PVC包装制品的配方及生产工艺.pdf

2 8 塑料包装 2 0 0 4 年第 1 4 卷第 3 期 P V C包装制品的配方及 生产工艺 周祥 兴 一 、P V C包装制品的配方要点及 P V C树 脂的性能 P V C是六大主要的通用型热塑性塑料 ， 通 用型塑料的特点是： ( 1 ) 综合性能较好 ， 应用广 泛； ( 2 ) 成型方便 ， 适用成型设备范围广； ( 3 ) 价 格低廉。P V C就是这样一种容易成型； 综合性 能较好；容易改性以满足性能广阔范围的要 求； 成本低廉 ， 市场上易购的一种塑料。 从某种 意义上来讲 ，1 9 5 8 年开始的我国使用电解法 合成氯气和电石法合成乙炔 ， 然后生产氯乙烯 单体 ， 聚合后成为 P V C树脂 ， 经压延法加工成 P V C薄膜 ， 包装碳铵化肥 ， 是我国最早的软塑 包装 ， 是我国塑料包装的初始产品。 P V C是一种遇热易分解的热敏性热塑性 塑料， 按其聚合方法的不同有悬浮法 P V C ， 乳 液法 P V C 、 本体法 P V C及溶剂法 P V C四类 ， 其 中，占8 5 以上的是悬浮聚合法生产的 P V C 树脂粉 ， 其性能特点是综合性能好， 广泛应用 于挤出、 压延、 注射及压制等成型工艺， 由于我 国还不生产溶剂法 P V C ( 因溶剂毒性大，回收 设备复杂 ， 生产成本高) 和本体法 P V C ( 聚合反 应过于剧烈 ，无法控制) 。因此 ，目前市售的 8 5 以上是悬浮法 P V C和部分乳液法 P V C ， 乳 液法 P V C ， 工艺比较复杂 ， 成本较贵， 后处理工 序多、 技术要求高 ， 由于乳液法 P V C可以成糊 状物 ， 广泛用于糊树脂的浸渍、 涂布、 蘸塑、 糖 塑等加工。因此又 叫糊树脂应 当指出的是 1 0 0 的悬浮树脂 P V C是不能有增塑剂和溶 剂组成浆糊的， 少量树脂颗粒较细的悬浮 P V C 粉， 可以掺混入乳液树脂粉中， 用增塑剂和溶 剂调配成浆糊状物质 ，这种颗粒细小的悬浮 P V C树脂称掺混树脂。 悬浮树脂因水介质中使用的悬浮剂的不 同 ( 例如 ：聚乙烯醇和明胶的不同) ，生产的 P V C树脂粉有紧密型和疏松型的不同， 疏松型 P V C吸收增塑剂速度快 ， 塑化时间短、 颗粒内 部疏松 、粒子直径在 5 01 5 0 t t m，而紧密型 P V C则 相反 ，颗粒 内部 紧密 ，直径 在 5 1 0 0 t t m， 塑化及吸收增塑剂的速度慢。 P V C悬浮树脂的特性如下：( 1 ) P V C是无 色无嗅无味的热塑性热敏性无定形聚合物 ， 平 均分子量在 3 6 8 5 万之间，按平均分子量 由高到低 ， 可以把 P V C分成一型、 二型、 三型 七型； ( 2 ) P V C树脂本身是无毒的， 但是氯乙 烯单体 ( v i n y l C h l o ri d e M o n o m e r ) 却是毒性大的 强致癌物， 因此， P V C树脂是否有毒， 在于其含 有的单体量的多少，国际上普遍认为 P V C树 脂 中 V C M含量低 于 1 P P m的为无毒 P V C树 脂 ， 可用于食品及药品包装 ； ( 3 ) P V C的玻璃化 温度 ( T g ) 为 8 7 ， 熔融温度为 2 1 0 ， 1 0 0 C 下 加热就开始分解 ， 温度 1 3 0 o C 分解迅速， 在达 不到熔融温度就会全部分解掉，因此 ， P V C不 能在没有热稳定剂的条件下加工成型；( 4 )由 于 P V C是典型的无定形聚合物，所以P V C制 品可以是透明度良好的材料； ( 5 ) P V C阻燃， 有 自熄性 ； ( 6 ) P V C在未改性的情况下， 制品的冲 击强度较低 ； ( 7 ) P V C具有良好的耐油脂 ， 耐化 学稳定性 ； ( 8 ) P V C电绝缘性优良。 P V C包装制品配方的要点是 ：( 1 ) P V C包 装制品根据使用要求有软质、 半刚性和硬质之 分 ，一般增 塑剂用 量在 1 0 P H R( P e r h u n d r e d R o s i n ， 按 1 0 0 份重的树脂为基准的其它材料的 维普资讯 2 O O 4 年第 1 4 卷第3 期 塑料包装 2 9 重量份数 )以下或无增塑剂的为硬质 P V C制 品；增塑剂用量在 1 0 4 0 P H R的为半硬质制 品 ，增塑剂用量超过 4 0 P H R的为软质 P V C制 品； ( 2 ) P V C是热敏I生塑料， 配方中一定要有热 稳定剂 ，一般热稳定剂的用量为 5 8 P H R ，过 少， 则热稳定不足， 会产生分解， 太多时， 则 P V C 配方料的熔融温度提高， 不利于熔体的流 l生； ( 3 ) 为了提高 P V C的熔融流动加工性 ， P V C配 方中应当添加加工助剂 ， 最常用的加工助剂是 A C R和 C P E，A C R是一种丙烯酸树脂共聚物 ， 而 C P E是氯化聚乙烯 ，添加量为 3 6 P H R( 总 和) ； ( 4 ) 注意无毒及有毒配方的不同， 对于无 毒 P V C配方，包括树脂和所有助剂均应是无 毒的； ( 5 ) P V C本身是透明性良好的， 如配方透 明料， 则应尽量不使用不透明的固体助剂 ， 而采 用液体助剂， 如： 热稳定剂使用液体有机锡稳定 剂或液体 B a C d Z n 复合稳定剂。 二、 P V C包装用塑料薄膜的配方 ( 一) 普通包装用 P V C薄膜的配方 1 国外推荐的 P V C包装薄膜的生产配方 ( 1 )日本三井 、 东压化学 ( 株) 推荐的 P V C 包装用薄膜压延法配方 表 1 是 日本三井东压化学 ( 株 )推荐的 P V C压延法薄膜的配方。 表 1 日本东压化学 ( 株 )压延法 P V C包装薄膜配方 材料 透明 不透明 不透明 P V C ( V i n y c h l o n 4 0 0 0 M 3 ) 1 0 0 1 0 0 1 0 0 D 0P 3 06 0 2 04 0 3 09 o E S O 23 DHP 1 02 o 液体B a c d Z I l 1 2 O 1 硬酯酸钡镉 0 5 1 1 1 5 螯合剂 0 2 0 5 0 2 0 5 酰胺类润滑剂 0 2 0 5 钛 白粉 2 5 2 3 3 P b o ) s Q 0 5 1 2 P b 0P b s t 0 30 5 P 1 ) s t 0 2 C a C O3 O一5 O 注： V i n y c h l o n 是 日 本三井东压化学生产的P V C 树脂牌号 表 2 是 日本三井东压化学 ( 株) 挤出法包 装用 P V C薄膜配方。 表 2 日本三井东压化学( 株) 挤出法 P V C包装薄膜配方 材料 透明 不透明 P V C ( V i n y c h l o n 4 0 0 0 M ) 1 0 0 1 0 0 DOP 2 54 0 2 54 5 E S O( 环氧大豆油) 3 5 3 5 液体B a c d 复合稳定剂 1 5 2 5 1 0 1 5 硬脂酸钡镉 1 O 1 5 1 5 2 螯合剂( 亚磷酸酯类) 0 2 0 4 0 3 0 4 酰胺类润滑剂 0 3 0 4 0 2 0 4 CP E 1 1 A CR 2 钛白粉 2 5 颜料 适量 ( 2 )德国H a n k e l 公司推荐的 P V C压延法 包装薄膜的配方 德国 H a n k e l 公司的无毒食品用 P V C包装 压延法透明薄膜配方如下 ： S p V c 或 M P V c ( k =5 8 6 2 ) 1 0 0 二正辛基锡稳定剂 1 2 加工助剂 C P E 1 5 抗冲改性剂 MB s 或 A C R 5 1 2 L o x i o l G 1 6 ( 单、 双油酸甘油酯)0 8 1 2 L o x i o l G 7 4或 G 7 8 ( 单、 双油酸甘油酯) O 4O 8 L o x a m i d E B S F ( 酰胺基蜡) O 3 0 6 2 我国材料生产的 P V C包装薄膜的配方 使用国产原料生产的 P V C普通包装薄膜 配方如表 3中。 ( 二) P V C热收缩薄膜配方 P V C热收缩薄膜的配方及生产工艺已经 在 塑料包装 2 0 0 3 年第 2 期中作了详细的介 绍， 在此就不再赘述了。 ( 三) P V C缠绕包装膜的生产配方 缠绕包装膜 ( Wr a p p in g fi l m)又叫自粘膜 ( S e lf a d h e s i v e fi lm) 、 拉伸膜 ( S t r e t c h e d fi lm) 。 生产这种薄膜的原材料性能要求是： ( 1 要有 维普资讯 3 0 塑料包装 2 0 O 4 年第 1 4 卷第 3 期 表 3 使用国产原料生产 P V C普通包装薄 膜的配方 材料 半硬 半硬 软 软 通 硬 质 质 质 质 用 质 P V C ( 悬浮5 7 型) 1 o o 1 o o 1 o o 1 o o 1 o o 1 o o D0 P 2 6 2 5 4 3 41 5 2 5 8 CP E 1 7 2 0 1 7 2 0 _ 液体B a c d 稳定剂 1 5 1 5 1 5 1 5 1 5 E S 0 0 5 0 5 0 5 0 5 _ 4 螯合剂 0 5 0 5 0 5 0 5 1 0 Hs t 0 5 0 5 0 5 0 5 0 5 D A P ( 邻苯二 甲酸二烯 1 5 1 5 _ 丙酯) 硬脂酸钡镉 _ _ 0 5 MBS 4 AC R 12 钙锌高效复合稳定剂 3 聚乙烯蜡 1 5 一 定的强度、 韧性； ( 2 ) 要有足够的粘弹性， 拉 伸包裹后的薄膜 ， 要有足够大的能力并保持足 够长的时间而不发生松驰 ；( 3 ) 单面或双面表 面有一定的粘滞性 ； ( 4 ) 良好的可拉伸性。 为了 使 P V C薄膜具有 良好的粘弹性 ，可以在 P V C 配方中加入一定量的增塑剂、橡胶或润滑剂 ， 以提高 P V C薄膜的粘弹性和可拉伸性 ，提高 表面粘滞性。 P V C缠绕薄膜的生产配方如下 ： ( 1 ) P V C树脂 1 0 0 份重， D O P 增塑剂 1 5 P H R， DB P 5 P HR， AC R 3 9 HP R， 丁腈橡胶 P 8 3 粉 7 P H R， C P E 2 5 P HR， 油酸酰胺 1 2 P H R ， 无毒有机锡稳定剂 2 5 P H R ， 环氧大豆油 5 P 腿 ， 硬脂醇 1 P H R 注 ： 油酸酰胺较大的用量可以使透明 P V C 无毒缠绕表面有一定的粘滞性。 ( 2 ) P V C树脂粉 1 0 0 份重， D OP 1 5 P HR， MB S 5 P HR， C P E 3 P HR， 有机锡无毒稳定剂 2 5 P H R， 硬脂酸甘油酯 1 2 P H R， 环氧大豆油 5 P H R， B a s t 2 P HR ( 3 ) 白色 P V C无毒缠绕包装膜配方 P V C 1 0 0份重 ， DO P 1 5 P H R， 丁腈橡胶粉 P 8 3 8 P H R， 白色色母料适量 ( 按色母料生产厂说 明书) ， 液体 B a 锌复合稳定剂4 P H R， C a s t 3 P HR， 液体石蜡 1 5 P H R ， AC R 3 P H R， C P E 1 5 P 蛐R 。 ( 4 ) 工业 P V C缠绕包装膜配方 P V C树脂粉 1 0 0份重 ， DO P 1 5 P H R， 氯丁橡胶8 P H R， 色母料 适量， 三盐基性硫酸铅 3 5 P 腿 ， 二盐基性亚磷酸铅 1 5 P H R， 环氧大豆油 5 P 腿 ， Hs t 1 2 P H R， 液体石蜡 O 8 1 P H R， AC R 3 P H R， C P E 1 5 P HR。 ( 5 ) 工业 P V C缠绕包装膜配方 P V C树脂粉 1 0 0 份重 ， DOP 1 5 P HR， 丁腈橡胶 P 8 3 粉 5 8 P H R， 油酸酰胺 1 5 2 P H R 三盐 +二盐热稳定剂总计 5 8 P H R， C P E 2 5 P HR， 维普资讯 2 0 O 4 年第 l 4 卷第 3 期 塑料包装 3 1 AC R 1 5 P HR 硬脂酸厂酯0 5 0 8 P H R， 颜色或色母料适当。 ( 四) 其它 P V C包装薄膜的配方 ( 1 ) 抗静电P V C包装薄膜的配方 抗静电和电磁屏蔽用包装 P V C薄膜已经 在电子元件及电器产品包装上愈来愈显示出 重要性。为了使 P V C薄膜具有抗静电积累和 电磁屏蔽的作用，一般是在 P V C配方中添加 抗静电剂和具有导电功能的添加剂 ， 例如 ： 炭 黑、 石墨、 金属粉末等。抗静电P V C薄膜的配 方如下 ： ( 1 ) 添加铝粉的P V C导电性塑料薄膜 基本配方 ： P VC 1 0 0， 三盐十二盐热稳定剂 5 8 P H R， C P E 2 5 P H R， AC R 1 6 5 P HR， 国内润滑剂共计 1 0 2 0 P H R， D OP 5 P HR。 铝粉的添加量 同复合物电阻率的关系如 表 4中。 表 4 铝粉在复合物中的含量及其电阻 ， 率的关系 铝粉含量 ， 5 1 0 l 5 2 0 2 5 3 0 3 5 电阻率，Q 1 01 5 1 0” 1 0 1 0 1 0 0 1 0 一 1 0 锄 配方中加工助剂 C P E或 E V A的加入有利 于导电性能的提高， 增塑剂的增加也有利于导 电性的提高， 例如： 加工助剂为 0 P H R时， 体电 阻为 1 O 屹 Q e m， 若加工助剂为 2 0 P H R， 则体 电阻为 1 O Q c m。 ( 2 ) 炭黑和石墨 P V C抗静电薄膜配方 可以使用同 P V C有 良好相容性 的 E V A 、 C P E 、 磺氯化 P E 、 过氯乙烯树脂为载体树脂 ， 生 产 P V C的炭黑和 或石墨的抗静电母料 ， 然后 再添加入 P V C挤出吹膜或压延膜的粒子中进 行 P V C抗静电包装薄膜的生产。抗静电母料 的成分配比及表面电阻列于表 5中。 表 5 抗静电母料的成分配比及表面电阻 载体树脂 +助剂 导电炉黑 石墨粉 母料表面电阻， Q 1 1 0 2 7 0 o 1 1 5 0 6 0 1 2 0 3 0 1 0 2 1 O 0 o 1 O 7 5 O 7 5 1 0 o 1 1 1 5 0 基础 P V C薄膜配方是 ： P V C ( 悬浮 5 型) 1 0 0 ， 三盐 5 P H R， P B S T 1 P HR， HS T 0 5 P H R ， C P E 2 P HR， ACR 1 5 P H R。 当炭黑和 或石墨抗静电母料添加 1 5 P H R 时 ，挤出吹膜法 P V C包装用膜有良好的抗静 电和电磁屏蔽作用。 ( 3 )使用表面活性剂型抗静电剂的 P V C 抗静电薄膜配方 。 在上述 P V C塑料薄膜配方中添加阳离子 型季胺盐抗静电剂 ， 例如： S N， I MC a 等 ， 阴离 子型磺酸盐； 如： D P E， N P等 ； 非离子型抗静电 剂 ， 如，D B O， H P T 、H Z一1 等 ， 添加量为 1 1 5 P H R即有良好抗静电效果。 三、 P V C包装用中空容器的配方 P V C塑料中空容器有以下生产方法 ： 挤吹 和注吹、 挤拉吹和注拉吹工艺 ， 最近还开发一 种叫 P V C片材真空热吸塑或压空热模塑的生 产中空容器的方法。无论哪种方法， P V C中空 容器生产过程中都要求 P V C配 料有良好的 延伸性和适度的垂伸度 ， 此外，口模处温度不 能太高， 口模温度过高 ， 熔体流动速度过快 ， 造 成垂伸度过大 ，使瓶体二端过厚 ，而中间过 薄。 维普资讯 3 2 塑料包装 2 0 0 4 年第 1 4 卷第 3 期 表 6 是硬质 P V C挤吹瓶的生产配方 、工 艺条件。 表 6 硬质 P V C挤吹瓶的生产配方、 工艺条件 材料及工艺条件 1 2 3 4 r , v c ( 日本产$ 1 0 0 1 ) 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 M B S ( 日 本产B 1 1 或B T A) 1 5 1 5 1 5 1 5 DOP 1 0 1 0 1 0 1 0 B a s t 1 0 5 2 C d s t 0 3 5 0 5 Z n s t 0 1 1 E S 0 3 2 有机锡8 8 3 1 2 5 3 5 4 啾合剂 1 亚磷酸苯二异辛酯 0 5 0 5 C 1 6 C 1 8 醇 1 1 挤吹工艺条件 ， 机筒温度 ， 进料段 1 5 3 1 3 9 1 4 5 1 5 0 压缩段 1 7 8 1 7 4 1 7 0 1 7 5 均化段 1 7 8 1 8 0 1 8 3 1 8 0 连接器 1 7 0 1 6 0 1 6 0 1 6 5 机头 2 0 0 1 9 4 2 0 0 1 9 5 ( 上接第 1 9页) 倍 ， 对 C O 的阻透性提高 7 倍 ， 对水汽的阻透 性提高 8 倍， 耐紫外线能力也有较大提高。该 纳米涂层不仅透明度高 ， 涂层不易龟裂 ， 而且 耐酸碱性能好。 这几家公司正在合作开发工业 化生产设备， 并计划首先向东南亚市场推广。 6 其他涂层改性技术 据不完全报道 ，意大利的 S i p a 公司开发 了一种环氧聚氨酯外涂层 P E T瓶。该工艺选 用美国 P P G公司的环氧聚氨酯阻透涂料 ，形 成光亮的耐磨性、耐划伤阻透涂层。瑞士 I n s ta n t 表面技术公司开发了一种可在大气压下 等离子涂覆技术，使阻透层沉积于P E T 瓶内 壁。 据称 ， 该技术无需昂贵的设备