的性能同操作参数关系大。
2023/1/12100浙江科技学院(2)流延法流延法包括挤出流延法和溶剂流延法两种
流延(Cast)法生产的薄膜称为流延膜,用C作字头,如:流延聚乙烯薄膜称CPE膜。
溶剂法生产的流延膜由于需要使用到大量有机溶剂,加热挥发去除溶剂和回收溶剂需要消耗大量能源,还需要投资一套设备,操作成本和设备成本都比较大,因此只有在高科技的高性能热固性塑料及迫不得已的情况下才使.用,如玻璃纸的生产等。
2023/1/12101浙江科技学院溶剂流延法
①溶剂流延法。溶剂流延法又称流延铸塑,它是将热塑性或热固性树脂与溶剂配制成一定黏度的溶液或预聚体溶胶,然后以一定的速度流布在连续的可剥离的载体上,经过烘道加热干燥除溶剂、固化成膜、冷却定型等工序后,再从载体表面上剥离卷取而制得流延薄膜的方法。溶剂流延法生产的流延薄膜具有纵横向性能平衡一、无内应力、厚度的均匀性极高、可以生产5微米以下的超薄薄膜、用于高科技领域、生产速度低等特点。
2023/1/12102浙江科技学院溶剂流延法载体可以是钢带、涂布硅橡胶的离型纸或辊等。
如需生产超薄、厚度平整性特别优良的流延薄膜,则以水银池为载体,直接把溶胶流延在其表面,经挥发除溶剂成膜后,从水银面上捞起薄膜卷取而成。溶剂流延成型的主要设备是流延机,它分为带式流延机和转鼓式流延机两种。
2023/1/12103浙江科技学院溶剂流延法该法生产薄膜的主要特点为:a.薄膜的厚度小,可为5—10μm,若使用水银为载体生产分子流延薄膜,其厚度可低至3μm厚。b.薄膜的透明度高、内应力小,可生产光学性能要求较高的薄膜,如电影胶卷、安全玻璃的中间夹层膜等。c.薄膜厚度的均匀性好,不易掺混入杂质,薄膜质量好。2023/1/12104浙江科技学院溶剂流延法d.溶剂流延适合熔融状态不稳定或熔点过高,并能很好地溶解于有机溶剂的塑料品种,如PVA、CA、PC等塑料薄膜的生产,但因没有受到充分的塑化挤压,分子间距离大,结构比较疏松,薄膜的强度较低。e.生产成本高,能耗大、溶剂用量大,生产速度低,一般仅为0.5-7m/min。2023/1/12105浙江科技学院流延机带式流延机是将溶液流到一条表面有镜面层的不锈钢带上。转鼓式流延机是将溶液流到一转筒上,转筒内部加热使溶剂蒸发。溶剂流延薄膜的厚度取决于溶胶液的浓度、流延量及流延速度。流延量由调节流延嘴的刮刀与镜面层之间的距离进行控制。
2023/1/12106浙江科技学院带式流延机
2023/1/12107浙江科技学院②挤出流延法挤出流延法是采用挤出机挤出膜片直接流浇在表面镀铬的冷却辊上,冷却定型后,经切边、卷取即制得塑料薄膜的一种方法。
由于挤出机模头中心进料的槽形口模与挤出机流道接管成T形,该法又称T模法,挤出模头称T型模或T型机头,生产的薄膜称挤出流延薄膜。
挤出流延法广泛用于生产PP、PE、PVC、NY、PC等薄膜。
2023/1/12108浙江科技学院挤出流延法挤出流延法生产薄膜的特点主要有:a.生产速度比吹胀法高,可以高达150—200m/min,而吹胀法由于受到泡膜冷却速度的限制,一般仅30-60m/min。挤出流延工艺中冷却辊辊温可在0—5oC,直接紧贴在辊上,冷却速度快,且效果好。b.挤出流延法生产的薄膜透明性比吹胀法好,无论是PE或PP即均可以用挤出流延法生产出透明性良好的薄膜。c.挤出流延法薄膜的厚度均匀性比吹胀法好。
2023/1/12109浙江科技学院挤出流延法d.挤出流延法生产的薄膜是由一个辊传递给另一个辊,存在卷取或牵引的拉力,因而挤出流延膜纵横向性能均衡。e.挤出流延膜未受到任何方向上的拉伸,其热封性能较好,而双向拉伸膜则没有热封性。挤出流延膜受热时的收缩性最小,有利于热封制袋。
2023/1/12110浙江科技学院挤出流延法生产工艺
图3—12挤出流延平膜生产工艺示意图1-挤出机;2-T型机头;3-冷却辊;4-卷取2023/1/12111浙江科技学院挤出流延法生产工艺挤出流延法生产工艺生产设备主要包括挤出机(熔融、塑化、混炼、分散树脂原料)、T型模头、急冷辊(流延辊)、风刀、真空箱、定边装置和收卷装置等。
挤出机的主要作用是熔融、塑化、混炼、分散树脂原料;流延辊表面为非镜面结构,利用其表面微小的凹陷,将薄膜高速运动中带人的空气(真空箱未抽净的残留气体)储藏在微小的凹陷中,一方面防止薄膜同流延辊之间形成气体膜层,阻碍了薄膜的冷却效果,另一方面,防止在薄膜与流延辊之间形成气泡,使得薄膜出现气泡,严重影响薄膜的平整度。
2023/1/12112浙江科技学院(3)拉伸法拉伸法是将熔融挤出的塑料树脂,在软化温度与熔融温度之间,经过高倍的纵、横两个方向的拉伸冷却定型,制备高透明、高机械强度塑料薄膜的一种方法。
拉伸法分为单向拉伸法和双向拉伸法两种
双向拉伸法的具体拉伸工艺又分为逐步拉伸法(两步法)和同步拉伸法(一步法)。
逐步拉伸法是目前普遍采用的方法。2023/1/12113浙江科技学院2023/1/12114浙江科技学院拉伸法
逐步拉伸法是把薄膜的纵向拉伸和横向拉伸分两步进行。而同步拉伸法即纵向拉伸和横向拉伸同步进行,因其拉伸装置结构复杂,所以目前使用较少。
双向拉伸法又分平膜法和泡管法两种。经双向拉伸工艺生产的薄膜大分子发生了双轴取向,从而使薄膜的各项性能得到了改善。
2023/1/12115浙江科技学院逐步拉伸平膜法逐步拉伸平膜法是将熔融的塑料从挤出机的T型机头挤出成厚片,先将厚片通过拉伸辊进行纵向拉伸,再通过拉幅机进行横向拉伸,然后经热定型、冷却即制得双向拉伸薄膜。拉伸薄膜经双向拉伸后不进行热定型处理,而迅速冷却到其玻璃化温度以下,使分子取向被“冻结”,这种薄膜中存在着很大的内应力,若将其加热会产生较大的收缩,即具有热收缩性,因此可用作热收缩薄膜。2023/1/12116浙江科技学院逐步拉伸平膜法双向拉伸平膜法生产装置复杂、设备投资大;生产的薄膜透明度和光泽度好,厚薄均匀,质量好。目前该法主要用于生产BOPET、BOPP、BOPS、BOPET、BONY等双向拉伸薄膜等。
2023/1/12117浙江科技学院拉伸法泡管法又称膨胀式拉伸法。它是将熔融的塑料从挤出机的环形口模挤成膜管经水急速冷却后用一对夹辊压平,再经红外线加热后,向膜管内通人压缩空气吹胀,即进行横向拉伸,同时靠牵引辊和输入辊的速度差来实现纵向拉伸。经双向拉伸后的薄膜由夹辊夹平,再用红外线加热进行高温处理,冷却后卷取即得到热定型管膜。根据需要可设破缝装置制成平膜。2023/1/12118浙江科技学院若将双向拉伸后的管膜不进行热处理,而采用急速冷却使分子取向“冻结”,也可制得热收缩薄膜,其热收缩率可达30%-50%。泡管拉伸法生产装置简单,占地面积小,设备费用低。生产的薄膜纵横向性能均衡,无切边损失。但薄膜的厚度公差较大,平整性差;且拉伸倍率较小,其吹胀比值和拉伸比值一般为2.5左右。泡管法通常用于生产PE、PP、PVC等热收缩薄膜。
2023/1/12119浙江科技学院双向拉伸薄膜的特点
①双向拉伸薄膜的拉伸强度、弹性模量得到极大的增强。②双向拉伸薄膜的冲击强度及耐弯曲性增大。③双向拉伸薄膜的耐寒、耐热性提高。④双向拉伸薄膜的折射率增加,表面的光泽度提高,改变了膜的透明度。⑤双向拉伸薄膜的电绝缘性提高,薄膜表面静电增加。⑥双向拉伸薄膜降低了水蒸气、氧气或其他气体的渗透率。⑦双向拉伸薄膜的撕裂性能明显下降,热收缩率提高。
2023/1/12120浙江科技学院双向拉伸薄膜的特点一般而言,聚合物结晶度越高,透明度越低,分子在拉伸过中结晶度提高的同时,结晶颗粒细微化,细微的结晶颗粒不能挡光线的穿透性,透明度也随之提高。拉伸还改变高聚物分子,链段的排列,使其具有高度平面取向性,机械强度也得到提高。但薄膜的伸长率降低,热封性能变差,单膜一般不能热封合。
2023/1/12121浙江科技学院(4)压延法压延法是将加热塑化的热塑性塑料通过两个以上相向旋转的辊间间隙,连续成型薄膜或片材的一种成型方法。压延成型加工能力大,连续化、自动化程度高,生产速度快,可达20—120m/min。其薄膜厚薄均匀,质量好。
但其设备庞大、生产流程较长,一次投资较高,且薄膜的宽受辊长度的限制,一般在2.5m以下,所以目前发展较缓慢。
2023/1/12122浙江科技学院2023/1/12123浙江科技学院压延法
压延法可用于生产PVC、PE、PP、ABS等塑料薄膜和片材。但目前普遍用于PVC薄膜和片材的生产。由于PVC薄膜是由树脂和各种助剂组成的多组分体系,因此成型中必须使各组分分散均匀,充分塑化后再进行压延成型。其生产工艺过程大致分为配料、塑化、供料、压延等几道工序。
2023/1/12124浙江科技学院压延法①配料。根据产品配方要求将增塑剂、稳定剂、润滑剂等各组分称量后加入高速热混合机中,使各组分充分混合分散均匀;然后放人低速冷混合机中,再经冷却分散到一定温度后送至螺杆挤出塑化机。②塑化。通过挤出塑化机将混合料进行预塑化挤出成碎块,并通过传送带将料块送至双辊机进一步塑化。③供料。预塑化后的料通过开放式双辊机进一步塑化、成片,料片经金属探测仪检测后,均匀地供给压延机。④压延。料片经四辊压延机压延后经牵引、缓冷、冷却、传送、检验即制得压延薄膜。2023/1/12125浙江科技学院3.软包装常用复合塑料薄膜基材
塑料已成为制造复合包装材料的主要基础材料。在复合材料中使用的塑料薄膜,按其用量大小,依次排列是:聚乙烯、聚丙烯、玻璃纸、聚酯、尼龙、共挤膜、乙烯与丙烯酸酯共聚膜等,在特殊场合下使用的有聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙烯与乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、乙烯与乙烯醇共聚物、聚碳酸酯等。
2023/1/12126浙江科技学院(1)聚乙烯聚乙烯是结构最简单的高分子,也是应用最广泛的高分子材料。
它是由重复的–CH2–单元连接而成的。聚乙烯是通过乙烯(CH2=CH2
)的加成聚合而成的。
2023/1/12127浙江科技学院聚乙烯
聚乙烯简称PE,Poly(ethylene)为乳白色半透明或不透明的蜡状固体。
它是由乙烯单体进行加聚而成的非极性高分子聚合物,其结构简式为[CH2—CH2]n,分子结构呈线型或支链型。聚乙烯是目前产量最大,应用最广的热塑性塑料品种之一,约占世界塑料产量的30%。聚乙烯是世界上公认的接触食品的最佳材料。无毒、无味、无臭,符合食品包装卫生标准。聚乙烯薄膜,轻盈透明,具有防潮、抗氧、耐酸、耐碱、气密性一般、热封性优异等功能。
2023/1/12128浙江科技学院聚乙烯由于聚乙烯分子无极性,极性油墨等对其附着力较差,导致适印性不好,故在印刷前应进行表面处理。同样,在聚乙烯薄膜与其他薄膜进行干法复合前,也需要进行表面处理,以增加印刷或复合的牢度。聚乙烯无臭,无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70~-100℃),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良;但聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的,耐热老化性差。
2023/1/12129浙江科技学院聚乙烯聚乙烯按聚合方法不同可分为高压、中压、低压聚乙烯。按密度来分,则有低密度、中密度和高密度聚乙烯。聚乙烯的原料规格,主要是按其熔融指数来区分。熔融指数越大,则分子量愈小,黏度也愈小。反之,则分子量大、黏度均愈大。一般说来,挤出成型应选择熔融指数低的材料,注射成型应选择熔融指数较高的材料。
2023/1/12130浙江科技学院聚乙烯性能
a.电性能。因聚乙烯为非极性材料,且吸湿性小,因而具有优异的电绝缘性。其介电常数及分电损耗几乎与温度、频率无关,高频性能好,适于制造各种高频电缆和海底电缆的绝缘层。由于聚乙烯有极高的绝缘性,因而易于积贮静电,对空气中的灰尘吸附性很高,而易被灰尘污染,在聚乙烯中加人防静电剂则可降低静电吸附现象,一般使用乙二醇胺类的防静电剂。2023/1/12131浙江科技学院聚乙烯性能b.化学性能。聚乙烯具有烷烃的化学结构,为惰性聚合物。能耐常温下的稀硫酸、稀硝酸、任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、醋酸、氨、胺、氧化氢、氢氧化物、氢氧化钾、各种盐溶液等,但不耐强氧化剂(如发烟硫酸、浓硝酸和硫酸的混合液等)。在90~100oC时,硫酸和硝酸能迅速毁坏聚乙烯。2023/1/12132浙江科技学院b.化学性能常温下聚乙烯不溶于任何已知的溶剂中,但脂肪烃、芳烃、卤烃等与聚乙烯长时间接触时,能使其溶胀。在温度超过60—70oC时,聚乙烯能少量溶于甲苯、二甲苯、乙酸戊酯、石油醚、矿物油和石蜡中。当温度超过1000oC时,能同上述溶剂以任何比例混合。在较高温度下,聚乙烯不溶于水、脂肪族醇、醋酸、丙酮、乙醚、甘油、亚麻籽油及其他植物油。聚乙烯化学上的惰性及表面的非极性,使它难以黏结和印刷,需要经过氧化剂、溶剂、火焰、放电处理后,才有良好的黏接复合性和可印刷性。2023/1/12133浙江科技学院聚乙烯性能c.热性能。聚乙烯的耐热性不高,且易产生应力开裂,但聚乙烯的耐低温性能很好。低密度聚乙烯使用温度在80oC以下,高密度聚乙烯使用温度在110oC以下。聚乙烯对于环境应力(化学与机械作用)是很敏感的,耐热老化性差。
具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70~-100℃)
2023/1/12134浙江科技学院聚乙烯性能d.透气性和透湿性。气体或液体物质穿透塑料薄膜的过程,是气体分子、蒸气分子或液体分子渗透溶解在塑料分子中,然后向低浓度方向迁移或扩散,最后分子从膜的另一面蒸发出来,这就是塑料薄膜具有透气性能和透湿性能的机理。聚乙烯具有较大的透气性和较小的透湿性。随着密度的增加,其透气性逐渐降低,低密度聚乙烯的透气性比高密度聚乙烯约高5倍左右。聚乙烯的透湿量比较小,高密度聚乙烯比低密度聚乙烯的透湿量要低一倍。
2023/1/12135浙江科技学院聚乙烯的种类
(1)LDPE:低密度聚乙烯、高压聚乙烯
(2)LLDPE:线形低密度聚乙烯
(3)MDPE:中密度聚乙烯、双峰树脂
(4)HDPE:高密度聚乙烯、低压聚乙烯(5)UHMWPE:超高分子量聚乙烯
(6)改性聚乙烯:交联聚乙烯(CLPE)
(7)乙烯共聚物:乙烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-其它烯烃(如辛烯POE、环烯烃)的共聚物、乙烯-不饱和酯共聚物(EAA、EMAA、EEA、EMA、EMMA、EMAH)
2023/1/12136浙江科技学院低密度聚乙烯低密度聚乙烯简称LDPE,是塑料包装中用量最多的品种。低密度聚乙烯由乙烯单体在100-200MPa的超高压状态下,加热到150-300oC,经催化剂(如氧、过氧化物)等作用聚合而成的产物,其密度为0.910-0.925g/cm3,比用其他方法得到的聚乙烯产品的密度小,所以称低密度聚乙烯。2023/1/12137浙江科技学院低密度聚乙烯LDPE分子内可形成长短支链,致使其结晶度较低,密度比较小,机械强度较低,透气性较大,耐热温度低等。低密度聚乙烯加工方式有许多,可以吹膜、流延、挤出涂布、挤出吹塑和注塑,LDPE薄膜一般采用吹胀法制膜。国内低密度聚乙烯主要消费领域是薄膜(包括农膜),占总消费量的75%-80%,其它应用于注塑及电线电缆等领域。在薄膜消费领域中,包装膜所占比重最大,约在70%左右;农膜约为30%。
2023/1/12138浙江科技学院低密度聚乙烯性能特征如下:薄膜呈微乳白透明体,柔软。强度比高密度聚乙烯小,抗冲击强度则比高密度聚乙烯大。极薄薄膜易划伤和穿孔。耐热耐低温,较厚的薄膜能在90℃热水中杀菌。防潮性较好,化学性能稳定,不溶于一般溶剂。有很高的透气性,故用作防氧化的食品包装时,储存期不宜过长。耐油脂性较差,能缓慢溶胀制品。包装油脂食品时,久储后会使食品含有蜡味。
2023/1/12139浙江科技学院低密度聚乙烯长时期受紫外线及热作用会老化,影响其物理性能和介电性能。LDPE是结晶性聚合物,熔体收缩率大,收缩率为0.015—0.05cm/cm2。由于聚乙烯是非极性树脂,所以印刷适应性较差,印刷前必须进行表面处理(如电晕处理)。易产生静电,有时印前要进行抗静电处理。热封性能好。
2023/1/12140浙江科技学院低密度聚乙烯低密度聚乙烯在包装中的主要应用:食品包装。糕点、糖果、蜜饯、饼干、茶叶、鱼肉松、奶粉、调味品等。纤维制品包装。衬衫、服装、针棉织品及化纤制品等。日化用品包装。洗衣粉、洗涤剂、化妆用品等。药品包装。片剂、粉剂等。利用其优良的热封性,通常作为软包装复合材料的热封内层,成为多层复合薄膜的基材。2023/1/12141浙江科技学院中密度聚乙烯
中密度聚乙烯简称MDPE它由乙烯单体在10MPa以下的中压状态下,以金属氧化物为催化剂对乙烯单体进行聚合而得到的产物,中密度聚乙烯的密度约在0.926—0.94g/cm3,介于高密度与低密度聚乙烯之间,故称中密度聚乙烯。MDPE树脂比LDPE硬,乳白色不透明。薄膜多采用吹塑法制成,用途与LDPE基本相同,性能和HDPE相近,但吹胀比小,纵横向强度不均匀,纵向易撕裂,印刷适应性差,故在包装中应用较少。
2023/1/12142浙江科技学院高密度聚乙烯
高密度聚乙烯简称HDPE它是利用齐格勒型催化剂,在常压和中温条件下将乙烯单体聚合所得的产物。高密度聚乙烯的密度在0.941-0.965g/cm3,是聚乙烯中较高者,故称高密度聚乙烯。
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