塑料包装材料 (2)精品文稿.ppt

塑料包装材料第1页，本讲稿共33页第一节 合成纸定义：所谓合成纸，简单说来是以合成高分子物质为主体，具有类似纸的外观、性质而且易于印刷的平面材料。一、合成纸应具备的特性1外观：白色、不透明的外观2印刷作业适性1）静电：用单张纸印刷机印刷时，常有静电发生而造成故障，因此必须进行防静电处理。在冬季低湿度的情况下，一般承印材料都会经常产生静电，所以使用易于带电的合成高分子做原料制成的纸张时，更应充分注意。第2页，本讲稿共33页2）硬度：众所周知，纤维素是由极硬的分子骨架为基本结构的。与此相反，做为合成纸原料使用的聚合物都是柔软的，因此，一般的薄膜和同样厚度的天然纸相比，硬度小。3）尺寸稳定性：任何一种合成纸，对于湿度变化的尺寸稳定性，都要比天然纸优越得多，几乎没有伸缩。因此不需要调节印刷车间的湿度，甚至不需要在印刷前晾纸。4）平整性：天然纸、合成纸无一例外，如果纸表面呈严重波纹状变形，通过印刷滚筒时就会发生套印不准，甚至发生折皱而造成大故障。第3页，本讲稿共33页第一节第一节 合成纸合成纸3纸化处理对于合成纸要使其表面也具有吸收油墨的性能，必须进行纸化处理。处理方法主要有如下几种：填料充填：二氧化钛、碳酸钙等填料本身对印刷油墨的受容性很强，但只加入2030左右的填料，并不能获得渗透性，因为这时，聚合物覆盖在填料的周围，不存在足够的毛细管。第4页，本讲稿共33页充填填料和延伸并用：延展含有大量填料的聚烯烃薄膜，就会产生微细裂纹。有助于油墨的渗透。颜料涂覆：把粘土、二氧化钛、碳酸钙等和粘合剂一起涂覆在合成纸表面，原理和天然纸中的铜版纸、涂料纸相同。用这种方法，不仅能得到和天然纸同样的渗透性，而且平滑性也极好，能得到超过天然纸的油墨受容性和印刷效果。二、合成纸的发展方向二、合成纸的发展方向第5页，本讲稿共33页第二节第二节塑料类承印材料塑料类承印材料塑料是可塑造成型的材料，它是以合成树脂塑料是可塑造成型的材料，它是以合成树脂为主要成份，加有其它添加剂，经一定温度、压力、为主要成份，加有其它添加剂，经一定温度、压力、时间等塑制成型或制成薄膜。时间等塑制成型或制成薄膜。1868年年-美国制造出赛璐玢。美国制造出赛璐玢。1909年年-美国制造出酚醛树脂。美国制造出酚醛树脂。20世纪世纪80年代以来年代以来,在整个包装领域在整个包装领域,塑料包装塑料包装材料已占材料已占44%。第6页，本讲稿共33页第一节第一节塑料聚合物的基础知识塑料聚合物的基础知识一、高分子化合物的基本概念一、高分子化合物的基本概念天然高分子化合物：粮食、蔬菜、鱼、肉、棉麻、毛等天然高分子化合物：粮食、蔬菜、鱼、肉、棉麻、毛等等。等。合成高分子化合物：合成塑料、合成橡胶、合成纤维合成高分子化合物：合成塑料、合成橡胶、合成纤维等等。等等。一般将分子量在一般将分子量在10000以上的称为高分子化合物，简以上的称为高分子化合物，简称为高分子或大分子。称为高分子或大分子。目前习惯上将除蛋白质以外的合成高分子化合物称目前习惯上将除蛋白质以外的合成高分子化合物称为聚合物或高聚物，其分子中重复连接的原子或原为聚合物或高聚物，其分子中重复连接的原子或原子团称为结构单元，形成聚合物的低分子物质称为子团称为结构单元，形成聚合物的低分子物质称为单体。单体。第7页，本讲稿共33页单体或单体混合物变成聚合物的过程称为聚合反单体或单体混合物变成聚合物的过程称为聚合反应，简称聚合。应，简称聚合。例如：在常温、常压下为气体的氯乙烯单体，例如：在常温、常压下为气体的氯乙烯单体，经聚合反应形成高聚物经聚合反应形成高聚物-固体聚氯乙烯。固体聚氯乙烯。二、聚合物分子链的结构二、聚合物分子链的结构聚合物分子链的几何形状，即链的结构形态有线聚合物分子链的几何形状，即链的结构形态有线型、支链型和体型三种。型、支链型和体型三种。1）线型聚合物）线型聚合物这种聚合物中，各链节彼此相连成长链分子的这种聚合物中，各链节彼此相连成长链分子的形状，通常它的形状是卷曲的，如聚丙烯等。形状，通常它的形状是卷曲的，如聚丙烯等。第8页，本讲稿共33页2）支链型聚合物）支链型聚合物在聚合物分子链上带有支链，支链的长短和数量可在聚合物分子链上带有支链，支链的长短和数量可以不同，甚至支链上还有支链，例如高压聚乙烯等。以不同，甚至支链上还有支链，例如高压聚乙烯等。凡是具有线型结构或轻度支链型结构的聚合物，受热凡是具有线型结构或轻度支链型结构的聚合物，受热后逐渐变软而熔融，冷却后硬固，再次加热又可熔融后逐渐变软而熔融，冷却后硬固，再次加热又可熔融软化，这类聚合物称为热塑性聚合物，例如常用的聚软化，这类聚合物称为热塑性聚合物，例如常用的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。第9页，本讲稿共33页3）体型聚合物）体型聚合物它是线型或支链型混合物间以化学键交联而成的，它是线型或支链型混合物间以化学键交联而成的，它具有空间网状结构。它具有空间网状结构。凡具有体型结构，在一定的温度下能变成粘流态，凡具有体型结构，在一定的温度下能变成粘流态，经过一定的时间加热成型后，不因再度加热而软化经过一定的时间加热成型后，不因再度加热而软化熔融的聚合物，称为热固型聚合物，例如酚醛树脂、熔融的聚合物，称为热固型聚合物，例如酚醛树脂、环氧树脂等。环氧树脂等。第10页，本讲稿共33页三、聚合物的性质三、聚合物的性质1机械强度机械强度2弹性弹性线型聚合物一般具有较好的弹性。线型聚合物一般具有较好的弹性。3塑性塑性聚合物受热软化，冷却后变硬并保持聚合物受热软化，冷却后变硬并保持一定的形状的性质。一定的形状的性质。4化学稳定性化学稳定性耐酸、碱或耐其它化学试剂的性能。耐酸、碱或耐其它化学试剂的性能。5热性能热性能耐热性、导热性、热膨胀性及燃烧性等。耐热性、导热性、热膨胀性及燃烧性等。第11页，本讲稿共33页6密度密度7透明度透明度指透过物体的光通量与入射总光通量之指透过物体的光通量与入射总光通量之比，也叫透光度。比，也叫透光度。8透气性透气性一定温度和压力差下一定温度和压力差下/24h所透过气所透过气体在标准状态下的体积。体在标准状态下的体积。9透湿度透湿度水蒸气透过率水蒸气透过率10透水性透水性一般用透水量表示，指薄膜经一般用透水量表示，指薄膜经24h后透过水的克数。后透过水的克数。11吸水性吸水性第12页，本讲稿共33页四、聚合物的力学状态和热转变四、聚合物的力学状态和热转变根据聚合物随着温度变化的特征，可以把聚合根据聚合物随着温度变化的特征，可以把聚合物按温度区域不同划分为三种力学状态：物按温度区域不同划分为三种力学状态：1玻璃态玻璃态绝大多数非晶体聚合物在绝大多数非晶体聚合物在200K以下都处于玻以下都处于玻璃态。从宏观上来说，聚合物受力后的形变很小，璃态。从宏观上来说，聚合物受力后的形变很小，形变与受力的大小成正比，当外力除去后形变能形变与受力的大小成正比，当外力除去后形变能立刻恢复。立刻恢复。第13页，本讲稿共33页2高弹态高弹态从宏观上看在此阶段表现为弹性回缩，从宏观上看在此阶段表现为弹性回缩，这种变形是外力作用促使聚合物主链发这种变形是外力作用促使聚合物主链发生内旋转的过程，它所需的外力显然比生内旋转的过程，它所需的外力显然比聚合物在玻璃态时变形所需的外力要小聚合物在玻璃态时变形所需的外力要小的多，而变形量却大得多。的多，而变形量却大得多。第14页，本讲稿共33页3粘流态粘流态不仅链段运动的松弛时间缩短了，而不仅链段运动的松弛时间缩短了，而且整个分子链移动的松弛时间也缩短，且整个分子链移动的松弛时间也缩短，这时聚合物在外力作用下便发生粘性流这时聚合物在外力作用下便发生粘性流动。它是整个分子链互相滑动的宏观表动。它是整个分子链互相滑动的宏观表现，这种流动同低分子流动相类似，是现，这种流动同低分子流动相类似，是不可逆的形变。不可逆的形变。第15页，本讲稿共33页五、塑料包装材料的分类五、塑料包装材料的分类 我国一般是根据塑料包装材料制品形态将其分为六大类：我国一般是根据塑料包装材料制品形态将其分为六大类：1.塑料薄膜塑料薄膜 2.中空容器中空容器 （热塑性塑料）（热塑性塑料）3.塑料包装箱（热塑性塑料）塑料包装箱（热塑性塑料）4.编织袋编织袋 5.塑料带塑料带 6.泡沫塑料泡沫塑料第16页，本讲稿共33页第二节、塑料的组成第二节、塑料的组成1.树脂树脂树脂是塑料中最主要的组分，起着胶粘剂的作用，树脂是塑料中最主要的组分，起着胶粘剂的作用，能将塑料中的其他组分粘结成一个整体。是决定塑能将塑料中的其他组分粘结成一个整体。是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。料类型、性能和用途的根本因素。2.添加剂添加剂1）填充剂）填充剂（硬度、耐磨性、稳定性）（硬度、耐磨性、稳定性）2）增塑剂）增塑剂（弹性、柔软性、流动性）（弹性、柔软性、流动性）3）稳定剂）稳定剂（防老化性）（防老化性）4）固化剂）固化剂（硬化性）（硬化性）5）着色剂）着色剂（颜色）（颜色）6）润滑剂）润滑剂（熔体的流动性、表面光洁度）（熔体的流动性、表面光洁度）第17页，本讲稿共33页第三节第三节塑料的成型加工塑料的成型加工一、塑料薄膜一、塑料薄膜1塑料薄膜的加工塑料薄膜的加工物料塑化挤出形成管坯吹胀成型冷却牵引取卷第18页，本讲稿共33页印刷品经过薄膜复合后，成为一种复合材料，这些复合印刷品经过薄膜复合后，成为一种复合材料，这些复合材料可以是同一类材料复合，也可以是不同类的材料复材料可以是同一类材料复合，也可以是不同类的材料复合，复合后具有独特的、其他材料所不具备的优良性能。合，复合后具有独特的、其他材料所不具备的优良性能。复合薄膜的方法有四种。复合薄膜的方法有四种。1湿式复合法湿式复合法是用水溶性粘合剂在第一基材上涂布以后，再是用水溶性粘合剂在第一基材上涂布以后，再与第二基材重合而干燥复合，水溶性粘合剂有淀与第二基材重合而干燥复合，水溶性粘合剂有淀粉、糊精、阿拉伯胶、骨胶的水溶液和聚醋酸乙粉、糊精、阿拉伯胶、骨胶的水溶液和聚醋酸乙烯乳胶、丁睛乳胶、合成树脂、天然树脂乳胶等烯乳胶、丁睛乳胶、合成树脂、天然树脂乳胶等乳胶。乳胶。这种方法成本较低，常用于纸这种方法成本较低，常用于纸/纸、纸纸、纸/塑料薄膜，塑料薄膜，纸纸/铝箔的复合，因使用水溶性粘合剂，没有耐水性，铝箔的复合，因使用水溶性粘合剂，没有耐水性，只适合于干燥情况下使用。只适合于干燥情况下使用。第19页，本讲稿共33页2.干式复合法干式复合法干式复合法是用醋酸乙烯酯、氯乙烯、丙干式复合法是用醋酸乙烯酯、氯乙烯、丙烯酸酯等的聚合物，合成橡胶、天然橡胶，环烯酸酯等的聚合物，合成橡胶、天然橡胶，环氧树脂、聚氨酯等热固性树脂的溶剂，先在第氧树脂、聚氨酯等热固性树脂的溶剂，先在第一基材上涂布，在干燥机上将溶剂除去，再在一基材上涂布，在干燥机上将溶剂除去，再在加热下将第二基材加热复合而成。加热下将第二基材加热复合而成。这种方法能复合各种塑料薄膜、纸，铝箔等材这种方法能复合各种塑料薄膜、纸，铝箔等材料。为增强复合部分的粘合强度，一般的聚乙烯、料。为增强复合部分的粘合强度，一般的聚乙烯、聚丙烯、尼龙等薄膜，先要用电晕处理，然后根据聚丙烯、尼龙等薄膜，先要用电晕处理，然后根据薄膜的种类，选用适当的粘合剂，使用聚氨酯系或薄膜的种类，选用适当的粘合剂，使用聚氨酯系或环氧系固化型树脂，具有良好的耐热性、耐水性的环氧系固化型树脂，具有良好的耐热性、耐水性的粘合。粘合。第20页，本讲稿共33页3.热熔复合法热熔复合法热熔复合法是用蜡类或添加乙烯热熔复合法是用蜡类或添加乙烯-醋酸乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物或聚异丁烯、聚丙烯酸酯共聚物或聚异丁烯、聚丁烯、石油树脂等的改性蜡类，加热使其呈溶液丁烯、石油树脂等的改性蜡类，加热使其呈溶液状态，涂布于薄膜基材上，第二基材直接贴合其状态，涂布于薄膜基材上，第二基材直接贴合其上，再用冷却滚简冷却而复合。上，再用冷却滚简冷却而复合。这种方法涂布粘合剂后不用干燥的工序，这种方法涂布粘合剂后不用干燥的工序，装置比干式复合法简单，适用于铝箔装置比干式复合法简单，适用于铝箔/纸，塑纸，塑料料/塑料、塑料塑料、塑料/铅箔的复合。铅箔的复合。第21页，本讲稿共33页4挤出复合法挤出复合法挤出复合法是用钛酸脂化合物、异氰酸酯化合物、挤出复合法是用钛酸脂化合物、异氰酸酯化合物、亚氨基化合物等溶解于醋酸乙烯酯等有机溶剂中，将亚氨基化合物等溶解于醋酸乙烯酯等有机溶剂中，将聚己烯亚氨树脂、三聚氰酰胺聚己烯亚氨树脂、三聚氰酰胺-福尔马林、三聚氰酰福尔马林、三聚氰酰胺胺-尿素类树脂等溶于水中或有机溶剂中的水溶尿素类树脂等溶于水中或有机溶剂中的水溶性与溶剂型并用的底涂料，涂于基材上，用聚乙性与溶剂型并用的底涂料，涂于基材上，用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、厄龙等树脂通过熔融挤烯、聚丙烯、聚氯乙烯、厄龙等树脂通过熔融挤出法制成薄膜，使其在熔融状态与基材压附复合出法制成薄膜，使其在熔融状态与基材压附复合上。上。这种方法使用三聚氰氨化合物做粘合剂，具有良好这种方法使用三聚氰氨化合物做粘合剂，具有良好的耐蒸煮性，多用于蒸煮食品的包装。的耐蒸煮性，多用于蒸煮食品的包装。第22页，本讲稿共33页二、塑料制品的成型加工二、塑料制品的成型加工目前塑料制品的主要成型加工方法有：目前塑料制品的主要成型加工方法有：挤出成型：挤出成型：注塑成型：注塑成型：压塑模塑成型：压塑模塑成型：压延成型：压延成型：传递模塑：传递模塑：热成型：热成型：吹塑成型：吹塑成型：第23页，本讲稿共33页第四节第四节常见塑料简介常见塑料简介国外：国外：厚度在厚度在250微米以下的塑料称为薄膜。微米以下的塑料称为薄膜。厚度在厚度在250微米以上的塑料称为片材。微米以上的塑料称为片材。国内：一般把薄膜的最大厚度定为国内：一般把薄膜的最大厚度定为200微米。微米。聚乙烯膜可以利用聚乙烯原料通过吹塑、压延和流延等方法制造成型。聚乙烯膜耐久力、撕裂度非常大，在20度左右有显著的柔软性，在0度以下无味无臭。与玻璃纸及其它薄膜相比，聚乙烯的透明度低，化学性能稳定，若不做前处理，印刷时油墨和聚乙烯的粘合力弱，油墨容易脱落；由于薄膜的延伸大，对于套色印刷有一定困难。第24页，本讲稿共33页低密度聚乙烯（低密度聚乙烯（LDPE）：）：柔韧性好，透明性好，透湿率低，成型加工性能柔韧性好，透明性好，透湿率低，成型加工性能好。但透气率高，耐油性差，印刷前必须进行表面处好。但透气率高，耐油性差，印刷前必须进行表面处理。理。高密度聚乙烯（高密度聚乙烯（HDPE）：）：硬度较高，韧性好，透湿率低，耐油。透明性硬度较高，韧性好，透湿率低，耐油。透明性差，透气率高，印刷前必须进行表面处理。差，透气率高，印刷前必须进行表面处理。第25页，本讲稿共33页聚丙烯（聚丙烯（PP）：）：聚丙烯是一种热塑性树脂，由丙烯用三乙基铝和三氯化钛作催化剂进行聚合，并将反应生成物的无规则聚合物溶解后，分离出结晶性的聚合物而成。聚丙烯的性质类似低压法、中压法制成的聚乙烯，但比聚乙烯轻，机械强度大；它的气体透过性、透明性、耐热性及化学稳定性都比聚乙烯优良。未延伸的聚丙烯薄膜拉伸强度低、弹性小，没有挺度，密度低，在0.880.91之间。双向延伸薄膜(OPP)的拉伸强度、弹性率高，透明度高，物理性能类似玻璃纸，可用它代替玻璃纸。刚硬，有韧性，强度高，透湿率低，阻气性较好，耐油，耐酸碱。透明性差，低温易变脆，印刷前必须进行表面处理。第26页，本讲稿共33页聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）：）：抗冲击强度好，透明性好，阻气性好，耐油及抗冲击强度好，透明性好，阻气性好，耐油及大多数有机溶剂。透湿率较高，耐热性差。大多数有机溶剂。透湿率较高，耐热性差。聚氯乙烯膜是将聚氯乙烯粉末与增塑剂、稳定剂、填料等混合加热凝胶化后加工而成的薄膜。聚氯乙烯透明性好，耐水性、耐药品性优良，但含有增塑剂和有害稳定剂的聚氯乙烯不适于食品包装。延伸处理过的薄膜可用于收缩包装。聚苯乙烯（聚苯乙烯（PS）：）：透明、有光泽，着色性好，聚苯乙烯泡沫塑料透明、有光泽，着色性好，聚苯乙烯泡沫塑料具有隔热、耐压、防震、易于成型等优点。具有隔热、耐压、防震、易于成型等优点。第27页，本讲稿共33页聚酯（聚酯（PET）：）：透明、机械性能佳，耐磨性、耐折性均较高，具有良好的透明、机械性能佳，耐磨性、耐折性均较高，具有良好的化学稳定性。化学稳定性。聚酯(polyester)是由二元或多元醇和二元或多元酸缩聚而成的高分子化合物的总称。包括聚酯树脂、聚酯纤维、聚酯橡胶等。这类树脂的聚合度和结晶度高，因此聚酯片基的压缩弹性、硬度和弯曲刚性较高，抗张强度大，耐冲击，且耐试剂性能优异、渗透率小。普通玻璃纸（普通玻璃纸（PT）：）：也称赛璐玢，也称赛璐玢，玻璃纸(cellophane paper)是利用亚硫酸盐纸浆为原料，经各种化学处理制得的透明纸，是最早用于商品包装的透明材料之一。玻璃纸有如下特点：透明度高；薄膜本身有较高的光泽；化学性能为中性，不带电性，不吸尘埃；气体的渗透率低；抗油、酸、碱性较强；印刷效果好；价格较低廉。第28页，本讲稿共33页彩色平板玻璃纸 透明平板玻璃纸 第29页，本讲稿共33页PP合成纸 第30页，本讲稿共33页第三第三节承印材料的印前表面承印材料的印前表面处理理 塑料薄膜的印刷预处理塑料薄膜的印刷预处理 1）火焰处理）火焰处理 2）电晕处理）电晕处理 3）重铬酸钾）重铬酸钾硫酸溶液处理硫酸溶液处理 4）抗静电处理）抗静电处理1)电晕放电处理原理电晕放电(coronadischarge)处理方法，因操作简单、处理强度比较稳定，且易于连续处理，已成为塑料薄膜类最常使用的一种处理方法。其处理装置如图71所示，在绝缘的电极同接地的电介质滚筒之间施加以高频高压，将两极之间的空气击穿而等离子化，从而产生电晕放电。当薄膜通过该放电区时，便经受了表面处理。第31页，本讲稿共33页2)电晕放电处理的应用电晕放电处理主要用于塑料薄膜的处理，对于纸、纸板、泡沫带以及铝箔类的导电性材料的表面处理也有明显的效果。但电晕处理方法还存在一些问题，如处理过度，薄膜会自粘，并造成增塑剂、防静电剂等添加剂析出表面，使薄膜透明度下降。此外，处理效果会随时间而衰减，因此处理后最好立即印刷才能取得较好的印刷效果。第32页，本讲稿共33页CTP-2000K实验用薄膜和片材表面改性电晕台 第33页，本讲稿共33页