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1、第一篇紙包裝材料與制品(習(xí)題解答)弟一早1 .a原料來(lái)源廣、生產(chǎn)成本低;b保護(hù)性能優(yōu)良;c加工儲(chǔ)運(yùn)方便;d印刷裝潢適性好;e安全衛(wèi)生;f綠色環(huán)保,易于回收處理;g復(fù)合加工性能好。(Recycle)2 .隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類(lèi)文明的進(jìn)步,人們對(duì)社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展越來(lái)越重視。包裝材料作為原料和能源消耗的重要組成部分,尤其是包裝廢棄物對(duì)環(huán)境保護(hù)帶來(lái)的重大壓力。使人們?cè)陂_(kāi)發(fā)包裝新材料和新技術(shù)的同時(shí),要將包裝領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展放在首要位置。綠色包裝是實(shí)現(xiàn)包裝工業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的重要途徑,即在使用包裝材料制造包裝制品時(shí),要考慮到包裝減量(Reduce)、重復(fù)使用(Reuse)、回收利用和再生(Recover
2、),盡量使用可降解材料(Degradable),減少包裝帶來(lái)的環(huán)境污染。3 .包裝紙和紙板的種類(lèi)繁多,根據(jù)加工工藝可分為包裝紙、包裝紙板、加工紙和紙板等大類(lèi)。作為包裝材料,紙和紙板應(yīng)該具備各種包裝適性,以滿足不同商品包裝的要求,如外觀性能、強(qiáng)度性能、抗彎曲及壓縮性能、表面性能、透氣與吸收性能、光學(xué)性能、適印性能、衛(wèi)生和化學(xué)性目匕。第二章1 .纖維是造紙?jiān)现凶钪饕?、最基本的植物?xì)胞,細(xì)胞壁是由原生質(zhì)體所分泌的物質(zhì)形成的。根據(jù)細(xì)胞壁形成的先后和結(jié)構(gòu)方面的差異,細(xì)胞壁可以分為胞間層(ML)、初生壁(P)和次生壁(S)三個(gè)部分。根據(jù)形成順序,次生壁可分為外層(S1)、中層(S2)和內(nèi)層(S3)。次生
3、壁是細(xì)胞(纖維)的主體。化學(xué)組成:纖維素、半纖維素、木素和其他化學(xué)成分。纖維素是植物纖維原料最主要的化學(xué)成分,增加紙和紙板的強(qiáng)度;保留較高的半纖維素含量,對(duì)于提高紙張的裂斷長(zhǎng)、耐折度、吸收性和不透明性是有利的;保留少量木素可提高紙和紙板的挺度,過(guò)多則使紙張發(fā)脆,影響白度;其他成分為樹(shù)脂、果膠質(zhì)等,它們?cè)诩埡图埌逯斜A糨^少。2 .原料料片紙漿打漿調(diào)料抄造紙張3 .首先制漿過(guò)程中保留適量的木素,在保證紙張挺度的同時(shí)使纖維保持良好的柔韌性和強(qiáng)度。其次適度打漿,提高紙張強(qiáng)度的同時(shí)保證纖維具有一定長(zhǎng)度。調(diào)料要適當(dāng),適度施膠、加填、加入化學(xué)助劑。抄造時(shí),控制流漿箱的速度,使紙頁(yè)質(zhì)量均勻,網(wǎng)部速度決定紙頁(yè)厚
4、度和定量均勻,控制壓榨部壓力,使紙幅脫水均勻,在干燥初期要避免高溫造成水分蒸發(fā)過(guò)快,否則要影響纖維之間的結(jié)合力,使成紙出現(xiàn)強(qiáng)度差、松軟、施膠度低、收縮不均勻、翹曲等紙病。壓光,使紙頁(yè)緊密、表面平整,盡量消除兩面差。4 .紙和紙板的含水量對(duì)其物理性能有十分明顯的影響,為了能準(zhǔn)確地反映和比較各種紙包裝材料的性能,除了測(cè)試紙和紙板的水分外,其它性能指標(biāo)的測(cè)試一般都要在恒溫恒濕的標(biāo)準(zhǔn)大氣中進(jìn)行。5 .紙和紙板的物理性能包括抗張強(qiáng)度、耐破度、撕裂度、耐折度、挺度、環(huán)壓強(qiáng)度等。他們分別可用拉力機(jī)、耐破度儀、撕裂度儀、耐折度儀、挺度儀和環(huán)壓機(jī)等。6 .評(píng)價(jià)紙和紙板質(zhì)量主要通過(guò)紙張橫幅定量差、厚度差,紙張水分
5、、抗張強(qiáng)度、撕裂度、耐破度、耐折度、挺度、施膠度、平滑度等性能優(yōu)劣來(lái)衡量。弟二早1 .滿足產(chǎn)品包裝的防潮、防水、熱封、阻隔、防銹、高強(qiáng)度、高印刷適性和裝潢、裝飾效果及其它功能性要求。2 .顏料涂布紙?jiān)恚簩㈩伭稀⒄澈蟿┖洼o助材料制成涂料,通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)備將其涂布在紙和紙板表面,經(jīng)干燥、壓光后在紙面形成光潔、致密的涂層,獲得表面性能和印刷性能優(yōu)良的顏料涂布紙。用途:主要用途:用于商標(biāo)標(biāo)簽、煙盒、化妝品、藥品、小家電、高檔小百貨包裝及畫(huà)報(bào)、日歷印制。樹(shù)脂涂布紙?jiān)恚簶?shù)脂涂布紙是將樹(shù)脂分散溶解在不同溶劑中,或直接熔融成涂料涂于原紙表面,以提高紙的防油、防水、不透氣等能力,或?yàn)榱颂岣呒埖慕^緣性,改善紙的外
6、觀性能等。用途:膠帶、標(biāo)簽紙基、吸潮粉末、化學(xué)藥品、醫(yī)藥品包裝、冷凍食品、肉制品包裝。3 .藥劑涂布紙:將不同藥劑分散在一定濃度的粘合劑或溶劑中,然后涂布在紙面上,獲得功能不同的包裝紙,有時(shí)為了不使藥劑有效成分穿過(guò)紙頁(yè)逸散,涂布藥劑前先在紙的另一面進(jìn)行涂蠟或樹(shù)脂涂布處理??捎脕?lái)生產(chǎn)防銹紙、抗菌防霉紙、防蟲(chóng)紙和防鼠紙等。真空鍍膜紙:在高真空下蒸發(fā)金屬、氧化物、非金屬等,使之在紙面形成均勻鍍膜,提高阻隔性能。廣泛用于防潮、防水、裝飾性包裝,尤其在香煙、食品飲料、藥品、化妝品、高級(jí)脂和包裝方面。4 .浸漬原紙對(duì)浸漬液要有良好的吸收性,紙頁(yè)組織均勻,不能施膠,具有一定的強(qiáng)度,以保證在浸漬過(guò)程中不斷裂。
7、5 .浸漬加工紙是用樹(shù)脂、油類(lèi)、瀝青、蠟質(zhì)、化學(xué)藥劑等對(duì)原紙進(jìn)行浸漬處理,使之具有防由、防水、防潮、耐磨等性能,可用于商品的防護(hù)性包裝,保證內(nèi)裝商品在某些特殊惡劣環(huán)境下不受損壞。同時(shí)一些功能型浸漬液還能改變紙和紙板的耐酸堿性、耐化學(xué)腐蝕性能等,或者經(jīng)浸漬后的紙和紙板具有防火阻燃、果蔬保鮮等功能。浸漬加工工藝一種是將原紙浸沒(méi)在浸漬液內(nèi),紙頁(yè)在浸漬液內(nèi)運(yùn)行過(guò)程中被浸透飽和,因此這種方法也成為飽和浸漬法,它適合于某些吸收量大的生產(chǎn)要求;另一種是使紙?jiān)诮n液面運(yùn)行,保持一定的間隙,在浸漬液與原紙接觸后,借助于浸漬液與紙頁(yè)間的粘附力形成一個(gè)浸漬液的接觸層,使紙頁(yè)吸收一定量的浸漬液,這種方法又稱(chēng)為珠式浸漬
8、法,改變運(yùn)行車(chē)速可調(diào)整浸漬量大小,它適合于藥劑浸漬。樹(shù)脂浸漬紙浸漬處理后的紙具有防油、防水、透明、耐腐、絕緣等性能,耐稀酸但一般不耐堿。膠乳浸漬紙浸漬加工后可大大提高紙頁(yè)的內(nèi)部結(jié)合強(qiáng)度,具有較高的耐磨及抗撕強(qiáng)度,表面平滑,耐酸堿,但大都不耐醇、脂酮、酸等有機(jī)溶劑。主要用來(lái)包裝金屬制品、刀具、工具,食物油浸漬紙可用來(lái)包裝水果、肉類(lèi)及冷凍商品等。蠟紙主要用來(lái)包裝面包、糖果、餅干、冷凍食品等。防火紙用于易爆、易燃物品包裝,能在一定的程度上提高其儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)的安全系數(shù)。6 .變性加工紙是將原紙進(jìn)行化學(xué)處理,使紙頁(yè)發(fā)生潤(rùn)脹、膠化、降解或纖維素再生,結(jié)果使紙的性質(zhì)發(fā)生了根本的變化,出現(xiàn)了許多新的性能,滿足
9、各種包裝的要求,用于包裝的變性加工紙主要有植物羊皮紙、鋼紙、玻璃紙等。用粘合劑將紙、紙板與其它塑料、鋁箔、布等層合起來(lái),得到復(fù)合加工紙。復(fù)合加工不僅能改善紙和紙板的外觀性能和強(qiáng)度,更主要的是提高了防水、防潮、耐油、氣密、保香等性能,同時(shí)還會(huì)獲得熱封型、阻光性、耐熱性等,可用于特殊要求的包裝。大量的復(fù)合紙板還是用于制作包裝液體、糊狀、膏狀商品的紙容器。1 .根據(jù)瓦楞的齒形,瓦楞紙板可以分成V、U、UV型三種類(lèi)型。V型瓦楞挺力好,用紙量少。但楞頂面與面紙板粘結(jié)面窄,故粘合劑用量少,粘結(jié)強(qiáng)度也低。在壓制時(shí),芯紙的波紋頂面容易壓潰破裂?,F(xiàn)在幾乎不用。U型瓦楞楞峰圓弧半經(jīng)較大,富有彈性,在彈性限度內(nèi),還
10、原性能較好。在受壓變形過(guò)程中能吸收較高的能量,具有良好的緩沖作用,粘結(jié)強(qiáng)度高。UV型瓦楞的齒型弧度較V型瓦楞大,較U型瓦楞小,從而綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)。它的抗壓強(qiáng)度高,彈性好,恢復(fù)力強(qiáng),粘結(jié)強(qiáng)度好。目前各種瓦楞機(jī)經(jīng)常采用這種齒型的瓦楞輻。根據(jù)瓦楞楞型分類(lèi)分為A、B、C、E四種。A型瓦楞高而寬,富有彈性,緩沖性好,垂直耐壓強(qiáng)度高,但平壓性能不好。一般利用其的緩沖保護(hù)性包裝容易破裂的玻璃制品、水果、玩具、洗衣粉等,另外也用作襯墊隔板。B型瓦楞低而密,單位長(zhǎng)度上瓦楞個(gè)數(shù)多,使之具有光滑的印刷表面。平壓和平行壓縮強(qiáng)度高,但緩沖性稍差,垂直支承力低,故適合于包裝自身具有一定強(qiáng)度和支撐力的電器、罐頭等商品。C
11、型瓦楞性能介于A、B型瓦楞之間,既具有良好的緩沖保護(hù)性能,又具有一定的剛性,許多工廠喜歡用它來(lái)代替A型瓦楞使用,適合于包裝各種商品。E型瓦楞紙板較薄,挺度好,一般用于制做紙盒作為銷(xiāo)售包裝;也可以單獨(dú)使用E型瓦楞紙作為安甑緩沖隔紙。根據(jù)瓦楞的層數(shù)分為單楞雙層瓦楞紙板、單楞雙面瓦楞紙板、雙楞雙面(五層)瓦楞紙板、三楞雙面(七層)瓦楞紙板。單楞雙層瓦楞紙板,即在一層瓦楞芯紙表面粘上一層紙板而形成。一般用做玻璃、陶瓷器皿、燈管、燈泡的緩沖保護(hù)性包裝。單楞雙面瓦楞紙板,由一層瓦楞芯紙和兩層面紙貼合在一起而形成的瓦楞紙板,故亦稱(chēng)三層瓦楞紙板。它適合于作內(nèi)箱、展銷(xiāo)包裝和一般運(yùn)輸包裝。雙楞雙面(五層)瓦楞紙板
12、由兩層瓦楞芯紙、一層夾層和兩層面紙組成,中央層可以用紙板、也可以用瓦楞原紙和質(zhì)量、定量較低的薄紙板。一般用它來(lái)制作包裝較重、體積較大的物品的紙箱,主要用于運(yùn)輸包裝、其特點(diǎn)是強(qiáng)度高,能承擔(dān)重物的各向作用力。三楞雙面(七層)瓦楞紙板由三層芯紙、二層夾層和二層面紙貼合而形成的瓦楞紙板,用于制做重型商品包裝箱,包裝大型電器、小型機(jī)床及塑料原料等。2 .為了使生產(chǎn)的瓦楞紙板不僅滿足使用質(zhì)量要求,而且成本合理,就必須正確選配瓦楞原紙和箱紙板。(1)質(zhì)量選配一般應(yīng)選用質(zhì)量等級(jí)近似的瓦楞原紙和箱紙板來(lái)生產(chǎn)瓦楞紙板,如A、B級(jí)箱紙板應(yīng)盡量選用A級(jí)瓦楞原紙;D、E級(jí)箱紙板則可選用C、D級(jí)瓦楞原紙。選用強(qiáng)度高的箱紙
13、板與等級(jí)低的瓦楞原紙制成的瓦楞紙板容易塌楞,平壓強(qiáng)度低。質(zhì)量不符合合同要求時(shí),會(huì)造成原材料浪費(fèi),或成本不合理。(2)定量選配提高瓦楞原紙的定量有利于降低成本。在保持強(qiáng)度不變的情況下,瓦楞原紙定量每增加1g/m2,箱紙板可以同時(shí)降低1g/m2,因此國(guó)際上目前出現(xiàn)了采用高定量瓦楞原紙來(lái)生產(chǎn)瓦楞紙板的趨勢(shì);但瓦楞原紙定量過(guò)高,瓦楞紙板會(huì)出現(xiàn)表面不平整,產(chǎn)生明顯的瓦楞條紋,影響外觀質(zhì)量和印刷效果。因此一般箱紙板與瓦楞原紙的定量比維持在2:1的范圍內(nèi)比較好。如果選用瓦楞原紙定量過(guò)低,貼合后會(huì)使瓦楞的齒形變形,由圓弧形變成矩形結(jié)構(gòu),影響瓦楞紙板的厚度、邊壓強(qiáng)度及緩沖性能。3 .單面機(jī)的主要作用是借助瓦楞輻
14、的作用將瓦楞原紙壓制成瓦楞,并與一層箱紙板粘結(jié)在一起,形成單楞單面瓦楞紙板。單面機(jī)是由原紙架、預(yù)熱輻、水分調(diào)整輻、瓦楞輻、涂膠裝置、導(dǎo)紙爪、貼壓輻和輸送橋架等組成4 .導(dǎo)紙爪作用固然很大,但在涂膠過(guò)程中會(huì)由于其本身的厚度而使瓦楞峰面出現(xiàn)一條條無(wú)粘合劑的白線,使該處起不到粘結(jié)作用,導(dǎo)紙爪的消耗及更新費(fèi)時(shí)費(fèi)料。目前較先進(jìn)的瓦楞紙板機(jī)都應(yīng)用了無(wú)導(dǎo)紙爪技術(shù)。無(wú)導(dǎo)紙爪單面機(jī)采用真空式、抽真空罩式和加壓氣墊式等方法來(lái)完成瓦楞芯的轉(zhuǎn)移與貼壓工作。應(yīng)用無(wú)導(dǎo)紙爪技術(shù)不僅大大節(jié)省了時(shí)間,提高生產(chǎn)速度,而且對(duì)于保證瓦楞紙板的質(zhì)量有十分積極的作用。5 .調(diào)整好上、下瓦楞輻之間嚙合的配合壓力;保持上、下瓦楞輻軸線的平行
15、度;平行度不好,生產(chǎn)出來(lái)的瓦楞紙板厚薄不勻,性能惡化??刂坪猛呃爿椀闹懈?;調(diào)整好齒面包角。雙面機(jī)系統(tǒng)的作用是給單6 .瓦楞紙板機(jī)主要是由單面機(jī)系統(tǒng)和多面機(jī)系統(tǒng)組成的。單面機(jī)系統(tǒng)的主要作用是壓制瓦楞芯并使其與一層面紙貼合,面單楞的瓦楞紙板貼合另一層面紙或者是利用單面單楞的瓦楞紙板生產(chǎn)出成五層、七層甚至更多層的瓦楞紙板來(lái)。7 .瓦楞原紙預(yù)熱潤(rùn)濕壓甥L涂膠貼壓箱紙板預(yù)熱所用設(shè)備為瓦楞紙板生產(chǎn)線,包括單面機(jī)、雙面機(jī)系統(tǒng)。8 .Q=0.011WV+0.1=0.011XX180+0.1=4.06(t/h)9 .通過(guò)以下指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瓦楞紙板的質(zhì)量:外觀質(zhì)量、定量、厚度、耐破強(qiáng)度、邊壓強(qiáng)度、平壓強(qiáng)度、戳穿強(qiáng)度、
16、粘結(jié)強(qiáng)度等10.功能型瓦楞紙板主要有防水瓦楞紙板、保鮮瓦楞紙板、防靜電瓦楞紙板。防水瓦楞紙板主要是通過(guò)涂布、浸漬等方法提高紙板的防水性能。主要用來(lái)包裝干燥粉狀物品、鹽腌制品、冷凍食品和果蔬類(lèi)產(chǎn)品。保鮮瓦楞紙板可以保持水果、蔬菜新鮮的方法是減少失水、抑制生物呼吸和細(xì)菌生長(zhǎng),同時(shí)除去促使它們老化、熟化的乙烯氣體。主要處理方法有夾塑、復(fù)合等。第五章1 .(1)國(guó)際紙箱規(guī)程:瓦楞紙箱有各種規(guī)格與型號(hào),國(guó)外對(duì)瓦楞紙箱分類(lèi)方法較多,國(guó)際上比較通用的是國(guó)際紙箱規(guī)程來(lái)分類(lèi),即由ASSCO和EFECO提出、經(jīng)國(guó)際瓦楞紙板協(xié)會(huì)(InternationCorrugatedCaseAssociation)批準(zhǔn)的紙箱分
17、類(lèi)辦法,規(guī)定將紙箱分成如表1-39所小的六類(lèi)基本箱型,另外還有09Xy類(lèi),包括44種箱內(nèi)隔襯附件。(2)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)對(duì)瓦楞紙箱的分類(lèi),主要根據(jù)箱型和制造紙箱原材料等級(jí)來(lái)進(jìn)行區(qū)分。a.根據(jù)箱型結(jié)構(gòu)分類(lèi)九種紙箱型號(hào)(0201、0202、0203、0204、0205、0206、03100325和0402)及09X洪隔板襯墊等內(nèi)容。b.根據(jù)生產(chǎn)原材料分類(lèi)單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱。2 .(1).印刷圖文應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔。(2)避免多次印刷(即套印次數(shù))。一般紙箱單色或雙色印刷即可符合要求。(3)箱角在堆碼時(shí)起十分重要的作用,因此設(shè)計(jì)時(shí)要避免在箱角印刷圖文;也不要設(shè)計(jì)環(huán)周長(zhǎng)的印刷直線,因?yàn)樗芸赡苁辜埾涫軌?/p>
18、時(shí)沿此線彎折。3 .單機(jī)生產(chǎn)工藝:瓦楞紙板一一分紙一一印刷一一壓線一一開(kāi)縫切角一一釘箱一一配套附件一一捆扎一一瓦楞紙箱分紙壓線機(jī)作用是切邊、縱橫向壓線。切角開(kāi)槽機(jī)作用是將箱蓋之間的連接部分切開(kāi),并切出箱體接舌。模切機(jī)生產(chǎn)工藝:瓦楞紙板一一印刷一一模切一一釘箱或粘結(jié)成箱一一配套附件一一捆扎一一瓦楞紙箱模切機(jī)首先要制造模切板,根據(jù)紙箱展開(kāi)圖,在膠合板上相當(dāng)于瓦楞紙板需要切口開(kāi)槽的位置裝設(shè)鋼質(zhì)切刀,在壓痕處裝圓刃壓線,然后將模板安裝在模壓機(jī)上,制造箱坯??赏瑫r(shí)完成壓線、切角、沖切提手和透氣孔,尤其適合制作異型紙箱自動(dòng)制箱工藝:瓦楞紙板一一印刷、切角、開(kāi)縫、壓線、沖孔一一自動(dòng)釘箱或粘箱一一自動(dòng)捆扎一一
19、配套附件一一瓦楞紙箱自動(dòng)上料機(jī)將紙板生產(chǎn)線送過(guò)來(lái)的紙板堆放到送紙臺(tái)上,并使其印刷面朝上。印刷裝置完成雙色印刷。壓線裝置完成縱向壓線。切角開(kāi)縫裝置完成紙箱的切角開(kāi)縫。4 .將箱坯接合成紙箱,根據(jù)使用材料不同分為釘接、粘接和膠帶粘接3種接合方式。釘接成箱操作簡(jiǎn)單,設(shè)備成本低,適合小廠使用。粘接成箱既可單獨(dú)使用,又可以與印刷開(kāi)槽機(jī)聯(lián)合在一起,構(gòu)成印刷、壓線、切角、開(kāi)槽、成箱一體化的自動(dòng)制箱機(jī)生產(chǎn)線,提高生產(chǎn)效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。膠帶接合成箱時(shí)箱坯不需要設(shè)制搭接舌,將箱體對(duì)接后,用強(qiáng)度較高的增強(qiáng)膠帶粘貼即可。箱內(nèi)、外表面平整,密封性好。5 .解:、該紙箱應(yīng)具備的抗壓強(qiáng)度K=2.8H=3.5m=350cm
20、h=32cmW=17.3Kgf=169.54N取n=10層:P=2.8X(101)X169.54=4272.41(N)確定制造方案并估算紙箱抗壓強(qiáng)度方案I里、面紙:優(yōu)等品掛面牛皮箱紙板,280g/m2芯紙:A級(jí)瓦楞原紙,140g/m2A楞:查知r1=r2=10.6N?m/gRm=7.1N?m/ga=1.58根據(jù):Z=(50+30)2=160cm查彳:F=62cm=76.4(N/cm)P=PxXF=76.462=4736.8(N)4256N;強(qiáng)度符合要求方案U里、面紙:合格品普通箱紙板,320g/m2芯、夾紙:D級(jí)瓦楞紙板,160g/m2AB楞查知:r1=r2=7.0N?m/gr3=rm3.5N
21、?m/g又根據(jù):Z=160cma1=1.581.38查得:F=78=67(N/cm)P=PXXF=67X78=5226(N)4256N;強(qiáng)度符合要求6 .(1)原材料質(zhì)量原紙是決定紙箱壓縮強(qiáng)度的決定因素,由Kellicutt公式即可看出。然而瓦楞紙板生產(chǎn)過(guò)程中其它條件的影響也不允許忽視,如粘合劑用量、楞高變化、浸漬、涂布、復(fù)合加工處理等。(2)水分紙箱用含水量過(guò)高的瓦楞紙板制造,或者長(zhǎng)時(shí)間貯存在潮濕的環(huán)境中,都會(huì)降低其耐壓強(qiáng)度。當(dāng)紙箱水分從10%提高到14%時(shí)紙箱強(qiáng)度下降30%以上。因此對(duì)于在潮濕環(huán)境下流通的紙箱,最好進(jìn)行防潮加工。(3)箱型箱型是指箱的類(lèi)型(02類(lèi)、03類(lèi)、04類(lèi)等)和同等類(lèi)
22、型箱的尺寸(長(zhǎng)、寬、高)比例,它們對(duì)抗壓強(qiáng)度也有明顯的影響。有的紙箱箱體為雙層瓦楞紙板構(gòu)成,耐壓強(qiáng)度較同種規(guī)格的單層箱明顯提高;在相同條件下,箱體越高,穩(wěn)定性就差,耐壓強(qiáng)度降低。(4)印刷與開(kāi)孔印刷會(huì)降低紙箱抗壓強(qiáng)度。包裝有透氣要求的商品在箱面開(kāi)孔,或在箱側(cè)沖切提手孔,都會(huì)降低紙箱強(qiáng)度,尤其開(kāi)孔面積大,偏向某一側(cè)等,影響更為明顯。(5)加工工藝偏差在制箱過(guò)程中壓線不當(dāng)(過(guò)深或過(guò)淺),開(kāi)槽過(guò)深,接合不牢等,也會(huì)降低成箱耐壓強(qiáng)度。37八早1 .紙盒的生產(chǎn)原料有白紙板、黃紙板、復(fù)合紙板和一些鑄涂紙板、茶紙板、厚紙板、灰紙板、瓦楞紙板等。紙盒按結(jié)構(gòu)可分成折疊式、組合式和固定式紙盒,按成盒方式可分為粘接
23、式、釘接式和插接自鎖式。固定紙盒生產(chǎn)工藝:紙板一分切一切角壓痕一裱糊成盒一干燥一固定紙盒膠紙板一印刷一分切一標(biāo)簽紙折疊紙盒生產(chǎn)工藝:紙板一分切一印刷一模切一接合一折疊紙盒設(shè)備:雙色印刷機(jī)、模切機(jī)、糊盒機(jī)或釘盒機(jī)。2 .紙袋通??煞譃殇N(xiāo)售包裝紙袋和運(yùn)輸包裝紙袋。常用生產(chǎn)原料有牛皮紙、紙袋紙、涂布膠印紙和普通包裝紙等。銷(xiāo)售包裝紙袋工藝:紙袋紙一一印刷涂膠折疊縱向粘接切斷血型粘底運(yùn)輸高裝2氏袋工藝:紙袋軌片涂膠濟(jì)合中縫粘接壓貼轉(zhuǎn)向底舌涂膠一一折合底封舌一一粘合壓貼一一干燥一一紙袋一般紙袋所用制袋設(shè)備有印刷機(jī)和制袋機(jī)。銷(xiāo)售包裝紙袋常用來(lái)包裝紡織品、衣帽、日用品、小商品、小食品、像紙、唱片等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小
24、型包裝紙袋。運(yùn)輸包裝紙袋一般指用于水泥、農(nóng)藥、化肥、砂糖、食鹽和豆類(lèi)等的大包裝紙袋。3 .復(fù)合罐的生產(chǎn)原料有紙和紙板、鋁箔、塑料薄膜、粘合劑與涂料等。生產(chǎn)工藝按桶體成型方法可分為螺旋式卷繞法和回旋式卷繞法兩種。然后套底粘接,上蓋既可。4 .紙漿模的原料一般為廢紙或紙制品加工后的邊角余料,但是紙漿模餐具的原料要求較高,一般為漂白植物纖維原漿(如稻麥草、蘆葦、蔗渣、竹、木漿),然后添加部分化學(xué)藥品。紙漿模生產(chǎn)工藝:漿料制備、模塑成型、干燥。常用設(shè)備有水力碎漿機(jī)、模具和烘道。5 .提倡發(fā)展蜂窩紙板,因?yàn)槠渚哂幸韵绿攸c(diǎn):(1)材質(zhì)消耗少,比強(qiáng)度、比剛度高,且易于調(diào)節(jié),重量輕。(2)優(yōu)異的緩沖隔震性能,
25、同時(shí)隔音隔熱。(3)穩(wěn)定性好,各向性能接近,易于防潮、防霉、增強(qiáng)處理。(4)成本低,不污染環(huán)境,符合出口包裝要求。蜂窩紙板主要包括蜂窩芯和面紙,另外還要有粘合劑。蜂窩紙板生產(chǎn)工藝:蜂窩芯-拉伸-潤(rùn)濕-干燥定型-涂膠-覆面-干燥-切斷-蜂窩紙板天津科技大學(xué)包裝材料學(xué)【習(xí)題答案】第二篇塑料包裝材料與制品(習(xí)題解答)第一章概述1、簡(jiǎn)述塑料包裝材料的優(yōu)缺點(diǎn)。塑料包裝材料之所以發(fā)展迅速,是由于與其他包裝材料相比,有很多優(yōu)點(diǎn):1 .質(zhì)輕、機(jī)械性能好塑料的相對(duì)密度一般為0.92.0g/cm3,只有鋼的1/81/4,鋁的1/32/3,玻璃的1/32/3,按材料單位重量計(jì)算的強(qiáng)度比較高。制成同樣容積的包裝,使用
26、塑料材料將比使用玻璃、金屬材料輕得多,這對(duì)長(zhǎng)途運(yùn)輸將起到節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用、增加實(shí)際運(yùn)輸能力的作用。塑料包裝材料在其拉伸強(qiáng)度、剛性、沖擊韌性、耐穿刺性等機(jī)械性能中,某些強(qiáng)度指標(biāo)上較之金屬、玻璃等包裝材料差一些,但較紙材要高得多;且在包裝行業(yè)中應(yīng)用的塑料材料,某些特性可以滿足包裝的不同要求,如塑料良好的抗沖性?xún)?yōu)于玻璃,能承受擠壓;可以制成泡沫塑料,起到緩沖作用,保護(hù)易碎物品。2 .適宜的阻隔性與滲透性選擇合適的塑料材料可以制成阻隔性適宜的包裝,包括阻氣包裝、防潮包裝、防水包裝、保香包裝等,用來(lái)包裝易因氧氣、水分作用而氧化變質(zhì)、發(fā)霉腐敗的食品等包裝材料。對(duì)某些蔬菜水果類(lèi)生鮮食品,對(duì)包裝要求有一定的氣體和
27、水分的透過(guò)性,以滿足蔬菜水果的呼吸作用,用塑料制得的保鮮包裝能滿足上述要求。3 .化學(xué)穩(wěn)定性好塑料對(duì)一般的酸、堿、鹽等介質(zhì)均有良好的抗耐能力,足以抗耐來(lái)自被包裝物(如食品中的酸性成份、油脂等)和包裝外部環(huán)境的水、氧氣、二氧化碳及各種化學(xué)介質(zhì)的腐蝕,這一點(diǎn)較之金屬有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。4 .光學(xué)性能優(yōu)良許多塑料包裝材料具有良好的透明性,制成包裝容器可以清楚地看清內(nèi)裝物,起到良好的展示、促銷(xiāo)效果。5 .衛(wèi)生性良好純的聚合物樹(shù)脂幾乎是沒(méi)有毒性的,可以放心地用于食品包裝。但個(gè)別樹(shù)脂的單體(如聚氯乙烯的單體氯乙烯等)如果在用做食品包裝容器時(shí)含量過(guò)高,超過(guò)一定濃度時(shí),容易遷移到被包裝的食品中,經(jīng)食品進(jìn)入人體后有一
28、定的危害作用,如果在樹(shù)脂聚合過(guò)程中盡量將單體控制在一定數(shù)量之下,則可確保其衛(wèi)生性。6 .良好的加工性能和裝飾性塑料包裝制品可以用擠出、注射、吸塑等方法成型,還能很容易地染上美麗的顏色或印刷上裝潢圖案。塑料薄膜還可以很方便地在高速自動(dòng)包裝機(jī)上自動(dòng)成型、灌裝、熱封,生產(chǎn)效率高。塑料材料雖然有上述優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也有許多缺點(diǎn),如強(qiáng)度和硬度不如金屬材料高,耐熱性和耐寒性比較差,材料容易老化等,這些缺點(diǎn)使得它們的使用范圍受到限制。2、塑料在包裝材料方面的主要應(yīng)用有哪些?塑料在包裝方面的主要應(yīng)用主要包括:1 .薄膜包括單層薄膜、復(fù)合薄膜和薄片,這類(lèi)材料做成的包裝也稱(chēng)軟包裝,主要用于包裝食品、藥品等。單層薄膜的
29、用量最大,約占薄膜的2/3,其余的則為復(fù)合薄膜及薄片。厚度為0.150.4mm的透明塑料薄片,經(jīng)熱成型制成吸塑包裝,又稱(chēng)泡罩包裝,在包裝藥片、藥丸、食品或其他小商品方面已普遍應(yīng)用。2 .容器(1)塑料瓶、桶、罐及軟管容器使用的材料以高、低密度聚乙烯和聚丙烯為主,也有用聚氯乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚酯、聚碳酸酯等樹(shù)脂的。這類(lèi)容器容量可小至幾毫升,大至幾千升。耐化學(xué)性、氣密性及抗沖擊性好,自重輕,運(yùn)輸方便,破損率低。如聚酯吹塑薄壁瓶,透氣性低,能承受壓力,已普遍用來(lái)盛飲用水、汽水等充氣飲料。(2)杯、盒、盤(pán)、箱等容器以高、低密度聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯的發(fā)泡或不發(fā)泡片材,通過(guò)熱成型方法制成,用于
30、包裝食品。塑料包裝箱的性能比紙箱或木箱好得多,用低發(fā)泡鈣塑材作包裝箱可降低包裝商品的成本。用高密度聚乙烯制成的各種周轉(zhuǎn)箱,比木箱容易清洗、消毒,使用壽命長(zhǎng)。3 .防震緩沖包裝材料用聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚氨酯和聚氯乙烯制成的泡沫塑料。泡沫塑料按發(fā)泡程度和交聯(lián)與否,分硬質(zhì)和軟質(zhì)兩類(lèi);按泡沫結(jié)構(gòu),分閉孔和開(kāi)孔兩種,密度0.020.06g/cm3,具有良好的隔熱和防震性,主要用作包裝箱內(nèi)襯。在兩層低密度聚乙烯薄膜之間充以氣泡制成的薄膜,稱(chēng)為氣泡塑料薄膜或氣墊薄膜,密度為0.0080.03g/cm3,適用于包裝食品、醫(yī)藥品、化妝品和小型精密儀器。將聚苯乙烯或低密度聚乙烯在擠出機(jī)內(nèi)通入加壓易于汽化的氣
31、體,經(jīng)擠出吹塑而成低發(fā)泡薄片,稱(chēng)為泡沫紙,再用熱成型方法,可制成食品包裝托盤(pán)、餐盤(pán)、蛋盒及快餐食品包裝盒等。4 .密封材料包括密封劑和瓶蓋襯、墊片等,是一類(lèi)具有粘合性和密封性的液體稠狀糊或彈性體,以聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯樹(shù)脂為主要成分,用作桶、瓶、罐的封口材料。橡膠或無(wú)毒軟聚氯乙烯片材,可作瓶蓋、罐蓋的密封墊片。5 .帶狀材料包括打包帶、撕裂膜、膠粘帶、繩索等。膠粘帶是一種壓敏膠帶,將壓敏膠涂于薄膜帶基或牛皮紙帶基上,帶的背面有防粘層。如果用玻璃纖維順軸向增強(qiáng)膠粘帶,可提高拉伸強(qiáng)度,作捆扎材料使用極為方便。將壓敏膠涂于紙質(zhì)或鋁箔彩色標(biāo)貼背面,俗稱(chēng)不干膠標(biāo)貼。熱熔膠和乙烯-醋酸乙烯酯樹(shù)脂乳液是
32、包裝箱盒封口的主要膠粘劑,消耗量占包裝用膠粘劑的80%以上。3、用示意圖表示:(1)線型聚合物,(2)短支鏈聚合物,(3)長(zhǎng)支鏈聚合物,(4)低交聯(lián)聚合物,(5)高交聯(lián)聚合物。(略)4、區(qū)別下列概念:?jiǎn)误w與重復(fù)結(jié)構(gòu)單元;加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng);熱塑性塑料與熱固性塑料;聚合度與分子量。單體與重復(fù)結(jié)構(gòu)單元;高聚物在聚合以前的低分子化合物稱(chēng)為單體。高聚物是由特定的結(jié)構(gòu)單位多次重復(fù)組成的。即重復(fù)結(jié)構(gòu)單元,二者的化學(xué)組成可以相同,也可以不相同。加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng);(1)加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)的單體一般都是含有雙鍵的有機(jī)化合物,例如烯燒和二烯燒等。高聚物經(jīng)過(guò)光照,加熱或用催化劑處理等引發(fā)作用,就可以把雙鍵打開(kāi),第一
33、個(gè)分子便和第二個(gè)分子連結(jié)起來(lái),第二個(gè)分子又和第三個(gè)分子連結(jié),一直連成一條大分子鏈。這樣的化學(xué)作用就象分子和分子一個(gè)一個(gè)相加起來(lái)成為一個(gè)大分子,所以稱(chēng)為加聚反應(yīng)。(2)縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)是由相同或不同的低分子物質(zhì)聚合,在生成高聚物的同時(shí)常有H2O、NH3、鹵化氫、醇等低分子物質(zhì)的析出。所得到的高聚物,其組成與原料物質(zhì)的組成不同。熱塑性塑料與熱固性塑料;熱塑性塑料本身多為長(zhǎng)鏈大分子,線型或支鏈型聚合物。當(dāng)加熱此類(lèi)材料超過(guò)一定溫度時(shí),材料就軟化,進(jìn)而產(chǎn)生流動(dòng),很少有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,僅僅是物理的熔融過(guò)程;當(dāng)溫度降至一定溫度時(shí),材料就硬化恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài);再受熱又可軟化,冷卻再變硬;這類(lèi)材料在某些特定溶劑的作
34、用下還可溶解,成為高分子樹(shù)脂溶液,溶劑揮發(fā)后,材料仍可回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。熱固性塑料本身原來(lái)是由較低分子量的物質(zhì)構(gòu)成,也為線型結(jié)構(gòu)。但一經(jīng)加熱,材料首先軟化,呈現(xiàn)出流動(dòng)性,隨即發(fā)生縮聚反應(yīng),脫出小分子物質(zhì)并生成中間縮聚物,進(jìn)而該中間縮聚物分子間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),生成具三維交聯(lián)的體型結(jié)構(gòu)高分子化合物,最終固化成為不熔、不溶的高分子材料。聚合度與分子量。高分子化合物是由特定的結(jié)構(gòu)單位多次重復(fù)組成的。其中特定的結(jié)構(gòu)單位,稱(chēng)為鏈節(jié);特定結(jié)構(gòu)單位的重復(fù)個(gè)數(shù),稱(chēng)為聚合度。高分子化合物中每個(gè)鏈節(jié)好象一條長(zhǎng)鏈條里的每一個(gè)環(huán)節(jié),聚合度即鏈上環(huán)節(jié)的數(shù)目。高分子化合物的分子量=鏈節(jié)分子量合度5、什么是聚合物老化?老化時(shí)常
35、發(fā)生哪些物理化學(xué)變化?高分子材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中,由于受到氧、熱、紫外光線、機(jī)械力、水蒸氣以及微生物等因素的作用,逐漸失去彈性,出現(xiàn)龜裂;變硬變脆或發(fā)粘軟化,失去光澤或變色,物理-機(jī)械性能變差等現(xiàn)象,稱(chēng)為聚合物的老化。高分子材料的老化是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)變化過(guò)程,它涉及到高分子化合物本身的結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件等因素。這些因素造成高分子的交聯(lián)和高分子的裂解,是引起老化的主要原因。老化以大分子的交聯(lián)為主時(shí),則表現(xiàn)為失去彈性、變硬變脆、出現(xiàn)龜裂等。老化以大分子的裂解為主時(shí),則表現(xiàn)為失去剛性、變軟發(fā)粘、出現(xiàn)蠕變等。6、聚合物常用的分類(lèi)方法有那些?高分子材料的分類(lèi)方法有多種,可按反應(yīng)類(lèi)型、化學(xué)結(jié)構(gòu)和所用原料類(lèi)別等
36、進(jìn)行分類(lèi),但應(yīng)用最多的是將高分子材料按其熱行為分為熱塑性高分子材料和熱固性高分子材料兩種。7、寫(xiě)出六種你經(jīng)常遇到的聚合物的名稱(chēng),包括商品名稱(chēng)和工業(yè)命名名稱(chēng)。習(xí)慣命名工業(yè)命名聚丙烯睛?聚丙烯睛?聚酯聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯聚異丁烯聚異丁烯有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯?聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚(四氟乙烯)聚四氟乙烯尼龍-6聚酰胺-6聚乙烯醇聚乙烯醇聚(氯乙烯聚氯乙烯8、什么溫度下,聚苯乙烯的性質(zhì)同室溫下的天然橡膠的性質(zhì)相似?聚苯乙烯在Tg溫度以上,Tf溫度以下時(shí),即處在高彈態(tài)時(shí)其性質(zhì)同室溫下的天然橡膠的性質(zhì)相似。第二章塑料包裝材料常用樹(shù)脂和助劑1、簡(jiǎn)述包裝常用塑料材料的品種和性能。1.聚乙烯聚乙烯是
37、包裝中用量最大的塑料品種之一,其分子結(jié)構(gòu)式為:CH2CH2n聚乙烯是乙烯通過(guò)加成反應(yīng)得到的一組聚合體的總和。聚乙烯可以是均聚和共聚的,同時(shí)也可以是線性和非線性的。聚乙烯為無(wú)臭、無(wú)毒、外觀呈乳白色的蠟狀固體。主要性質(zhì)如下:(1)分子結(jié)構(gòu)為線型或支鏈型結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單規(guī)整、對(duì)稱(chēng)性好、易于結(jié)晶,材料柔軟性好,不易脆化。(2)分子中無(wú)活性反應(yīng)基團(tuán)又無(wú)雜原子,因此化學(xué)穩(wěn)定性極好,在常溫下幾乎不與任何物質(zhì)反應(yīng)。常溫下不溶于任何一種已知的溶劑,但對(duì)燒類(lèi)、油類(lèi)的穩(wěn)定性較差,可能引起溶脹或變色。在70c以上能溶于二甲苯、四氫茶、十氫紊等溶劑。(3)聚乙烯有優(yōu)良的耐低溫性能,且在低溫下性能變化極小。(4)阻濕性好,
38、但具有一定的透氣性。(5)熱封性好。(6)由于聚乙烯分子無(wú)極性,極性油墨等對(duì)其附著力較差,導(dǎo)致適印性不好,故在印刷前應(yīng)進(jìn)行表面處理。同樣,在聚乙烯薄膜與其他薄膜進(jìn)行干法復(fù)合前,也需要進(jìn)行表面處理,以增加印刷或復(fù)合的牢度。聚乙烯的品種類(lèi)型有多種,在使用中通常將聚乙烯按密度和結(jié)構(gòu)的不同分為低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)和線型低密度聚乙烯(LLDPE)等。2 .聚丙烯聚丙烯屬聚烯燒品種之一,也是包裝中最常用的塑料品種之一,其結(jié)構(gòu)式為:聚丙烯是以丙烯單體進(jìn)行聚合的熱塑性聚合物。聚丙烯外觀與聚乙烯相似,但聚丙烯的相對(duì)密度為0.900.91,是目前常用塑料中最
39、輕的一種。通常有均聚聚丙烯和無(wú)規(guī)共聚聚丙烯二類(lèi)。聚丙烯有很高的耐化學(xué)性及耐機(jī)械性能。聚丙烯樹(shù)脂常用于制造薄膜和硬的容器。(1)均聚聚丙烯與低密度聚乙烯及高密度聚乙烯相比,聚丙烯密度低,熔點(diǎn)高;聚丙烯的機(jī)械性能好,拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、挺度、硬度等都優(yōu)于聚乙烯,尤其是具有較好剛性和抗彎曲性;耐化學(xué)性極好,耐熱性良好,在無(wú)外力作用下,加熱到150c也不變形;并能耐沸水煮,能經(jīng)受高溫消毒;聚丙烯的阻濕性極好,阻氣性?xún)?yōu)于聚乙烯,但耐低溫性能遠(yuǎn)不如聚乙烯;由于同樣的原因,聚丙烯的印刷性與粘合性不好,在印刷或粘合前多需進(jìn)行表面處理。聚丙烯的這些特性決定了均聚聚丙烯有很廣的應(yīng)用。例如,聚丙烯薄膜可以
40、包裝食品,其通過(guò)吹膜和流延二種方法制成,雙向拉伸提高了薄膜的光學(xué)性能和強(qiáng)度。聚丙烯薄膜通常通過(guò)不同的涂層來(lái)改善其熱封性、阻隔性及光學(xué)性能,同時(shí)鍍鋁聚丙烯膜有很低的透氣及透濕性能。雙向拉伸的聚丙烯薄膜(BOPP)其透明性、阻隔性等均優(yōu)于未拉伸的聚丙烯薄膜(CPP)(如表2-6所示),從而廣泛地應(yīng)用于復(fù)合薄膜的制造。高挺度與易拉性能使均聚聚丙烯非常適合纏繞及拉伸應(yīng)用;聚丙烯還可用來(lái)制造瓶、罐及各種形式的中空容器。利用聚丙烯的優(yōu)良抗彎性和回彈性,可制作蓋及本體和一的箱殼。同時(shí)其很好的耐熱性則可以用這種材料制成的耐熱的微波食品容器以及耐蒸煮容器。聚丙烯也是一種極好的注塑材料以代替高密度聚乙烯、聚對(duì)苯二
41、甲酸乙二醇酯和玻璃瓶。均聚聚丙烯有極好的流變性和很好的加工性能。其熔體質(zhì)量流動(dòng)速率范圍在0.550g/10min。寬熔指材料容易用來(lái)作為注塑材料。但是,均聚聚丙烯在加工和使用中較聚乙烯更容易受光和熱而氧化降解。因此,應(yīng)該加一些抗氧劑來(lái)阻止氧化。在包裝應(yīng)用中,抗靜電劑也通常被加入用來(lái)消除靜電。(2)無(wú)規(guī)共聚聚丙烯無(wú)規(guī)共聚聚丙烯通常含有1.57%的乙烯,在分子鏈上乙烯單體位置的無(wú)規(guī)律就阻礙了順式聚丙烯的那種分子鏈的有規(guī)立構(gòu)和高結(jié)晶,因此無(wú)規(guī)共聚聚丙烯就具有低結(jié)晶度,低熔點(diǎn),高透明度及柔軟性的性能。無(wú)規(guī)共聚聚丙烯相對(duì)均聚聚丙烯較輕,其密度0.890.90g/cm3,具有更好的耐低溫沖擊強(qiáng)度。無(wú)規(guī)共聚
42、聚丙烯對(duì)酸、堿、醇及低沸點(diǎn)的碳?xì)浠衔镉泻芎玫哪突瘜W(xué)性。無(wú)規(guī)共聚聚丙烯可用來(lái)吹膜或注塑,拉伸薄膜可以作為玩具等的收縮膜包裝。防濕性能也好,在包裝中的其他應(yīng)用有醫(yī)藥、食品及服裝的包裝;7%的乙烯共聚物用于作熱封層。3 .聚苯乙烯(Polystyrene,PS)聚苯乙烯的分子結(jié)構(gòu)式為:聚苯乙烯是目前世界上應(yīng)用最廣的塑料之一。聚苯乙烯大分子主鏈上帶有體積較大的苯環(huán)側(cè)基,使得大分子的內(nèi)旋受阻,故大分子的柔順性差,且不易結(jié)晶,屬線型無(wú)定型聚合物。聚苯乙烯的一般性能如下:(1)機(jī)械性能好,密度低,剛性好、硬度高,但脆性大,耐沖擊性能差。(2)耐化學(xué)性能好,不受一般酸、堿、鹽等物質(zhì)侵蝕,但易受有機(jī)溶劑如燒類(lèi)
43、、酯類(lèi)等的侵蝕,且溶于芳燒類(lèi)溶劑。(3)連續(xù)使用溫度不高,但耐低溫性能良好。(4)阻氣、阻濕性差。(5)具有高的透明度,有良好的光澤性,染色性良好,印刷、裝飾性好。(6)無(wú)色、無(wú)毒、無(wú)味,尤其適用于食品包裝。4.聚氯乙烯聚氯乙烯樹(shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:聚氯乙烯塑料是多組分塑料,它包括聚氯乙烯樹(shù)脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填料、顏料等多種助劑,各助劑的品種及數(shù)量都直接影響聚氯乙烯塑料的性能。聚氯乙烯大分子中含有的C-Cl鍵有較強(qiáng)的極性,大分子間的結(jié)合力較強(qiáng),故聚氯乙烯分子柔順性差,且不易結(jié)晶。加入不同數(shù)量的增塑劑可將剛硬的聚氯乙烯樹(shù)脂制成硬質(zhì)聚氯乙烯(不加或加入5%左右的增塑劑)和軟質(zhì)聚氯乙烯(加3
44、050%增塑劑)。聚氯乙烯的主要特性如下:(1)性能可調(diào),可制成從軟到硬不同機(jī)械性能的塑料制品。(2)化學(xué)穩(wěn)定性好,在常溫下不受一般無(wú)機(jī)酸、堿的侵蝕。(3)耐熱性較差,受熱易變形。純樹(shù)脂加熱至85c時(shí)就有氯化氫析出,并產(chǎn)生氯化氫刺激氣體,故加工時(shí)必須加入熱穩(wěn)定劑。制品受熱還會(huì)加劇增塑劑的揮發(fā)而加速老化。在低溫作用下,材料易脆裂,故使用溫度一般為-1555C。(4)阻氣、阻油性好,阻濕性稍差。硬質(zhì)聚氯乙烯阻隔性?xún)?yōu)于軟質(zhì)聚氯乙烯,軟質(zhì)聚氯乙烯的阻隔性與其加入助劑的品種和數(shù)量有很大關(guān)系。(5)聚氯乙烯樹(shù)脂光學(xué)性能較好,可制成透光性、光澤度皆好的制品。(6)由于聚氯乙烯分子中含有C-Cl極性鍵,與油墨
45、的親和性好,與極性油墨結(jié)合牢固,另外熱封性也較好。(7)純的聚氯乙烯樹(shù)脂本身是無(wú)毒聚合物,但若樹(shù)脂中含有過(guò)量的未聚合的氯乙烯單體時(shí),在制成食品包裝后,若所含的氯乙烯通過(guò)所包裝的食品進(jìn)入人體,可對(duì)人體肝臟造成損害,還易產(chǎn)生致癌和致畸作用。因此,我國(guó)規(guī)定食品包裝用聚氯乙烯樹(shù)脂的氯乙烯單體含量應(yīng)小于5PPM,食品包裝用壓延聚氯乙烯硬片中未聚合的氯乙烯單體含量必須控制在1PPM以下。此外還要注意的是,聚氯乙烯在用于食品包裝時(shí),所加入的助劑必須符合相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)聚合方法的不同,常用的聚氯乙烯樹(shù)脂可分為懸浮法樹(shù)脂與乳液法樹(shù)脂兩種。在包裝方面,80%的商品聚氯乙烯是用懸浮聚合法生產(chǎn),其他是用乳液和溶液聚
46、合法。在聚氯乙烯樹(shù)脂中加入不同種類(lèi)的增塑劑等助劑,可制得符合衛(wèi)生要求、不同強(qiáng)度、透明或不透明的各種食品包裝。因此,欲制得理想的制品,首先需合理地選擇配方,按照國(guó)家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),全面考慮制品的物理性能、化學(xué)性能、成型加工性能來(lái)選擇各種助劑的品種與用量。(其余略)2、簡(jiǎn)述高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的主要差別。低密度聚乙烯(LDPE)是一種非線性熱塑性聚乙烯,密度范圍為0.9150.942g/cm3,熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為0.220g/min;結(jié)晶度低,約在6080%左右;低密度聚乙烯中支鏈較多,并對(duì)透明性、柔軟性、可熱封性和易加工性有較大的影響,這些特性真正取決于分子量的平衡、分子量的分布和分子的交
47、聯(lián);其機(jī)械強(qiáng)度、阻氣性、耐溶劑性都比高密度聚乙烯差;但它的柔軟性、斷裂伸長(zhǎng)率、耐沖擊性、透明度則比高密度聚乙烯好。低密度聚乙烯的最大產(chǎn)品是薄膜,大約有55%的低密度聚乙烯被加工成薄膜。與其它材料相比,低密度聚乙烯具有優(yōu)秀的阻濕性,同時(shí)對(duì)氧氣、二氧化碳?xì)怏w及有機(jī)蒸氣也有較高的阻隔性能。低密度聚乙烯可普遍運(yùn)用于食品、服裝包裝袋、阻濕層、農(nóng)用薄膜、日用品包裝和收縮纏繞膜等,以及復(fù)合薄膜中的熱封和黏合層。高密度聚乙烯(HDPE)含支鏈少,結(jié)晶度高達(dá)90%,有些品種使用溫度可達(dá)120C,耐寒性能良好。由于密度高,結(jié)晶度高,故其機(jī)械強(qiáng)度、阻隔性、耐熱性等性能均好于低密度聚乙烯。多用來(lái)制造食品包裝用瓶、罐、
48、桶等中空容器,也可制成薄膜或復(fù)合膜。3、PVC的性能與什么因素有關(guān)?聚氯乙烯塑料是多組分塑料,它包括聚氯乙烯樹(shù)脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、填料、顏料等多種助劑,樹(shù)脂的型號(hào)還有所加入的各助劑的品種及數(shù)量都直接影響聚氯乙烯塑料的性能。4、塑料材料中為什么要加入助劑?按其作用可分為哪幾種?在塑料加工和使用過(guò)程中加入塑料助劑。是因?yàn)橛行?shù)脂或產(chǎn)品其固有性能不適應(yīng)其產(chǎn)品所需的加工工藝的要求,添加助劑僅僅是需要改變其加工性;而有些材料其加工性能較好,而產(chǎn)品性能卻達(dá)不到我們的要求,這也要添加助劑,以改變其產(chǎn)品性能。5、什么叫做增塑劑?它是如何起增塑作用的?增塑劑,顧名思義是增加材料的塑性,即添加到樹(shù)脂中,一
49、方面使樹(shù)脂在成型時(shí)流動(dòng)性增大,改善加工性能,另一方面可使制成后的制品柔韌性和彈性增加的物質(zhì)。從理論上講,增塑劑對(duì)塑料有兩種理想的塑化效應(yīng):一種是將聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度向低溫轉(zhuǎn)移,達(dá)到或接近材料的實(shí)際使用溫度范圍,從而使塑料制品柔軟(這稱(chēng)為低溫塑化,是最普通的塑化效應(yīng));另一種是將聚合物的軟化熔融溫度移向低溫,以改善加工性能易于成型加工,(這種塑化效應(yīng)稱(chēng)為高溫塑化)。實(shí)質(zhì)上,某些改變?nèi)垠w粘度,但不影響低溫塑化性能的內(nèi)潤(rùn)滑劑或其他加工助劑也具有此類(lèi)高溫塑化效應(yīng)。其作用機(jī)理大致可分為兩種:(1)非極性增塑劑主要作用是插入到高分子鏈之間,增大高分子鏈間的距離,從而削弱它們之間的范德華力,使高分子鏈易于
50、活動(dòng),在較低的溫度下就可發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變。增塑劑用量越多,則隔離作用也越大,而且小分子易活動(dòng),易使高聚物粘度降低。(2)極性增塑劑其主要作用是:增塑劑的極性基團(tuán)與高聚物分子的極性基團(tuán)相互作用,代替了高聚物極性分子間的作用,從而削弱了高聚物間的范德華力,因此達(dá)到增塑的目的。增塑劑的效能是與增塑劑的摩爾數(shù)成正比。由以上討論可知,無(wú)論是極性還是非極性增塑劑,因它的加入(到高聚物中),改變了高聚物間的范德華力,使高分子鏈間作用力減弱,同時(shí)因?yàn)樵鏊軇┮话銥樾》肿游镔|(zhì),在高分子鏈間易于移動(dòng),也相對(duì)為高分子鏈的運(yùn)動(dòng)起了潤(rùn)滑作用。增塑劑能增塑的關(guān)鍵就在于它改變了大分子間的作用力。6、何謂增塑劑效率?試說(shuō)明其用途
51、及局限性。所謂增塑效率是以改變聚合物的一定量的物理性能所需加入增塑劑的量作為標(biāo)記的??墒俏锢硇阅苡卸喾N,這里是以添加相同重量份增塑劑的情況下,比較抗拉強(qiáng)度、彈性模量、斷裂伸長(zhǎng)率、硬度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等下降的程度。增塑效率越高的增塑劑將使性能下降的程度越大。但能測(cè)出的數(shù)據(jù)的排列次序是一定的。通常以100份PVC樹(shù)脂中添加50份DOP所得性能為標(biāo)準(zhǔn),為達(dá)到同樣性能指標(biāo)值所需要添加的其他各種增塑劑的重量份數(shù)分別除以50份所得的商值作為該增塑劑的增塑效率值,其增塑效率值越大,表明該種增塑劑的增塑效率低。這就是為什么DOP是標(biāo)準(zhǔn)增塑劑的緣故。選用DOP的原因是因?yàn)榇朔N增塑劑有比較全面的性能,用量也較高的
52、緣故。并不是說(shuō)DOP在任何場(chǎng)合下都是最好的增塑劑。其局限性在于:各種手冊(cè)中報(bào)導(dǎo)的增塑效率值其性能指標(biāo)不同,數(shù)值也各異。例如有的是以硬度為比較性能,提供的性能是100份PVC添加67份增塑劑條件下測(cè)定的:DOP得硬度70,DBP得硬度62;當(dāng)以斷裂伸長(zhǎng)率來(lái)比較時(shí),DOP的增塑效率又比DBP高,與前者正好倒過(guò)來(lái)了。當(dāng)然評(píng)價(jià)一種增塑劑的優(yōu)劣,不能只以增塑效應(yīng)為唯一選擇,還要考慮到相容性、揮發(fā)性、抽取性、遷移性等因素。7、請(qǐng)以聚氯乙烯為例,說(shuō)明熱穩(wěn)定劑的作用機(jī)理。熱穩(wěn)定劑是以改善樹(shù)脂熱穩(wěn)定性為目的而添加的助劑。聚氯乙烯最明顯的缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性差,聚氯乙烯分子中存在許多結(jié)構(gòu)上的缺陷,如雙鍵、支化點(diǎn)、殘存的
53、引發(fā)劑端基、含氧結(jié)構(gòu)等,這些缺陷經(jīng)熱或光的活化很容易形成自由基,熱降解中形成的自由基除了參與脫氯化氫反應(yīng)外,還可能引起斷鏈或交聯(lián)等其它反應(yīng)。與氧接觸后,發(fā)生自動(dòng)氧化過(guò)程,也會(huì)造成分子斷裂或交聯(lián),而且脫出的氯化氫對(duì)聚氯乙烯還有催化降解的作用。聚氯乙烯的加工溫度與其分解溫度很相近,當(dāng)在160200c的溫度下加工時(shí),聚氯乙烯會(huì)發(fā)生劇烈的熱降解,從分子鏈上脫下HCl小分子,形成分子鏈上不穩(wěn)定的自由基,給分子鏈造成雙鍵、支化點(diǎn)等缺陷。脫下的HCl又加速其他分子鏈上的氯和氫脫出,成為熱分解的催化劑。如不能排除脫下的游離HCl,則聚氯乙烯制品會(huì)迅速變色且性能惡化。因此我們?cè)诩庸ぞ勐纫蚁┲破窌r(shí),必須添加熱穩(wěn)定
54、劑,使聚氯乙烯能夠承受所需的加工溫度。其實(shí),聚氯乙烯的熱降解過(guò)程十分復(fù)雜。聚氯乙烯在熱降解過(guò)程中,幾乎不產(chǎn)生單體,而是產(chǎn)生大量氯化氫。綜合目前的研究成果,熱穩(wěn)定劑的穩(wěn)定機(jī)理包括如下幾點(diǎn):捕捉游離HCl小分子,抑制并消除它的自動(dòng)催化作用;限制雙鍵共軻體系的形成,減少色變;置換聚氯乙烯分子中不穩(wěn)定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子,改變了主鏈的分子結(jié)構(gòu),抑制脫氯化氫;捕捉自由基,阻止氧化反應(yīng)。防止聚氯乙烯主鏈的斷裂、交聯(lián)等反應(yīng)。熱穩(wěn)定機(jī)理直接與不同的熱穩(wěn)定劑有關(guān)。從上述機(jī)理出發(fā)使用的幾類(lèi)熱穩(wěn)定劑均有一定的熱穩(wěn)定效果。8、抗氧劑和光穩(wěn)定劑主要有哪些類(lèi)型?試舉例說(shuō)明其穩(wěn)定作用機(jī)理。答:抗氧劑作用機(jī)理和類(lèi)型:
55、a.鏈終止劑這類(lèi)抗氧劑能夠與自動(dòng)氧化反應(yīng)中的鏈增長(zhǎng)自由基反應(yīng),使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷,故又稱(chēng)自由基抑制劑。b.自由基捕獲劑此類(lèi)抗氧劑能與自由基反應(yīng),形成不再引發(fā)氧化反應(yīng)的穩(wěn)定產(chǎn)物,酶類(lèi)抗氧劑的作用方式就屬此類(lèi)。炭黑具有多芳核燒結(jié)構(gòu),又具有酶的結(jié)構(gòu),也是一種自由基捕獲利。c.電子給予體一些叔胺類(lèi)化合物,雖無(wú)N-H基,但可給出電子。當(dāng)與活性自由基如ROO冰目遇時(shí),由于電子的轉(zhuǎn)移,使活性自由基成為低活性的負(fù)離子,從而中斷鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)。d.過(guò)氧化物分解劑主要包括亞磷酸酯類(lèi)和有機(jī)硫化物類(lèi),它們能夠與氫過(guò)氧化物結(jié)合成不活潑產(chǎn)物,抑制其自動(dòng)催化作用。e.金屬離子鈍化劑它包括各種向心配位體,如雙水楊叉二胺、草酰胺,它
56、們能夠與變價(jià)金屬離子絡(luò)合,將其穩(wěn)定在一個(gè)價(jià)態(tài),從而消除這些金屬離子對(duì)氧化反應(yīng)的催化活性,這類(lèi)物質(zhì)也叫金屬螯合物或銅抑制劑”。而對(duì)于光穩(wěn)定劑,按照光穩(wěn)定劑的作用機(jī)理,可將其分為四類(lèi):光屏蔽劑這是一類(lèi)能夠吸收或反射紫外光的物質(zhì),它們?cè)诰酆衔锖凸廨椛渲g設(shè)置了一層遮蔽物,使光不能直接射到聚合物內(nèi)部,從而有效地抑制光老化。具有這種功能的物質(zhì)主要是一些無(wú)機(jī)填料和顏料,如炭黑、二氧化鈦、氧化鈦等。利用光屏蔽劑把有害的紫外光與聚合物隔絕開(kāi),是一種行之有效的防護(hù)措施,構(gòu)成了光穩(wěn)定化的第一個(gè)層次,但是它只適用于著色制品,不適于透明制品。紫外線吸收劑這是光穩(wěn)定劑的主體,能夠強(qiáng)烈地吸收紫外光,并將其能量轉(zhuǎn)變成無(wú)害的
57、熱能形式放出,這構(gòu)成了光穩(wěn)定化的第二個(gè)層次。按其結(jié)構(gòu)可分為水楊酸酯類(lèi)、二苯甲酮類(lèi)。使用時(shí)要考慮各種聚合物的敏感波長(zhǎng)和紫外線吸收劑的有效吸收波長(zhǎng)范圍的一致性。紫外線淬滅劑未被遮蔽或吸收的紫外光,被高聚物吸收后,使聚合物處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)”,為了防止其進(jìn)一步分解產(chǎn)生自由基,紫外線淬滅劑能夠從受激聚合物分子上將激發(fā)能消除,使之回到低能狀態(tài)。這類(lèi)光穩(wěn)定劑對(duì)聚烯燒的穩(wěn)定效果很好,多用于薄膜和纖維,它們?cè)谌軇┲械娜芙庑詷O小,用于纖維時(shí)耐洗性?xún)?yōu)良,并兼有助染劑的功能,這類(lèi)光穩(wěn)定劑多與二苯甲酮類(lèi)、苯并三座類(lèi)等紫外線吸收劑并用,有良好的協(xié)同效應(yīng)。自由基捕獲劑這可以說(shuō)是最后一道阻止光降解作用的防線。它們可看做有空
58、間阻礙的哌咤衍生物,它特別適用于聚烯燒,其穩(wěn)定效能很好,它的主要功能就是捕獲自由基。即一旦聚合物吸收了紫外線并分解產(chǎn)生出了導(dǎo)致自動(dòng)氧化反應(yīng)的活性自由基后,它就可以捕獲這種活性自由基,阻止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)繼續(xù)下去,并生成穩(wěn)定的化合物。9、阻燃劑是怎樣起阻燃作用的?(1)含鹵化合物含鹵的有機(jī)或無(wú)機(jī)阻燃劑的作用機(jī)理都是捕捉活性自由基。在高溫下含鹵阻燃劑分解產(chǎn)生的鹵原子,與聚合物反應(yīng)生成鹵化氫,鹵化氫與高活性羥基自由基或氫原子反應(yīng),生成水或氫氣,從而中斷鏈?zhǔn)窖趸^(guò)程,使燃燒減緩,以至停止。鹵素的阻燃效果是溟氯碘,溟的效果是最好;這是因?yàn)樘间殒I的離解能比碳氯鍵的離解能低。(2)磷化合物磷化合物的阻燃效果相當(dāng)大,燃燒時(shí)生成的偏磷酸可聚合成穩(wěn)定的高聚態(tài),成為塑料的保護(hù)層,隔絕氧和可燃物。磷酸能促進(jìn)塑料的炭化,當(dāng)磷與鹵素共存時(shí)阻燃效果更大,兩者反應(yīng)可生成鹵化磷,具有較大的蒸汽
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