復(fù)合包裝材料教學(xué).ppt

,第十三章 復(fù)合包裝材料,Enter,Exit,上一章,13.1 概述,Next,下一節(jié),Exit,是由層合、擠出貼面、共擠塑等技術(shù)將幾種不同性能的基材結(jié)合在一起形成的一個多層結(jié)構(gòu)，以滿足運輸、貯存、銷售等對包裝功能的要求有某些產(chǎn)品的特殊要求。,廣義來說，復(fù)合材料包括一切雙組分的結(jié)構(gòu)體。以聚合物為基體復(fù)合材料至少含有一種高分子樹脂和另一種填充劑。,Next,Back, 現(xiàn)代包裝技術(shù)： 真空包裝 氣體置換包裝 封入脫氧劑包裝 干燥食品包裝 無菌充填包裝 蒸煮包裝 液體熱充填包裝 結(jié)構(gòu)： 紙/塑、紙/鋁箔/塑、塑/塑、塑/無機氧化物/塑 層合軟包裝 塑料復(fù)合薄膜,Next,Back,一.復(fù)合包裝材料的組成：,1. 基材： 紙張、玻璃紙、鋁箔、雙軸取向聚丙烯、雙向拉伸聚酯、尼龍與取向尼龍、共擠塑材料、蒸鍍金屬膜。,基材 層合粘合劑 封閉物及熱材料 印刷與保護性涂料,Next,Back,a. 性能：價格低、種類全、便于印刷粘合。 b. 用途： 用蠟或PVDC涂布的加工紙和防潮紙廣泛地用于糖果、快餐、小吃和脫水食品的包裝。 用PE貼面的紙復(fù)合材料在包裝和其他領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。,Next,Back,（1） 紙張：,Next,Back,a. 性能：未涂布易吸潮變軟、變形。 b. 用途： PVDC / 紙 / PVDC / 劑 / PVDC / 紙 / PVDC 用于立式成型充填封合的糖果包裝。 如果上述結(jié)構(gòu)中的粘合劑使用PE，則它能形成高強度的氣密性封合，廣泛用于充氣包裝，干粉產(chǎn)品、葵花籽、藥片等產(chǎn)品。 用乙烯共聚物代替PE，可降低熱封合溫度。 層合時使用白色的PE薄膜，可使之不透明。,（2）玻璃紙：,a. 性能： 閃光表面和良好的印刷性能； 較好地保持食品的風(fēng)味，對光、空氣、水及其大多氣體和液體具有不滲透性； 可高溫殺菌，使產(chǎn)品不受氧氣、日光和細菌的侵害。,Next,Back,（3） 鋁箔及蒸鍍鋁材料：, 厚度6.4150um的鋁箔用于層合軟包裝，此時必須退火到“極軟”級。 PET/鋁箔/PP三層復(fù)合材料可制成可蒸煮包裝。 用蒸煮鋁代替鋁箔可減少鋁材消耗。它附著力好，優(yōu)良耐折性和韌性，部分透明，但必須有另外的基材作支撐材料。厚度0.03um。 適合真空鍍鋁的基材有玻璃紙、紙、PE、PET、拉伸PP、PE、PA等。,Next,Back,b. 用途：,（4） 雙向拉伸熱定型聚丙烯（BOPP）：,Next,Back,a. 性能： 可以象玻璃紙一樣被涂布，又可以與其它樹脂共擠塑，生產(chǎn)出具有熱封合性的復(fù)合結(jié)構(gòu)；, 未涂布的BOPP一般用作復(fù)合材料外層印刷組分，其背面印刷可以提供光澤的外表面，并保護油墨不被擦掉。 用PVDC涂布BOPP能提供良好的阻隔功能并具有熱封合性。,Next,Back,a. 性能： 極好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱性及良好的印刷適性。,Next,Back,（5） 雙軸取向熱定型聚酯（BOPET）：,Next,Back, PETPVDC印刷/PE（或離子鍵聚合物）用作加工肉食品包裝。未涂布PVDC時用來包裝蒸煮食品。 含有鋁箔或蒸鍍鋁的聚酯復(fù)合結(jié)構(gòu)具優(yōu)秀的阻隔性和耐熱性，但加工成本較高。 未涂布聚酯薄膜：PET壓敏粘合劑鋁箔熱封合涂料 ，在兒童安全藥品包裝中起特殊作用。,b. 用途：,a. 性能： 潮氣阻隔性不好，但阻氧性能較好。 取向尼龍能提高抗拉強度和氧氣阻隔性、減小延伸性和降低熱成型性，還具極好的抗戳穿強度。,Next,Back,（6） 尼龍與取向尼龍（ON）：,Next,Back,b. 用途： 將尼龍與具有阻隔潮氣和熱封合功能的材料復(fù)合（PE、PVDC），用作鮮肉及塊狀干酪的包裝。 乙醋共聚物/尼龍/聚乙烯（或乙醋共聚物）的復(fù)合結(jié)構(gòu)常作為襯袋箱的襯袋材料。 取向尼龍PVDC印刷/低密度PE用于立式成型充填封口的咖啡包裝。,a. 性能： 成本低、適應(yīng)性廣、易加工。 LDPE、LLDPE：優(yōu)良的韌性和熱封性。 HDPE：隔濕性及加工性。 PP：取向拉伸可得到高沖擊、高勁度性能。,Next,Back,（7） 共擠塑包裝材料 （主要是PE、PP）：,Next,Back, 乙烯醋酸乙烯、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸等共聚物：低溫?zé)岱庑?，常用作共擠結(jié)構(gòu)的粘結(jié)層和熱封合層材料。 乙烯乙烯醇：阻隔性聚合物，在軟包裝和半硬包裝中得到應(yīng)用。,b. 其他共擠材料：, 可潤濕性（粘合劑的表面張力，基材的表面能） 電暈處理,Next,Back,2. 層合粘合劑：,（1）溶劑型和乳液型粘合劑 由于紙具有多孔性和親水性可采用水基粘合劑與鋁箔層合。 主要用糊精、硅酸鈉和酪酸/橡膠膠乳。, 熱塑性： 增塑的醋酸乙烯氯乙烯共聚物及乙烯醋酸乙烯共聚物：熱塑性粘合劑缺少耐熱性。 PVDC的水基乳液粘合劑：氧和水蒸氣的阻隔層。它適用于涂覆塑料、紙及紙板等基材。 熱固性： 聚氨酯和聚酯聚氨酯：抗熱性、抗化學(xué)性、抗?jié)B性都可隨配方而變化。,Next,Back,（2）熱塑性和熱固性粘合劑,PE、乙烯丙烯酸共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物和離子鍵聚合物。,Next,Back,（3）擠塑粘合劑,（4）蠟及蠟混合物 石蠟和微晶石蠟常用于不需要高粘合強度和高耐熱性情況的粘合。向蠟中添加低分子量PE、乙醋共聚物或其他樹脂以改進粘合力、熱粘性和層合材料的挺度或柔韌性。, 可熱封合PVDC涂覆的兩個薄膜可加熱加壓復(fù)合； 鋁箔在加熱加壓下可以與預(yù)先涂蠟的薄頁紙粘合； 粘合強度要求不高時，印刷油墨也可作粘合劑用，經(jīng)常用于PE印刷PE的香腸型包裝層合材料；,Next,Back,（5）其他粘合劑,a. 熱封合：利用多層結(jié)構(gòu)中的熱塑性內(nèi)丑組分，加熱時軟化封合，移掉熱源就固化。,Next,Back,3. 包裝封閉物與熱封合材料：,（1）封閉包裝：,Next,Back, 熱封合涂料：醋酸乙烯氯乙烯共聚物、硝酸纖維素、丙烯酸系塑料或PVDC。 熱熔融體：乙基纖維素、硝酸纖維素、乙烯醋酸乙烯共聚物、PA是熔融體的主要組分。,b. 冷封合：用生橡膠基特制作封合材料，則不用加熱只要加壓就能封合，這些封合材料稱為冷封合涂料或壓敏膠。它只能自身封合而不能與其它材料封合。,Next,Back,c. 粘合劑封合：只用于含紙的包裝材料。,保護印刷表面、防止卷筒粘連、光澤、控制摩擦系數(shù)、熱封合性、阻隔性等。,Next,Back,4. 印刷與保護性涂料：,Next,Back, 在高度反光的鋁箔或蒸鍍鋁上使用透明色印刷，可使軟包裝具有引人注目的外觀。 在外層透明薄膜的反面印刷，可提供高光澤和極好的耐擦性。 透明薄膜上全版印刷，能提供遮光性能，如用不透明色，可使透明薄膜成為不透明材料。,1. 層合： （1）濕法粘結(jié)層合 將任何液體狀粘合劑加到基材上，然后立即與第2層材料復(fù)合在一起，從而制得層合材料的工藝。 干酪素 硅酸鈉 水基粘合劑：基材至少有一種是吸水性的。 溶劑型粘合劑：基材至少有一種是滲透性的。,Next,Back,二. 復(fù)合包裝材料制造技術(shù)：,區(qū)別：干法復(fù)合中，在涂布粘合劑于基材上之后，必須先蒸發(fā)掉溶劑，然后再將這一基材在一對加熱的壓輥間與第2層基材復(fù)合。,Next,Back,（2）干法粘結(jié)層合,利用熱熔粘合劑將兩種或多種基材在加壓下形成多層復(fù)合材料的方法叫熱熔或壓力層合。,Next,Back,（3）熱熔或壓力層合, 熱熔粘合劑（熱熔膠）：以熱塑性聚合物為主的100固體含量的粘合劑。,Next,Back, 與干法區(qū)別：在熱熔粘合劑結(jié)合層中需要較高的壓力和溫度。, 涂布方法：刮刀式、輥軸、擠出、流延、噴槍, 基材：提供多層結(jié)構(gòu)的機械強度。 聚合物：提供對氣體、水蒸氣或油脂的阻隔性。,Next,Back,2. 擠出貼面層合技術(shù)：,是一種把擠出機擠出的熔融的熱性塑料貼合到一個移動的基材上去的工藝方法。,3. 共擠塑層合技術(shù)： 通過一個模頭同時擠出形成有明顯界面層的多層薄膜。 共擠塑層合技術(shù)：平擠薄膜共擠塑、吹塑薄膜共擠塑、共擠塑貼面、共擠塑層合、平擠片材共擠塑。,Next,Back,Next,Back, 聚合物： 聚烯烴（PE 、PP） PA PVDC 乙烯乙烯醇共聚物 粘合層： 乙烯醋酸乙烯、乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸,例如： PET/SiOX涂覆膜/CPP或OPP/SiOX涂覆膜/涂覆 綠色包裝材料。阻隔性同蒸鍍鋁、透明、耐破裂、耐折疊、耐化學(xué)藥品、耐熱性能，可微波加熱。,Next,Back,三. 復(fù)合包裝材料的發(fā)展： 考慮：能源和材料的消耗和包裝廢棄物的回收。,Next,Back,復(fù)合材料、復(fù)合包裝材料 一. 復(fù)合包裝材料的組成： 1. 基材： （1）紙張 （2）玻璃紙 （3）鋁箔及蒸鍍鋁材料 （4）BOPP,1,Next,Back,（5）BOPET （6）ON （7）共擠塑包裝材料 2. 層合粘合劑： （1）溶劑型和乳液型粘合劑 （2）熱塑性和熱固型粘合劑 （3）擠塑粘合劑,2,Next,Back,（4）蠟及蠟混合物 （5） 其他粘合劑 3. 包裝封閉物與熱封合材料： （1）封閉包裝：熱封合、冷封合、粘合劑封合 4. 印刷與保護性涂料 二. 復(fù)合包裝材料制造技術(shù)：,3,1. 層合： （1）濕法粘結(jié) （2）干法粘結(jié) （3）熱熔或壓力層合 2. 擠出貼面層合技術(shù) 3. 共擠塑層合技術(shù) 二. 復(fù)合包裝材料的發(fā)展,4,Back,下一節(jié),上一章,13.2 復(fù)合薄膜和 軟包裝復(fù)合材料,Next,下一節(jié),上一節(jié),Exit,1. 復(fù)合包裝材料的結(jié)構(gòu)及表示方法,Next,Back,一. 層合復(fù)合軟包裝材料的結(jié)構(gòu)與性能,（1）外層： 機械強度好，耐熱、印刷性能好、光學(xué)性能好。 有覆膜的紙、玻璃紙、BOPP、PET、PA、PVC。 （2） 內(nèi)層： 熱封性好、無味、無毒、耐油、耐水、耐化學(xué)藥品。 未拉伸PP、PE、離子型聚合物、無毒PVC。 （3） 阻隔層： 位于層合結(jié)構(gòu)中靠近產(chǎn)品的一側(cè)。 鋁箔（復(fù)合）、蒸鍍金屬膜。,Next,Back,2. 層合包裝材料的性能 軟包裝作用：,Next,Back,防止干燥產(chǎn)品吸潮或含水量大的產(chǎn)品失去水分； 防止產(chǎn)品氧化； 充氣包裝中，防止充入的CO2或N2組分變化； 防止產(chǎn)品受異味影響； 防止被包裝物的揮發(fā)性香氣組分散失。,（1）均一性 纖維素、塑料薄膜：滲透性均一，包裝的滲透性可用表面積來測量和表示。 鋁箔：針孔發(fā)生率與厚度有關(guān)，滲透性不均一，其滲透性只能對實際包裝進行測試。 （2）性能之間相互關(guān)系 阻隔材料之間的相互關(guān)系是不能假設(shè)的。,Next,Back,（3）層合材料中，阻隔層的次序 阻隔材料要盡量靠近產(chǎn)品。必須考慮暴露于大氣中的包裝材料邊緣在大氣和被包產(chǎn)品之間對水蒸氣壓平衡所起的作用及對氣體阻隔性的影響。 （4）氣味阻隔性 無一般規(guī)律。考慮香味與包裝材料的相互作用時，必須了解某些聚合物材料會吸收哪些氣味。 eg. 聚烯烴吸收香精油。,Next,Back, 使用加入顏料的聚合物，可以選擇不同程度的透光性，透光程度決定于顏料和薄膜的厚度。 蒸鍍金屬膜可提高對氣體和濕氣的阻隔性，控制鍍層的厚度可 以得到不同透光率。 多層復(fù)合包裝中加入一層能吸收紫外線的材料可防止輻射引起的食品變質(zhì)，此種材料對可見光透明。 eg. 加工肉的包裝材料中含有PVDC，不致使肉食品變色。,Next,Back,（5）光的透過性,層合結(jié)構(gòu)的機械性能是由產(chǎn)品、包裝機械及銷售等因素的要求而決定的。 復(fù)合材料的物理性能并不都是各個組分性能的簡單加和。 有些復(fù)合材料在加工時需要一定的挺度、滑爽性及適當(dāng)?shù)哪Σ料禂?shù)。 為了促進銷售，還要有一定柔韌性和手感。,Next,Back,（6）機械性能（柔韌性、挺度、耐撕裂性） 與耐久性,（7）特殊要求的性能,Next,Back,二. 復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu),1. 阻隔型樹脂,習(xí)慣上，把氧的滲透系數(shù)38.9cm3 m/m2dkPa （23oC）的樹脂叫阻隔型樹脂。,Next,Back,（1） EVOH：干燥時是極好的阻隔性材料，相對濕度較高的環(huán)境中，由于吸水，阻氧性能下降。 （2）PVDC：對氧和水蒸氣的阻隔性都很好，但熱穩(wěn)定性不好，故難以用共擠塑制造多層結(jié)構(gòu)，而以涂布層合方式。,（3） PAN：優(yōu)良的阻隔性能，其單層膜可作阻隔性包裝。但高溫不穩(wěn)，不適合于共擠加工。 （4）PA、EVOH：對氧有好的阻隔性、但對水蒸氣的阻隔性差。故必須與另一層對水蒸氣有良好阻隔性的復(fù)合。,Next,Back,Next,Back,2. 復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)： 復(fù)合薄膜的構(gòu)成與其他層合材料相似，但又與加工方法有關(guān)。在用共擠塑方法制造復(fù)合薄膜時，經(jīng)常 把用來支撐阻隔層的材料叫結(jié)構(gòu)層。, PS：優(yōu)良的共擠塑加工性和熱成型性，但加工溫度較低（90.6oC）。 PP：耐熱性好，適于共擠塑，但耐低溫沖擊性差。 HDPE：低溫性能比PP有顯著提高，但對蒸煮過程的適應(yīng)性不好。 LDPE：熔點較低，可作共擠塑結(jié)構(gòu)中的熱封合層。 結(jié)晶型PET、PC：未實現(xiàn)商業(yè)化，應(yīng)用前景良好。,Next,Back,（2）不對稱結(jié)構(gòu)： 典型的不對稱結(jié)構(gòu)是用來滿足立式成型/充填/封合機用的。 熱封合功能層：基體樹脂（HDPE）的熱封性通過用乙烯醋酸乙烯共聚物作表層得以實現(xiàn)。 有時選用PP作表層材料，因它有較高的耐熱性。,Next,Back,（1） 單一樹脂結(jié)構(gòu)： 中間層采用有色料或回用料。 用純樹脂作表面層來控制表面質(zhì)量和機械加工性。,典型的對稱共擠塑結(jié)構(gòu)由起功能作用的芯層和二 個可熱封的表層組成。,Next,Back, 共擠塑表層材料：取向PP； 冷凍食品包裝的共擠塑表層材料：乙烯醋酸乙烯。 厚壁袋：LLDPE共擠出芯層來提高耐沖擊強度。 包裝鮮肉：PVDC薄膜用乙烯醋酸乙烯作表層以確保良好的熱封合性。,（3） 對稱結(jié)構(gòu)：,Next,Back,一. 層合復(fù)合軟包裝材料的結(jié)構(gòu)與性能： 1. 復(fù)合包裝材料的結(jié)構(gòu)及表示方法：內(nèi)層、外層、阻隔層 2. 層合包裝材料的性能： （1）均一性 （2）性能之間相互關(guān)系,1,Next,Back,（3）阻隔層次序 （4）氣味阻隔性 （5）光透過性 （6）機械性能與耐久性 （7）特殊要求的性能 3. 復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu) 1. 阻隔型樹脂：EVOH、PVDC、PAN、PA,2,2. 復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)：PS、PP、HDPE、LDPE、結(jié)晶型PET、PC （1）單一樹脂結(jié)構(gòu) （2）不對稱結(jié)構(gòu) （3）對稱結(jié)構(gòu) 3. 多層復(fù)合包裝材料的阻隔性,3,Back,下一節(jié),上一節(jié),13.3 其它復(fù)合包裝材料,Next,目錄,上一節(jié),Exit,SiOx 蒸鍍薄膜（GT膜，氧化硅涂覆膜）： 氣體阻隔性、透明、耐熱、耐破裂、耐折疊、耐化學(xué)藥品侵蝕、容易加工復(fù)合等。比鋁塑復(fù)合材料容易回收，無污染。,Next,Back,一. 無機氧化物鍍覆薄膜, 物理氣相淀積（PVD）： x=1.51.7。由于是干法層合，鍍層呈多層化。雖鍍層本身氣密性不差，但由于實際加工時鍍覆物與高溫狀態(tài)的基村（如PE）接觸，蒸鍍層會產(chǎn)生裂紋，使氣密性能下降。,Next,Back,1. 技術(shù)現(xiàn)狀：,Next,Back, 化學(xué)氣相淀積（CVD）：,CVD法產(chǎn)生涂層比PVD法致密，氣密性好，不易產(chǎn)生裂紋。,Next,Back, 利用氬離子濺射技術(shù)在PET材料上鍍覆SiO2 膜。 利用電子束（EB）蒸發(fā)和等離子體結(jié)合的方法制備SiO2鍍覆膜。 EB法、PVD法、CVD法制氧化鋁蒸鍍膜。,2. 結(jié)構(gòu)與性能： （1）結(jié)構(gòu)：塑料膜 SiOx 塑料膜 蒸鍍SiOx 基材：PET、 LDPE、OPP、ON等。 復(fù)合膜：PP、PS、PA等。,Next,Back,含SiOx 蒸鍍復(fù)合材料的阻隔性,（2） 性能：與用PVDC作阻隔層的復(fù)合材料相比，GT薄膜復(fù)合材料的透氣性受溫度影響較小。,Next,Back,3. 前景： GT薄膜是鋁箔復(fù)合材料的理想替代品。由于它非常薄，不會嗇包裝廢棄物回收的困難。 廣泛用于干燥食品及水分高的食品或液體食品； 藥劑、化妝品等產(chǎn)品的熱封或冷封的外包裝； 還可以用于牙膏、調(diào)味品、一次性醫(yī)用包裝及各種工業(yè)品、化工產(chǎn)品的復(fù)合包裝。,使用強度好而且成本低的塑料以滿足機械強度方面的要求，而用阻隔性能好價格貴的樹脂作阻隔層。,二. 多層復(fù)合塑料容器,Next,Back,1. 多層塑料瓶：,思路：,Next,Back, 含水產(chǎn)品：PE、PP、PVDC； 需阻氧的產(chǎn)品：PA、PET、PVC； 層合結(jié)構(gòu)中阻隔型樹脂：乙烯乙烯醇、PVDC、PAN；,（1）阻隔層樹脂：, LDPE：改進柔性。 PP：比HDPE有更好的耐熱性與接觸透明度。 PVC：抵抗化學(xué)藥品的侵蝕。 PS：透明、有剛性、低成本，但脆。 PC：價貴，對氧與水的阻隔性不佳，但能承受高溫。在多層容器中作為熱充填、高溫滅菌、蒸煮包裝中不耐熱材料的支撐材料。,Next,Back,（2）結(jié)構(gòu)層樹脂：,（3）粘合劑和粘合材料： （4）舉例： 以EVOH為阻隔層：包裝農(nóng)藥和藥品，對飲料中的香精油等物質(zhì)吸附極少，故也廣泛用作桔汁飲料的包裝。 HDPE/ 改性PE/ EVOH/ 改性PE/ HDPE HDPE/ 改性PE/ EVOH/ 改性PE/ EVOH,Next,Back, PET單層瓶：用作汽水、礦泉水、茶等飲料的包裝。 PVDC涂覆PET瓶、PET/MXD6（尼龍）：易氧化的葡萄酒、啤酒等。 PET/EVOH/PET/EVOH/PET5：灌裝蕃茄醬。 聚萘二甲酸乙二酯（PEN）：替代PET，氣密性及耐熱性均優(yōu)，但價高。,Next,Back,Next,Back,這種層合材料先制成大卷片材，以利于制管時分切成適當(dāng)寬度。分切的卷筒被送到制管廠制成管筒。由于層合材料中采