(精品)包装材料学实验论文

包装材料学实验论文一、目前市场上常用纸、塑料包装材料目前市场上常用纸、塑料包装材料的概述。11 市场上常用的包装纸1.1.1 通用包装纸有纸袋纸、牛皮纸、鸡蛋纸、铝箔衬纸、包针纸、半透明纸、条纹牛皮纸、胶卷保护原纸、火柴纸、中性包装纸、伸性纸袋纸、薄页包装纸、普通包装纸、条纹包装纸、农用包装纸、香皂包装纸、皱纹轮胎包装纸、桨渣包装纸、铝器包装纸、包装原纸、维仑布纸复合包装材料，再生牛皮纸、再生水泥袋纸、防水袋纸、磷肥袋纸、再生皱纹封袋纸、包装纸、牛皮卡纸、灰衬纸、蓝色包砂纸、复合皱纹原纸、机制白皮纸、更空镀铝原纸、真空镀铝纸、胶片衬纸。1.1.2特殊包装纸 有工业羊皮纸、特细羊皮纸、工业羊皮原纸、特细羊皮纸、中性石蜡纸、中性石蜡原纸、玻璃纸、条纹柏油原纸、条纹柏油纸、沥清防潮原纸、气相防潮纸、气相防锈原纸、黑不透光纸、苯甲酸钠防锈纸、中性塑蜡防潮包装纸、夹线柏油纸。1.1.3食品包装纸 有食品羊皮纸、食品羊皮原纸、糖果包装原纸、冰棍包装纸、仿羊皮纸、普通食品包装纸、防油纸、液体食品包装用复合材料、挤塑糖果包装纸、糕点保鲜用隔氧复合包装材料、糕点保鲜用除氧剂袋纸。 1.14包装纸板 有单面白纸板、厚纸板、黄纸板、中性纸板、箱纸板、牛皮箱纸板、瓦楞原纸、标准纸板、提箱纸板、茶板纸、火柴外盒纸板、火柴内盒纸板、双面灰纸板、青灰纸板。1.2 市场上常用的包装塑料常见的塑料包装有塑料周变箱、钙塑瓦楞箱、塑料桶、塑料瓶、塑料软管、盘、盒、塑料薄膜袋、复合塑料薄膜袋、塑料编织袋以及泡沫塑料缝冲包装等，广泛适用于食品、医药品、纺织品、五金交电产品、各种器材、服装、日杂用品等包装。 塑料是以合成的或天然的高分子化合物如合成树脂、天然树脂等为主要成分，并配以一定的助剂如填料、增塑剂、稳定剂、着色剂等经加工可塑成型，并在常温下保持其形状不变的材料。常用的塑料包装材料大致有18种，在网上搜索到相关的资料。1.2.1聚乙烯 (PE) polyethylene聚乙聚是乙烯的高分子聚合物的总称，其结构方CH2CH2n。目前，聚乙烯是产量最大的塑料品种，也是用量最大的塑料包装材料，约占羔包装材料消耗量的30。聚乙烯的一般性质聚乙烯为白色蜡状固体，呈半透明，几乎是无味无毒。聚乙烯大分子链的柔顺性好，很容易结晶，常温下聚乙烯由部分结晶和部分处于高弹态的无定形体构成。聚乙烯因制造方法不同，最终产品的密度也有一定的差异，所以聚乙烯的品种很多，分别介绍如下： 1.2.2低密度聚乙烯(LDPE) low density polyethylene用于吹塑瓶、挤压软管用于调味品、药品等包装瓶盖、瓶塞等容器附件各种包装薄膜、容器和泡沫塑料缓冲材料。1.2.3高密度聚乙烯 (HDPE) high density polyethylene集装箱、托盘，大型桶用于鲜奶、化工产品等周转包装，瓶用酸奶、洗涤液漂白剂包装，瓶盖、瓶塞等容器附件1.2.4线型低密度聚乙烯（LLDPE） lineal low density polyethylene特别适宜作包装薄膜，其厚度可比低密度聚乙烯减薄20，是一种很有发展前途的塑料包装材料。1.2.5聚乙烯 EPE（俗称珍珠棉）分为片材、板材、管材、棒材及其分割切片造型等；广泛适用包装任何形状货品，例如：电子、塑胶制品、玩具、五金、手袋、鞋材、家俱、电镀产品、钟表产品、灯饰、玻璃制品、陶瓷器皿、工艺美术品、漆器制品等产品包装。特别是电子产品如：电脑、电视、音响、音箱等各类电器的抗静电缓冲包装。珍珠棉属于环保型，特点是弹性好、韧性强。也可造救生衣、浮板、旅行袋，帽等。1.2.6聚丙烯（PP） polypropylene聚丙烯是丙烯的高分子聚合物，结构式为CH2CHCH3n。广泛用于制作食品、化工产品、化妆品、食品饮料、啤酒等周转箱，吹塑瓶用于洗发液、化妆品等包装，螺纹瓶盖或带铰链包装、编织袋以及包装用薄膜、打包带和泡沫塑料缓冲材料等。 1.2.7聚苯乙烯（PS）广泛用于制作食品、医药品以及日用品等小型包装容器，如盒、杯、等和食器包装用薄膜。此外，还大量用于制作泡沫塑料缓冲材料等，用于仪器、仪表、电器产品等的缓冲防震包装等。1.2.8聚氯乙烯（PVC）用于制作硬质包装容器、透明片材和软质包装薄膜。聚氯乙烯透明片经热成型制成各种包装容器，大量用于食品和医药品的包装。此外，聚乙烯还可制成泡沫塑料缓冲材料。1.2.9聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）主要用于制作包装容器和薄膜，因具有良好的气密性、耐热性和耐寒性，所以聚酯薄膜适用于冷冻食品和蒸煮食品的包装。聚酯瓶则大量用于饮料的包装。1.2.10聚偏二氯乙烯 （PVDC）略带有浅棕色的强韧材料 ，结晶性强 。对水蒸气、气体的透过率具有非常好的气密性和防潮性。聚偏二氯乙烯的机械强度较好，能耐强酸、强碱和有机溶剂，耐油性优良，有自粘性，难以燃烧并具有自燃性。耐老化性差，容易受紫外线的影响，易分解出氢，其单体也有毒性。所以用于食品包装应严格控制质量标准。1.2.11聚酰胺（PA）主要用于食品的软包装，特别适用于油腻性食品的包装。尼龙容器也常用于化学试剂等包装。1.2.12聚乙烯醇（PVA）用于食品包装，水性聚乙烯醇可用于化学药品等的计量包装。 1.2.13乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）用于制作包装薄膜，因其弹性好，故适用于托盘的缠绕裹包。因具有优良的低温热封合性，它常用作复合薄膜的密封层，也用于制作药品和食品的包装容器。 1.2.14聚碳酸酯（PC）主要用于电器绝缘材料，在包装上主要用于食品的包装。有良好的耐磨性，适于硬件、有尖物品的包装。1.2.15聚氨基甲酸酯（PVP）用于精密仪器、贵重器械、工艺品等的防震包装或衬垫缓冲材料 。1.2.16酚醛塑料（PE）广泛用作电器绝缘材料。其在包装上的应用主要是用来制作瓶盖、箱盒以及盛装化工产品的耐酸容器。用酚醛塑料制作的瓶盖，能承受装盖机的扭力，并能长期保持密封而不松动。 1.2.17脲醛塑料（UF）用于制作精致的包装盒、化妆品容器和瓶盖等。因在醋酸或100沸水中浸泡时，有游离的有毒物质甲醛析出，故不适于包装食品。1.2.18蜜胺塑料（ME）价格较好，多用于制作食品容器，也可用于制作精美的食品包装容器。二、 实验材料分析此次试验所用的纸材料为210g/的白卡纸，和150g/深色牛皮纸。塑料材料为PET膜、PE板材等。塑料材料根据其化学结构式推断出其应该具备的性质，然后根据实验数据推断其结果。2.1 白卡纸和牛皮纸2.1.1 白卡纸（ivory board）白卡纸通常采用100的漂白木浆为原料，原浆又称处女浆(virgin pulp)，直接取材于森林，这样的纸浆因为纤维从来没有被破坏过，所以抄造而成的纸板非常的挺，各项技术指标也相当过硬。面层、底层采用硫酸盐化学针叶木浆，芯层采用阔叶木化学机械浆，浆料经过打浆后加入碳酸钙、硫酸钡等填料，用AKD进行中性重度施胶，在叠网造纸机上进行抄造，并经压光、涂布处理而成。根据需要，经过压纹处理则可生产带有特殊压印花纹的卡纸，凡带有特殊压印花纹的白卡纸则可不检查平滑度和白度。白卡纸是一种坚挺厚实、定量较大的厚纸。从前有人拟以定量为基准，划分：纸张、卡纸和纸板；最普通的的卡纸不上色，习称白卡纸。如果上色，依色泽叫作色卡纸。白卡纸对白度要求很高，A等的白度不低于92，B等不低于87，C等不低于82。白卡纸还要求有较高的挺度、耐破度和平滑度（但压印有花纹的白卡纸除外），纸面平整、不许有条痕、斑点等纸病，也不许有翘曲变形的现象产生。白卡纸在中国的市场行情看好。以前，我国许多涉外饭店、合资企业所使用的白卡纸大多从国外进口。如今，宁波中华纸业的崛起，改变了进口纸统治中国白卡纸市场的状况。宁波中华纸业采用漂白化学木浆，一流的加工设备和先进的工艺，因此，成品质量极其精良，可与进口产品相媲美，而价格则远低于进口产品。2.1.2 牛皮纸（kraft paper）用作包装材料。强度很高。通常呈黄褐色。半漂或全漂的牛皮纸浆呈淡褐色、奶油色或白色。定量80120g/m2。裂断长一般在6000m以上。抗撕裂强度、破裂功和动态强度很高。多为卷筒纸，也有平板纸。采用硫酸盐针叶木浆为原料，经打浆，在长网造纸机上抄造而成。可用作水泥袋纸、信封纸、胶封纸装、沥青纸、电缆防护纸、绝缘纸等。在很早以前，“牛皮纸”当真是用小牛的皮做的。当然罗，这种“牛皮纸”，现在只有在做鼓皮的时候，才会用到它；而你包书用的牛皮纸，是人们学会了造纸技术以后，用针叶树的木材纤维，经过化学方法制浆，再放入打浆机中进行打浆，再加入胶料、染料等，最后在造纸机中抄成纸张。由于这种纸的颜色为黄褐色，纸质坚韧，很象牛皮，所以人们把它叫做牛皮纸。其实，牛皮纸与普通纸的制造方法并没有多大的不同。为什么牛皮纸比普通纸牢固呢？这主要是制牛皮纸所用的木材纤维比较长，而且在蒸煮木材时，是用烧碱和硫化碱化学药品来处理的，这样它们所起的化学作用比较缓和，木材纤维原有的强度所受到的损伤就比较小，因此用这种纸浆做出来的纸，纤维与纤维之间是紧紧相依的，所以牛皮纸都非常牢。2.2 PET塑料和PE塑料2.2.1 PET (polyethylene terephthalate)聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文名：polyethylene (简称PET)。PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。PET 有酯键，在强酸、强碱和水蒸汽作用下会发生分解，耐有机溶剂、耐候性好。缺点是结晶速率小，成型加工困难，模塑温度高，生产周期长，冲击性能差。PET的加工过程薄膜加工：PET一般以晶粒形式供应。未取向薄膜挤压前，PET必须在高温型干燥箱中干燥。粒料在干燥后的湿含量应低于0.003，使降解（分子链开裂）和特性丧失达最小限度。薄膜挤出机的长径比（LD）应至少为24：1，并有足够大的马力。标准的三辊式片材浇注机组用来生产轻触薄膜。薄膜也可直接浇注在冷辊上，不用辊轧。这两种情况，口模应安置在尽可能靠近压延辊的地方，因为其熔体强度低。PET挤压成型需选可能的最低挤塑原料温度（一般约525F），过高的挤塑原料温度会导致分子分解。冷辊上积垢减少到最小限度，可保证好的薄膜平直度，为此，冷辊温度应正好低于开始产生粘附现象时温度，通常140170F。瓶加工用注塑坯料的PET干燥步骤与挤塑料相似。模塑原料应不受污染以生产有韧性、纯净的坯料，可根据适用的FDA规程。生产瓶子时，非晶的型坯反复加热到正好高于聚合物玻璃化转变温度（Tg），并在高压下进入模腔。型坯壁按几何法拉伸引起双轴的取向，高水平的分子链排序和延伸导致分子排序增加，并改进物性和气密性。取向使固体聚合物密度明显增加，控制密度的一个方法是腔壁中的取向程度。取向过程的一个直接结果是：聚合物的拉伸屈服强度、冲击强度和抗蠕变性大大增强了。用PET制成的取向容器抗蠕变性增强，是其成功用于高密封性汽水饮料包装的一个主要因素。目前，有若干满意的工艺用于吹塑取向PET容器。2.2.2 PE塑料（Polyethylene）PE,全名为Polyethylene，结构式-CH2-CH2-n是结构最简单的高分子有机化合物,当今世界应用最广泛的高分子材料,由乙烯聚合而成,根据密度的不同分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。低密度聚乙烯较软,多用高压聚合;高密度聚乙烯具有刚性、硬度和机械强度大的特性,多用低压聚合。高密度聚乙烯可以做容器、管道,也可以做高频的电绝缘材料,用于雷达和电视。大量使用的常为低密度(高压)聚乙烯。聚乙烯为蜡状,有蜡一样的光滑感,不染色时,低密度聚乙烯透明,而高密度聚乙烯不透明。聚乙烯是通过乙烯( CH2=CH2 )的加成反应和聚合反应，由重复的CH2单元连接而成的高聚合链。聚乙烯的性能取决于它的聚合方式；在中等压力(15-30大气压)有机化合物催化条件下进行Ziegler-Natta聚合而成的是高密度聚乙烯(HDPE)。这种条件下聚合的聚乙烯分子是线性的,且分子链很长,分子量高达几十万。如果是在高压力(100-300MPa),高温(190210 C),过氧化物催化条件下自由基聚合,生产出的则是低密度聚乙烯(LDPE),它是支化结构的。聚乙烯不溶于水,吸水性很小,就是对一些化学溶剂,如甲苯、醋酸等,也只有在70以上温度时才略有溶解。但是微粒状的聚乙烯,可以在1540之间随温度的变化熔化或凝固,温度升高时熔化,吸收热量;温度降低时凝固,放出热量。又因为它吸水量很小,不易潮湿,有绝缘性能,因此是很好的建筑材料。生产工艺：主要有高压管式法和釜式法两种。从目前发展状况看，为降低反应温度和压力，管式法工艺普遍采用低温高活性引剂引发聚合体系，以高纯度乙烯为主要原料，以丙烯/丙烷等为密度调整剂，使用高活性引发剂在约200330、150-300MPa条件下进行聚合反应。反应器中引发聚合的熔融聚合物，必须要经过高压、中压和低压冷却、分离，高压循环气体经过冷却、分离后送入超高压（300MPa）压缩机入口，中压循环气体经过冷却、分离后送入高压（30MPa）压缩机入口，而低压循环气体经过冷却、分离后送入低压（0.5MPa）压缩机循环利用，而熔融聚乙烯经过高压、低压分离后送入造粒机，进行水中切粒，在造粒时，企业可以根据不同应用领域，加入适宜的添加剂，颗粒经包装出厂。3、 实验数据3.1白卡纸和牛皮纸实验数据表3-1 白卡纸实验数据项目数据厚度0.280mm定量213g/紧度750g/cm3抗张强度（横）0.88KN/m抗张强度（纵）10.13KN/m伸长率（横）6.0%伸长率（纵）2.6%耐折强度（横）34.2次耐折强度（纵）48.6次环压强度（横）1.67KN/m环压指数（横）7.94Nm/g环压强度（纵）1.72KN/m环压指数（纵）8.17Nm/g内撕裂强度（横）355mN撕裂指数（横）1.69mN.m2/g内撕裂强度（纵）473mN撕裂指数（纵）2.25mN.m2/g挺度（横）4320N.mm挺度（纵）9600N.mm耐破强度（正面）0.50MPa耐破强度（反面）0.55MPa表3-2 深色牛皮纸实验数据项目数据厚度0.220mm定量152g/紧度689g/cm3抗张强度（横）4.48KN/m抗张强度（纵）5.97KN/m伸长率（横）2.6%伸长率（纵）1.5%耐折强度（横）16.0次耐折强度（纵）83.8次环压强度（横）0.86KN/m环压指数（横）5.74Nm/g环压强度（纵）1.29KN/m环压指数（纵）8.59Nm/g内撕裂强度（横）457mN撕裂指数（横）3.04mN.m2/g内撕裂强度（纵）547mN撕裂指数（纵）3.64mN.m2/g挺度（横）3100N.mm挺度（纵）3540N.mm耐破强度（正面）0.35MPa耐破强度（反面）0.41MPa3.2 PET塑料薄膜和PE板材实验数据表3-3 PET塑料薄膜实验数据项目数据厚度0.022mm静摩擦因数（横）0.197动摩擦因数（横）0.165静摩擦因数（纵）0.251动摩擦因数（纵）0.246透光率90.3雾度6.32抗拉强度（横）0.376MPa抗拉强度（纵）0.578MPa伸长率（横）14.8%伸长率（纵）219.3%透气系数(GB 1038-2000)0.29410-15cm3.cm/cm2.s.a.Pa抗冲击强度2.9JPE塑料薄膜热封（横）4.807N/mmPE塑料薄膜热封（纵）5.526N/mm表3-4 PE塑料板材的实验数据项目数据弹性模量（弯曲强度）3548.17MPa硬度53.6HRL四、实验数据分析4.1纸材料分析根据实验数据分析实验材料的性能，从材料的结构应该具有的什么性能，实验结果是否具有该性能，如果没有，分析其原因。主要以对比的方式进行比较，跟同实验的另外小组的不同材料的实验数据对比。从实验数据看出，纵向的力学性能大于横向的力学性能，这与纤维排列方式有关，与预测一样。4.1.1白卡纸的分析 白卡纸通常采用100的漂白木浆为原料，直接取材于森林，这样的纸浆因为纤维从来没有被破坏过，所以抄造而成的纸板非常的挺，各项技术指标也相当过硬。面层、底层采用硫酸盐化学针叶木浆，芯层采用阔叶木化学机械浆，浆料经过打浆后加入碳酸钙、硫酸钡等填料，用AKD进行中性重度施胶，在叠网造纸机上进行抄造，并经压光、涂布处理而成。通过实验数据可以看出，白卡纸是一种坚挺、定量较大的厚纸。白卡纸具有较高的挺度、耐破度和平滑度，纸面平整，正面光滑白亮。所以白卡纸常用来印刷名片、请柬、证书、奖状、书刊封面、商品包装盒等。4.1.2牛皮纸的分析牛皮纸用针叶树的木材纤维，经过化学方法制浆，再放入打浆机中进行打浆，再加入胶料、染料等，最后在造纸机中抄成纸张。由于木材纤维破坏比较小，所以其力学性能比较好。通过实验数据其各项指标与白卡纸相差不是很大，实验证明其力学性能也比较好。尤其是撕裂强度比较出色，并且厚度较小。所以通常用来做外包装材料。例如饲料包装、书籍的集装包装、瓦楞纸板也是用牛皮纸做成。其余用途如信封、纸袋等和印刷机滚筒包衬等。4.2塑料材料分析4.2.1 PET塑料分析聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文名：polyethylene (简称PET)。从结构上看来PET分子具有较大的空隙，推出其透光率应较大。薄膜加工：PET一般以晶粒形式供应。未取向薄膜挤压前，PET必须在高温型干燥箱中干燥。粒料在干燥后的湿含量应低于0.003，使降解（分子链开裂）和特性丧失达最小限度。与同实验者其他小组相比，PET塑料薄膜的机械强度较高，其耐磨性较好。透光率也较好，雾度比较低，伸长率较大，特别是纵向。透气系数不高，说明其气体阻隔性较好。热封性能差，没有PE好，从而在热封实验用的是PE材料。抗冲击强度较高。根据其在力学性能上的好的表现，PET经常用来PET非纤应用的另一主要领域是制造充装饮料、食品等的中空容器。在汽水软饮料包装领域，PET已近100地占据2升包装不回收容器市场，15升、1升、05升和再小的PET瓶也已得到广泛认可。PET应用于食品、酒类、洗涤剂。未加碳酸气饮料和工业产品包装物，对PET的需求预计将持续增长。被包装的食品包括芥茉、胶制品、花生酱、调味品、食用油、鸡尾酒和浓缩果汁等。新颜色，特别是魏伯色PET在药品。维他命和清洗剂的包装上大受欢迎。 PET容器的一个最新、增长速度最快的应用是食品或饮料包装，要求在高温下灌装。许多食品，特别是水果或高水果含量的食品或饮料，一定要在180F或更高温度下包装。这样为产品和容器在灌装时提供巴氏灭菌（消毒）。通常的取向容器，如用于汽水软饮料包装袋在受到160T以上高温时有收缩和变形趋向，这是由于一定的应力松驰所致。制作容器在拉伸吹塑时产生应力集中。改进加工时耐热性技术已有发展，通常称之为“热定型”技术。根据特定加工工艺，已有若干种加工技术细节，具有高度专利权的，据此，可生产出适于在190195F下灌注的容器。要求包装物具有这种特性的产品有纯果汁。高果汁含量饮料、茶、某些等渗压和运动饮料，调味品、浓缩果汁和某些矿泉水。其次，PET还作为工程塑料用于电子、电器等领域，如仪表壳、热风口罩等。其中尤以包装容器的发展最引人注目，现在已有20以上的PET用于包装材料，且呈逐年上升的趋势。包装业已成为PET的第二大用户，仅次于合成纤维。PET的其它最终用途是广泛应用于挤压涂层和挤压成型薄膜和板材。PET用作可烘烤纸板包装物的挤压涂层材料，此外，也可以结晶型PET（CPET）为基本材料制作烤炉中的盘子。PET薄膜通常是双轴取向，用作X射线和其它照像胶片，肉和乳酪包装，磁带，电器绝缘，印刷板和部瓶包装袋。PET也用作工业胶带材料。非结晶、未取向PET薄膜和板材开始拓展用于成型容器、盘、发泡制品和饮料杯。根据FDA规范21CFR177-1630，PET热塑性树脂和共聚酯是法定的用于食品接触的制品材料。所以在食品包装中，PET已经不可取代的占据地位。但其价格较高。4.2.2 PE板材分析从弹性模量数据看出其弯曲强度很好，硬度也较高。PE板材与传统的金属管和其它塑料管相比,具有密度低、强度与质量比高、脆给温度化低、韧性好、耐腐蚀绝缘性能好、易着色、易于施工和安装等特点、广泛应用于市政和建筑给排水、燃气、供热采暖、电线电缆穿线、农用节水灌溉和工业排污、矿山矿物输送等领域。与钢管相比，成本可降12%左右，工作寿命长，可达成50a(钢管一般为20a),而且维护费用低。在国外的发达国家和地区，PE管是城际埋地燃气管道中的占有量已达90%以上，在供水管所占市场份额达60%，并且国外在PE管材方面忆经建立起了非常成熟的标准的施工规范。在我国，镀锌管逐步被禁用后，PE管在建筑供水等领域很有竞争优势，在燃气、工业供排水、通讯、农业灌溉等领域PE管材也呈迅速增长的态势，但有些领域的管材标准和规范还未跟上，在一定程度上影响了PE管材的应用和发展PE薄膜是其主要加工产品，其次是片材和涂层、瓶、罐、桶等中空容器及其它各种注塑和吹塑制品、管材和电线、电缆的绝缘和护套等。主要用于包装、农业和交通等部门。5、 实验总结通过此次试验，我学到了很多。掌握了一些实