包装材料成型与制备技术-2014

包装材料成型与制备技术,袁志庆 2014-05-10,1.课程简介: 本课程是研究包装材料制备和成型技术与工艺的一门应用学科，是包装工程专业核心课程。通过该课程的教学，了解包装材料（尤其是现代先进功能包装材料）常用成型与制备技术，熟悉常用包装材料制备方法和工艺，熟悉包装材料性能特点与成型工艺的选择要领，了解各种包装材料的成型工艺和制备技术对包装材料应用性能的影响；掌握各种包装材料的成型与制备技术基础理论知识；初步具备包装材料的制备、改性和研发能力，为今后进一步学习包装专业课程或从事包装材料研究、开发、管理等相关领域工作打下基础。2.先修课程: 包装材料学、高分子物理与化学、大学化学、物理化学等。,第0章 绪论,3.本课程与包装材料学课程之间的关系： 包装材料学课程侧重于讲授包装材料组成、结构、性能及应用之间的理论关系；而本课程则侧重于讲解各类包装材料的成型与制备技术，尤其侧重于讲解现代先进包装材料的成型与制备技术，是更接近于实际生产和应用的一门技术类课程。4.主要学习内容: 普通纸、超疏水纸、防潮纸、抗菌纸、防伪纸、防油纸、防锈纸、金属化纸、合成纸等纸包装材料成型与制备技术；保鲜膜、收缩膜、镭射膜、水溶性膜、高阻隔性包装膜、防电磁辐射导电高分子膜、生物降解膜、智能包装膜等高分子包装材料成型与制备技术；马口铁、铝质包装材料、镀锌薄钢板、镀铬薄钢板等金属包装材料成型与制备技术；复合包装材料及特种包装材料成型与制备技术。,第0章 绪论,5.学习要求:认真听讲、认真做笔记、认真思考、积极参与课堂讨论、课后及时阅读相关参考资料并巩固课堂讲授结果。6. 参考资料:1 胡开堂，平青伟 等 著， 张美云 编. 加工纸与特种纸（第3版）（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）. 中国轻工业出版社，2010.12 谭国民主编. 特种纸制备方法. 化学工业出版社，2005.33 周祥兴、任显诚 编著. 塑料包装制造技术. 化学工业出版社，2004.14 曹茂盛编著. 材料合成与制备方法（普通高等教育“十一五”国家级规划教材）. 哈尔滨工业大学出版社，2008.125 许春香 著. 材料制备新技术. 化学工业出版社，2010.9,第0章 绪论,1.原料：植物纤维（木材、芦苇、秸秆、稻草、废旧纸制品）；松香、石蜡、琼香等胶；碳酸钙、钛白粉、氧化锌、滑石粉、硫酸钡等填料；颜料、燃料等。2.成型原理: 将纤维原料通过合适工艺或技术均匀紧密地粘合或结合在一起形成一定厚度的材料；通过添加适当的助剂、填料并配合特定的辅助工艺，可以改善其各种应用性能如透气性、抗张强度、防水防潮性、适印性等。3.工艺与技术 备料；制浆（化学、机械、机械与化学相结合）；打浆；浆料稀释；筛选；加填；施胶；抄纸（网部沉积、压榨脱水、干燥、压光、卷取、存放、复卷、分切、包装入库）。详细内容见不同版本的“包装材料学”（刘喜生编、骆光林编，等）,第1章 纸包装材料成型与制备技术-普通纸,第1章 纸包装材料成型与制备技术-普通纸,用相机拍摄的不同纸图片：,第1章 纸包装材料成型与制备技术-普通纸,用扫描电子显微镜观察的纸表面图片：,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,1.超疏水纸的概念：其表面与水接触角大于150、滚动角小于5。2.接触角的概念:,3,3.滚动角的概念:,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,.超疏水纸的感性认识： 视频1 视频2.思考个问题: （）你以前有没有见过超疏水纸包装材料？（）超疏水纸应用于包装上有什么优势？（）纸产生超疏水性的原因是什么？,亲水（接触角小于）、疏水（接触角大于、小于）、超疏水（接触角大于）示意图。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,荷叶效应,图注：(a)荷叶; (b)荷叶表面水滴;(c)荷叶表面自清洁图;(d)荷叶表面扫描电镜侧视图;(e)荷叶表面扫描电镜俯视图;(f)荷叶表面单个乳突电镜测试图。Barthlott W., Neinhuis C. Planta，1997，202: 1-8; Feng X, Jiang L. Adv. Mater. 2006, 18：30633078.,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,荷叶表面自清洁机理,图2 荷叶表面自清洁机理：(a)普通表面;(b)超疏水表面。,Barthlott W., Neinhuis C. Planta，1997， 202: 1-8. Yuan Z, et al. Sci. Technol. Adv. Mater, 2008,9: 045007（5pp） ,图注：(a)普通表面;(b)超疏水表面。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,花瓣效应,图注：(a,b)玫瑰花瓣的扫描电镜图，(c)玫瑰花瓣表面的水滴接触角测试图，(d)将花瓣翻转过来的水滴接触角测试图。 Feng L，Jiang L， et al. Langmuir, 2008, 24: 4114-4119.,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,蝴蝶效应,图注： (a)蝴蝶翅膀照片，(b)蝴蝶翅膀表面水滴接触角测试。 Zheng Y, Gao X， Jiang L. Soft Matter, 2007, 3: 178182.,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,蝴蝶效应,图注: (a，)扫描电镜图,(，)原子力显微镜图。 Zheng Y, Gao X， Jiang L. Soft Matter, 2007, 3: 178182.,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,高负载力水黾腿,图注： (a) 水黾站立于水面的照片, (b) 水黾腿表面的扫描电镜图。(b)中的插图是单根刚毛上纳米级的沟槽。 Gao X, Jiang L. Nature, 2004, 432(7013): 36.,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,纳米比沙漠甲壳虫收集水雾,Zhai L, et al. Nano Letters, 2006, 6: 1213-1217,纳米比沙漠甲壳虫照片。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,人厌槐叶萍 (Salvinia Paradox ),图注： 人厌槐叶萍表面微观结构及其上面水滴照片 Barthlott W, et al. Adv.Mater.2010, 22: 23252328 ,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,蝉翼,图注： 蝉翼表面微观结构图。 Sun T, Feng L, et al. Acc. Chem. Res. 2005, 38: 644-652,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,蚊子腿,图注： (a,b)蚊子腿表面扫描电镜图,(c)蚊子腿表面接触角测试图(153) Wu C W, et al. PHYSICAL REVIEW E, 2007, 76: 017301,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,产生超疏水性的原因及背景：,产生超疏水性基本条件：（）表面由具有一定粗糙度的微米、纳米二元结构组成或微米亚微米纳米三元结构组成。（）微纳结构表面覆盖有低表面能物质，或形成微纳结构的材料就是低表面能材料。以上两条均须满足才能获得超疏水性，单纯的降低表面能是不可能获得超疏水性的。根据上述两个基本条件，提出了两条制备超疏水表面的途径：（）用低表面能物质修饰粗糙的表面。（）在低表面能或本征疏水的物质表面制备粗糙的微纳结构。掌握了上述两个基本条件和途径之后，便可思考如何在纸或纸板上制备超疏水表面了。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：根据下图思考个问题：直接用低表面能物质修饰或涂布纸表面能否获得超疏水性？,普通纸表面扫描电子显微镜图,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：纳米层层沉积自组装技术制备超疏水纸（本课题组开发成功）原理：将纳米颗粒沉积到纸的纤维表面形成微纳二元结构，再用低表面能物质修饰。,具体制备步骤如下： （1）构建粘附层（目的是增强纸与超疏水层的结合力）：首先将纸浸泡在PAH（poly(allylamine hydrochloride)，分子量为70000 g/mol）阳离子溶液（浓度为10-2 mol/L，pH控制在4.0）中自组装15min，清洗5min后烘干，然后在SPS（Poly(sodium 4-styrenesulfonate)，分子量为70000 g/mol）阴离子溶液（浓度为10-2 mol/L，pH控制在4.0）中自组装15min，清洗烘干后重复上述步骤5次，便得到自组装粘附层。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：纳米层层沉积自组装技术制备超疏水纸,（2）构建主体层：在本部分工艺中的自组装工艺与粘附层基本相同，但配方有所调整，PAH仍然用来形成阳离子溶液（浓度为10-2 mol/L，pH控制在7.5），尺寸为50纳米和20纳米的SiO2溶液被用做阴离子溶液（浓度均为0.03wt%），纸在阳离子和阴离子溶液中沉积自组装的次数为30次。（3）构建表面层：PAH用来形成阳离子溶液（浓度为10-2 mol/L，pH控制在7.5），尺寸为20纳米的SiO2溶液被用做阴离子溶液（浓度为0.03wt%），纸在阳离子和阴离子溶液中沉积自组装的次数为3-5次，然后将按照上述步骤自组装后的纸浸泡在浓度为0.5-1.5%的硅烷溶液中自组装30min，在常温下烘干便得到了超疏水纸。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：纳米层层沉积自组装技术制备超疏水纸（东莞市中小企业技术创新基金研究成果）,思考和讨论：纳米SiO2的尺寸大小对于制备工艺及结果有何影响？为什么要组装那么多次？硅烷溶液起什么作用？为什么用硅烷溶液？为什么要阴离子和阳离子溶液交替使用？,产品接触角测试图,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：纳米碳酸钙沉积技术制备超疏水木纹纸（本课题组开发，广东省部产学研重大项目研究成果）,步骤：（1）用吹风机等设备将纸表面的灰尘等污染物吹干净； （2）将一定量的硬脂酸和石蜡溶解在无水乙醇中； （3）将40nm CaCO3和100nm CaCO3 超声分散后缓慢加入溶有硬脂酸和石蜡的溶液中并充分搅拌形成纳米CaCO3的溶液； （4）将纸在纳米CaCO3的溶液中浸泡10-20分钟； （5）在60-100烘干10-30分钟便可得到超疏水纸。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：纳米碳酸钙沉积技术制备超疏水木纹纸（本课题组开发，广东省部产学研重大项目研究成果）,产品照片,产品接触角测试图,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：纳米碳酸钙沉积技术制备超疏水木纹纸（本课题组开发）,产品扫描电子显微镜照片,思考：该方法与纳米层层沉积自组装的区别在哪里？,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：微相分离法制备超疏水纸（本课题组开发）,工艺流程图,首先准确称取0.11克石蜡并将石蜡加入到50mL无水乙醇中，将石蜡的乙醇溶液加热到50并搅拌30分钟使石蜡完全溶解。再将05mL去离子水以1mLs-1的速度加入到石蜡溶液中并快速搅拌2分钟，然后将未加工的原纸在石蜡溶液中浸渍5分钟后取出，在室温大气环境中（温度为25，相对湿度小于30%）自然干燥48小时，便得到超疏水纸。,具体步骤,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：微相分离法制备超疏水纸（本课题组开发）,原纸扫描电镜图,超疏水纸扫描电镜图,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：微相分离法制备超疏水纸（本课题组开发）,水滴和墨水在产品表面的照片,思考：去离子水在本技术中的作用是什么？,第1章 纸包装材料成型与制备技术-超疏水纸,超疏水纸的制备：硅胶法制备超疏水纸（华中师范大学专利技术）,思考：该法的特点是什么？该技术的原理是什么？,第1章 纸包装材料成型与制备技术-防潮纸,思考以下问题：潮湿对纸有何影响？纸受潮后对包装产品会产生什么影响？纸受潮的原因是什么？防潮纸与超疏水纸相比，它们的性能特点有何不同？其应用领域有何不同？超疏水纸能否取代防潮纸？防潮纸能否取代超疏水纸？如何使纸或纸板（包括蜂窝纸板和瓦楞纸板）具备防潮能力？,第1章 纸包装材料成型与制备技术-防潮纸,问题解答：潮湿对纸的影响：使纸的尺寸发生变化，影响纸板（纸箱）的开槽、下料等工艺，影响纸板（纸箱）的印刷，影响成型后纸箱的抗压强度、戳穿强度等性能。纸受潮后对包装产品的影响：易使包装产品发霉、长虫、生锈、溶解、结块等。纸受潮的原因：纸纤维表面含有大量的羟基、羧基等亲水基团，这些基团曝露在外面会吸收空气中的水蒸气甚至发生反应；纸是一种多孔性材料，空气中的水蒸气容易透过纸的细孔到达包装内。防潮纸与超疏水纸相比，它们的性能特点有何不同？其应用领域有何不同？防潮纸针对的主要是水蒸气，超疏水纸针对的是水，防潮纸既可以防潮也可以防水，但没有自清洁等功能；而超疏水纸可以防水但不一定能防潮，但却有极其优异的自清洁等功能。因而应用领域不同。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-防潮纸,问题解答：超疏水纸能否取代防潮纸？不能取代，其功能各不相同。防潮纸能否取代超疏水纸？不能。如何使纸或纸板（包括蜂窝纸板和瓦楞纸板）具备防潮能力？在纸表面覆盖一层致密的材料，该材料可以是高分子涂料，也可以是金属材料。防潮纸的制备技术与方法：可以采用与金属材料复合等方法获得防潮性。可以采用与高分子薄膜复合的方法获得防潮性。可以采用喷、涂、浸等方法在纸表面获得一层防潮层。,第1章 纸包装材料成型与制备技术-防潮纸,典型防潮纸制备技术：,第1章 纸包装材料成型与制备技术-抗菌纸,超疏水薄膜的制备,超疏水薄膜的制备,超疏水薄膜的制备,超疏水薄膜的制备,镭射膜的制备,镭射膜的制备,镭射膜的制备,镭射膜的制备,镭射膜一般采用计算机点阵光刻技术、3D真彩色全息技术、多重与动态成像技术等。经模压把具有彩虹动态、三维立体效果的全息图像转移到PET、BOPP、PVC或带涂层的基材上，然后利用复合、烫印、转移等方式使商品包装表面获得某种激光镭射效果。 镭射包装是包装行业中的一个细分行业，取得了快速的发展，与包装行业内的其他产品相比，镭射包装材料不仅具有新颖、亮丽的外观效果，同时还具有高技术防伪功能，被称为世界包装印刷业中最前沿的技术产品。镭射材料的应用领域已经非常广泛，在食品、药品、日化用品、烟酒、服装、礼品包装以及装饰材料等行业都得到较快的推广。 从产品成分构成上划分，镭射薄膜产品可以大致分为OPP镭射膜、PET镭射膜和PVC镭射膜三种。,镭射膜的制备,从工艺技术水平上看，应用于商标印刷领域的防伪镭射膜产品属于该行业中的高端产品，其生产过程涉及镭射防伪制版、膜压、涂布、转移等多个技术环节，产品具有较高的附加值。还广泛应用在食品包装、日用品包装，比如月饼盒、牙膏盒等，而这些领域对镭射技术的运用会越来越多。 从生产厂家上看，目前国内能生产镭射薄膜的厂家有一百多家，但除几家大企业外，普遍表现出生产规模偏小、技术单一、抗风险能力较差的劣势。台湾厂商凭借台湾对这一技术的长期掌握以及配套产业的发展，成为了这一行业的先行者，垄断了早期国内的高端镭射薄膜市场，其中台湾中丰田光电科技有限公司、台湾光群科技有限公司、友图全像（上海）激光材料公司的市场地位处于绝对优势。一些大企业在引进学习国外技术的基础上，根据国内下游企业的差异化需求进行技术改造和技术创新，取得了快速发展和提高，生产规模和技术水平排名靠前的企业包括山东北方九星科技股份有限公司、广东东南薄膜科技股份有限公司、苏州苏大维格数码有限公司等。,镭射膜的制备,镭射膜主要特点有三个方面： 1）防伪性能强，美观，绿色，环保；2）耐油墨侵蚀，阻隔水汽，二氧化碳等能力高；3）镭射膜具有烟用高光泽,全息层赋予膜更好的抗静电，防粘连性与上机适应性高。,镭射膜的制备,1.制镭射模压版 制镭射模压版是镭射膜的核心生产环节。可以说，镭射模压版的铸造水准决定了镭射膜 的生产质量。铸造镭射模压版与印刷工艺中的制版完全不同，要求也不一样。镭射模压版采 用特殊金属薄片经专门电铸而成， 版材兼具较强的硬度和柔韧性区域报道， 在高温烘烤下不 能变形，并且在放大镜下观察也不能看到版面有任何微小的缺陷。所以，镭射模压版的铸造 质量要求非常苛刻，版材也非常昂贵，一个高强度的进口原装镭射模压版价值百万元以上。 镭射模压版的使用也需要十分小心裁员，在擦版、维护时不能有任何微小的碰撞，不能有油 污、水点溅到镭射模压版上；否则就会导致产品报废。,镭射膜的制备,2.涂布 一般镭射膜价格有两种材质，一种是 OPP，一种是 PET，前者可以直接在其上压镭射图文 票证印刷，后者不行。如果要在 PET 基膜上压镭射图文，就要先在 PET 基膜上涂布非常薄 的专用涂料， 然后再压镭射图文。 涂布专用涂料时既要保证合适的黏度， 又要掌握好涂布量。 涂布过程应全部在密封、无尘、恒温、恒湿的环境中进行。,镭射膜的制备,3.压镭射图文 压镭射图文的原理是在高温下将镭射模压版直接压在薄膜基材或专用涂料上， 形成高低 不平、大小不一的光折射点检测系统及仪器，光照后，不同波长光线的漫反射会使镭射膜呈 现彩虹光芒。 方正力三个要素。如果这三个要素控制不够精确， 就会产生严重的色差、黑斑、白斑、水纹、褶皱、云彩花、麻点、镭射图文和光柱变形以及 张力不稳定等质量缺陷， 这些缺陷会给将来的印刷带来麻烦， 甚至会使镭射膜无法投入印刷 生产中。,镭射膜的制备,4.真空喷镀 完成压镭射图文，如果要实现金属效果就还需要在压好的镭射图文上喷镀一层金 属箔， 这里主要是采用真空镀铝机将不同的金属丝通过强电流在真空容器中雾化， 覆盖在压 好的镭射膜上。喷镀环节可以镀铝、镀铬、镀镍、镀铜、镀铁等，可以镀出哑光素面、亮光 镜面等效果。真空喷镀效果由所采用的金属材料而定。,镭射膜的制备,镭射膜制造完成后就可以直接在其上印刷图文了排版，但是为了更好地展现镭射的光彩，一般会将镭射膜上的镭射图文转移到纸张上，形成镭射转移纸再印刷。 镭射图文的转移过程非常复杂，对于经过真空喷镀的镭射膜一般使用剥离转移的方法。实现过程为一边在纸面上涂布转移胶，一边压合金属箔和镭射图文富士施乐，使其转移到纸面上，然后再在金属箔表面涂布保护层，防止擦花，再烘干使整个转移过程完成。 转移过程要注意三点：一是涂布的转移胶必须有良好的韧性和初黏力，固化后与剥离层能紧密结合，还要确保转移胶无毒、无异味、无重金属残留；二是转移剥离要彻底、干净，防止掉铝及转移不良；三是保证复合压力大小适中，既要保证贴合牢固又不能损坏纸面。,镭射转移膜的制备,载 体：PET薄膜（16u 19u ） 保护层：具备分离效果及决定转移膜 后加工性能 成像层：具备模压镭射图案功能及起 增强与铝层的密着性作用铝 层：使镭射转移膜具备强烈金属光泽,结构： 载 体：PET薄膜（16u 19u ）。 保护层：具备分离效果及决定转移膜后加工性能。 成像层：具备模压镭射图案功能及起增强与铝层的密着性作用。 铝 层：使镭射转移膜具备强烈金属光泽。 生产流程： PET薄膜 涂布保护层（具备分离效果） 涂布成像层 激光全息压纹 真空镀铝,镭射转移膜的制备,载 体：PET薄膜（16u 19u ） 保护层：具备分离效果及决定转移膜 后加工性能 成像层：具备模压镭射图案功能及起 增强与铝层的密着性作用铝 层：使镭射转移膜具备强烈金属光泽,涂布成像层（具备分离效果） 镭射转移膜的生产目前主要有两种技术：一种是在PET膜上涂布两层不同功能涂料后，才进行激光全息压纹工序；一种是后期才发展起来的只需涂布一层功能涂料，便可进行激光全息压纹工序，但涂层的性能同样达到转移膜的技术要求，由于工序减少后生产成本降低，现在大部分生产镭射转移膜厂家都采用第二种生产工艺。 目前镭射转移膜生产技术仍以有版缝的模压效果为主，但从2007年下半年开始，随着无版缝模压技术的推出，市场上亦开始出现了无缝镭射转移膜产品，但由于技术仍处于开发期，要取代有版缝镭射转移膜仍需较长的一段时间。,镭射转移膜的制备,载 体：PET薄膜（16u 19u ） 保护层：具备分离效果及决定转移膜 后加工性能 成像层：具备模压镭射图案功能及起 增强与铝层的密着性作用铝 层：使镭射转移膜具备强烈金属光泽,镭射转移膜的生产设备： 生产镭射转移膜的主要设备包括：高精密涂布机、真空镀铝机、激光全息压纹机（及配套电铸设备）、分切机。其工艺流程及设备似乎很简单，但要生产出好的镭射转移膜产品，就非普通设备所能做到的。普通国产设备所生产出来的镭射转移膜，表现出许多问题：如膜面不平整，涂层不均匀造成客户使用时转移不彻底；全息图案亮度不均匀；镀铝层不均匀，光泽发黄发暗；甚至有的还出现异味，载体膜可重复利用率低等。,镭射转移膜的制备,载 体：PET薄膜（16u 19u ） 保护层：具备分离效果及决定转移膜 后加工性能 成像层：具备模压镭射图案功能及起 增强与铝层的密着性作用铝 层：使镭射转移膜具备强烈金属光泽,镭射转移膜的原材料要求及特征 1、基膜PET聚酯薄膜： 生产镭射转移膜的基膜与普通用于电化铝和镀铝复合膜生产的基膜不同，由于镭射转移膜的外观及性能的特殊性,故要求基膜具备拉伸强度高，热稳定性好，收缩率低，雾度低，透明度好，表面平整光洁，光泽度高，剥离性好等的特性，否则会影响到转移膜的使用效果(如起皱，可重复利用率低等)。目前国内较好的转移基膜生产厂商只有少数几家能达到要求。,镭射转移膜的制备,载 体：PET薄膜（16u 19u ） 保护层：具备分离效果及决定转移膜 后加工性能 成像层：具备模压镭射图案功能及起 增强与铝层的密着性作用铝 层：使镭射转移膜具备强烈金属光泽,2、成像层(只需涂布一次的工艺) 由于只需涂布一次，故这一功能涂料层必须要满足以下镭射转移膜的特性要求：适合快速分离的要求剥离性好；适合激光全息压纹的要求可塑性强；涂料层的耐温性好150；涂料层的耐磨性好；涂料层的韧性好耐折及不出现龟裂现象；涂料层的表面效果适合油墨印刷；涂料层与铝层的密着性好（附着力好）；涂层必须符合国家VOCS环保要求。 综合以上性能要求，目前能满足的涂料树脂以进口的为主。,镭射转移膜的制备,载 体：PET薄膜（16u 19u ） 保护层：具备分离效果及决定转移膜 后加工性能 成像层：具备模压镭射图案功能及起 增强与铝层的密着性作用铝 层：使镭射转移膜具备强烈金属光泽,五、镭射转移膜的质量要求1、在产品的外观质量方面： A镭射转移膜面必须平整，不允许有暴筋状的变形皱痕； B全息版面图案清晰，不允许有较多的小黑点或亮点； C膜面的亮度（光泽度）必须接近，批次之间亮度应保持在90%94%之间； D镀铝层均匀性好，不能有镀空线或因铝层不均匀造成的发黄发暗情况。2、在产品的涂层性能方面： A涂层剥离力要小，否则易产生点状转移不清而残留的现象；B涂层的表面耐磨性好，避免转移后表面易被损伤；C涂层的韧性好，转移后表面有龟裂现象及避免印刷后有暴色问题；D涂层的表面印刷适性好，表面张力必须36达因；（大部分厂家在转移后会再涂布一层水性清漆，保证表面印刷性能稳定。） E涂层与铝层附着力要好，否则印刷时会有脱铝的现象； F原材料必须符合国家VOCS环保要求。,镭射转移涂料,BL-8-S-D型转移镭射镀铝涂料： 1、涂布车间环境最好达到如下条件：25左右，相对湿度60%； 2、辊筒涂布: 涂布干量控制在0.8-1.1g/m2左右； 3、烘干温度: 70120,约78秒，具体根据烘箱结构与车速而定； 4、稀释剂用醋酸乙酯或酮类溶剂。如果挥发过快，可添加适量丁酯； 5、稀释比例10-20%，具体根据机速、网纹辊、干量要求等而定； 6、硬压温度140-160度。 BL-LS-F型转移镭射镀铝涂料、BL型转移镀铝涂料、BL-8-S型转移镀铝涂料、BL-8-Mn型转移镀铝结合层涂料、 CW-3型镀铝纸面涂料等。,真空镀铝,真空蒸镀原理将卷筒状的待镀薄膜基材装在真空蒸镀机的放卷站上，将薄膜穿过冷却辊（蒸镀辊）卷绕在收卷站上，用真空泵抽真空，使蒸镀室中的真空度达到4104mba以上，加热蒸发舟使高纯度的铝丝在13001400的温度下融化并蒸发成气态铝。启动薄膜卷绕系统，当薄膜运行速度达到一定数值后，打开挡板使气态铝微粒在移动的薄膜基材表面沉积、冷却即形成一层连续而光亮的金属铝层。通过控制金属铝的蒸发速度、基材薄膜的移动速度以及蒸镀室内的真空度等来控制镀铝层的厚度，一般镀铝层厚度在250500 。,真空镀铝,镀膜基材由于真空蒸镀工艺的特殊性，它对被镀薄膜基材有以下几点要求：1、耐热性好，基材必须能耐受蒸发源的辐射热和蒸发物的冷凝潜热。2、从薄膜基材上产生的挥发性物质要少；对吸湿性大的基材，在蒸镀前要进行干燥处理。3、基材应具有一定的强度。4、对蒸镀层的粘接性良好；对于PP、PE等非极性材料，蒸镀前应进行表面处理、以提高镀层的附着牢度。常用的镀铝基材有：BOPET、BOPA、BOPP、CPP、PE、PVC等塑料薄膜和纸张类。塑料薄膜基材中BOPET、BOPA、BOPP三种基材生产的镀铝薄膜，具有极好的光泽和附着力，是性能优良的镀铝薄膜，大量用作包装材料和烫金材料。镀铝PE薄膜的光泽度较差，但成本较低，使用也较广。以纸基材形成的镀铝纸，比铝箔/纸的复合材料更薄而价廉；其加工性能好，印刷中不易产生卷曲，不留下折痕等，主要用作香烟、食品等内包装材料以及商标材料等。,真空镀铝,各种基材镀铝前后的水蒸汽透过率变化情况,真空镀铝,镀铝薄膜生产工艺流程：基材放卷抽真空加热蒸发舟送铝丝蒸镀冷却测厚展平收卷,蒸镀设备：现在市场上用于塑料薄膜的真空镀铝设备主要有缠绕式和悬浮式两种类型，但无论是缠绕式还是悬浮式，一般都是由真空系统、蒸发系统、薄膜卷绕系统、冷却系统、控制系统等主要部分组成。真空系统是由机械泵、罗茨泵、扩散泵组成，抽真空过程分为三级，先是由机械泵进行初抽，达到一定真空度后罗茨泵工作，当真空室内的达到一定的真空度（102mbar）扩散泵才打开，由扩散泵来进一步提高并维持真空室内的高真空度（104mbar）以满足蒸镀生产的需要。蒸发系统由蒸发舟夹座（电极）、蒸发舟变压器、蒸发舟、铝线盘支架、铝线输送电机等组成。蒸镀时蒸发舟被固定在夹座上进行加热，正常生产时蒸发舟的温度在13001400，高纯度的铝线由输送电机将其连续送到蒸发舟上并被气化。,真空镀铝,薄膜卷绕系统主要由放卷部、收卷部、展平辊等部件组成，它的作用是按照一定的速度和张力将基材薄膜输送到蒸镀区进行蒸镀后，再将镀有铝层的薄膜收卷成筒状卷膜。通过控制薄膜卷绕的速度、张力、以及展平辊的角度等工艺参数，可以避免产生皱纹而得到收卷整齐的膜卷。冷却系统主要由冷井、冷却液、冷却辊等部件组成，主要作用是提供薄膜蒸镀时（或蒸镀后）所需要的冷却温度（2015），以防止薄膜受热变形。冷却系统所使用的冷却液为水/乙二醇混合物或盐水混合物，蒸镀时由冷井将冷却液冷却至所需要的温度，通过管道输送至冷却辊内，再由冷却辊对镀铝后的薄膜进行冷却。,真空镀铝,控制系统包括张力控制、速度控制、蒸发量控制、铝层厚度控制等子系统组成，在蒸镀生产过程通过控制系统可以对薄膜的张力、运行速度、蒸发舟的状态和蒸发量、镀铝层的厚度等进行自动调整和控制。 真空镀铝常见质量问题及解决方法如下： 1、薄膜表面出现褐色条纹原因：真空度低解决方法：清洁真空室内的送铝、蒸镀装置、冷却系统、放卷、卷取装置及导辊；检查抽真空系统；降低环境湿度。薄膜释放气体。解决方法：薄膜预干燥；延长抽真空时间。喷铝过多。解决方法：提高车速；降低蒸发舟电流；降低送铝速度。蒸发舟内有杂质。解决方法：清洁蒸发舟及热屏蔽板。,真空镀铝,蒸发舟老化。解决方法：更换蒸发舟。2、镀铝时薄膜出现孔洞原因：蒸发舟内铝料太满。解决方法：降低送铝速度；提高蒸发舟电流。真空室内蒸发舟之间出现短路。解决方法：排除短路。真空室内杂质飞溅解决方法：清洁真空室内壁、送铝蒸镀装置、冷却转鼓、放卷、卷取装置及各导辊。3、镀铝时薄膜出现拉伸现象原因：基材张力太大。解决方法：调节放卷、卷取张力控制系统，适当减少张力。冷却系统工作失常。解决方法：检查冷却系统，并排除故障。蒸发舟温度太高。解决方法：降低蒸发舟加热电流；提高车速。,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射膜特点: 高阻隔性 透明性 非常薄 隔热 防暴 安全,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射膜在包装上的应用: 高阻隔包装袋 玻璃包装防爆贴膜 纸塑复合材料主要品种: 磁控溅射PET膜 磁控溅射PP膜,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜原理: 电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉积在基片上成膜。二次电子在加速飞向基片的过程中受到磁场洛仑磁力的影响，被束缚在靠近靶面的等离子体区域内，该区域内等离子体密度很高，二次电子在磁场的作用下围绕靶面作圆周运动，该电子的运动路径很长，在运动过程中不断的与氩原子发生碰撞电离出大量的氩离子轰击靶材，经过多次碰撞后电子的能量逐渐降低，摆脱磁力线的束缚，远离靶材，最终沉积在基片上。磁控溅射就是以磁场束缚和延长电子的运动路径，改变电子的运动方向，提高工作气体的电离率和有效利用电子的能量。电子的归宿不仅仅是基片，真空室内壁及靶源阳极也是电子归宿。但一般基片与真空室及阳极在同一电势。磁场与电场的交互作用（ E X B drift）使单个电子轨迹呈三维螺旋状，而不是仅仅在靶面圆周运动。至于靶面圆周型的溅射轮廓，那是靶源磁场磁力线呈圆周形状形状。磁力线分布方向不同会对成膜有很大关系。,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,磁控溅射镀膜技术,水溶性膜及制备技术,简介: 水溶性塑料薄膜是一种经特殊工艺处理加工、可通过自然因素（H2O）迅速降解的新型环保包装材料，它可通过自然因素（H2O）作用，迅速自行变性、分解、降解为低分子化合物，并有改良土地的作用。因此它属于是一种新型的环保包装材料。,水溶性膜及制备技术,（1）水溶性：冷水可溶。水溶速度可设计选择，无毒无污染。 （2）防静电性 ：水溶性薄膜是一种防静电薄膜，与其它塑料薄膜不同，具有良好的防静电性。在使用水溶性薄膜包装产品过程中，不会因为静电而引起其可塑性降低及静电附尘性能。 （3）热封性：水溶性包装薄膜具有良好的热封性，适合于电阻热封及高频热封，热封强度与温度、湿度、压力、时间等条件有关，一般大于200g/cm2 。,水溶性膜及制备技术,（4）水分及气体透过率：水溶性薄膜对水分及氨气具有较强的透过性，但对氧气、氮气、氢气及二氧化碳气体等具有良好的阻隔性。这些特点，使其可以完好保持被包装产品的成份及原有气味。 （5）力学性能：弹性模量2500-400kg/cm2，抗拉强度400200kg/cm2，撕裂力20050kg/cm2，延伸率150220%。 （6）耐油性及耐化学药品性 ：水溶性包装薄膜具有良好的耐油性、耐有机溶剂等，但强碱、强酸、氯自由基等可与PVA发生化学反应。,水溶性膜及制备技术,水溶性膜及制备技术,质量指标,1.水溶性,2.外观质量,3.机械强度,质量稳定的水溶膜存放日期可以在1-2年以上(在不受潮的情况下)。而质量差的存放1-2个月后, 很多化学成分将从膜里 析出来,出现很多白色的粉尘。严重的成卷薄膜会发黑变色,4.存放时间,冷水溶膜要求在4以上水均能溶解，溶得越快越好。 溶解后的存留残渣越少越好，水质越清越好,收卷越平整越好，外表面不能有明显的凹凸及皱纹 。卷膜的两个端面越平整越好，要求2mm以内。 膜的表面不能有气泡、穿孔、夹渣、黑点等缺陷.,抗拉强度要求在25Mpa以上，太小容易拉断。断裂伸长率要求在180%以上，少于则不柔软。直角撕裂抗力要求在80KN/m左右，否则断裂时很脆.,水溶性膜及制备技术,相关专利,（1）日本合成化学工业株式会社（申请号/专利号： 200580050163） 本发明涉及一种水溶性膜，其为包含聚乙烯醇树脂（）的聚乙烯醇膜，其中该水溶性膜在20水中的溶解时间按膜厚度76换算为60秒以下，膜的值为0.5以下，在80下放置72小时后膜的值为1.0以下；优选为一种水溶性膜，包含：聚乙烯醇树脂（）；至少两种增塑剂（）；和亚硫酸盐（），其中基于100重量份聚乙烯醇树脂（），增塑剂（）的含量为5至50重量份，亚硫酸盐（）与增塑剂（）含量比（C/B：重量比）为大于0.02且为0.35以下。根据本发明，提供一种包含PVA树脂作为主成分的水溶性膜，其中该膜在膜形成时、甚至与化学品接触时都很少引起着色。,水溶性膜及制备技术,水溶性膜及制备技术,（3）特开平6-320683 ：介绍了包装碱性物质所含有聚乙烯醇层的水溶性多层膜 。特开平63-218741、特公平 6-25265：使用苯甲醛衍生 物使 PVA 部分缩醛化 ,得到了可溶于冷水中的水溶性膜。（4）特开平6-179235：在羟烷撑基平均缩合度为10的聚氧乙烯单烯丙醚与醋酸乙烯醋共聚合之后 ,用碱皂化,得到含有可挤压的烷撑基PVA膜。,水溶性膜及制备技术-制备与加工,水溶性膜及制备技术-制备与加工,成膜物质,辅助物质,主要组成,蛋白质材料（动物蛋白物质、植物蛋白物质）；植物多糖类物质（如淀粉）；合成聚合物（如聚乙烯醇）等。目前用得最多的是植物多糖类物质（如淀粉）和合成聚合物（如聚乙烯醇）。,所添加的辅助剂大多为C、 H、O 化合物，通常辅助剂与成膜物质溶液相容。添加剂：主要有表面活性剂、增塑剂、防腐剂、增粘剂、着色剂、润滑剂、填充剂、渗透剂、pH 调节剂、崩解剂。,水溶性膜及制备技术-制备与加工,水溶性薄膜的成膜材料宏观上都是亲水物质，在其分子结构中都有大量的亲水极性基团。如蛋白材料是氨基酸的衍生物和聚合物，分子中含有大量亲水的羧基（COOH）、氨基、酰氨基（CONH）；淀粉是多糖类物质，也含有少量蛋白物质（应该说是含氮物质），分子中有大量羟基（OH）；PVA 是聚乙酸乙烯酯经不同程度醇解后的产物，分子中有大量羟基（OH）和酰基（OCCH3）。,水溶性机理,水溶性膜及制备技术-制备与加工,但是这些基团的存在，使得这些物质的分子和分子链键间产生强烈的结合作用，形成很大的结合力，导致它们难在室温和低温下溶于水。 蛋白成膜剂的薄膜粘着力强、光泽自然，耐高温熨皮和打光，卫生性能好，透气及透水气性好，手感自然。缺点是成膜硬、延伸性小、易断裂、吸水性大、不耐湿擦。 淀粉由于链的刚性，在这种结合力作用下还可能形成凝胶，产生排列、缔合和结晶作用（退减作用）。绝大多数淀粉类薄膜的缺点，一是温度低时薄膜发硬，甚至发脆；二是薄膜的透明性差。 PVA 膜有较好的强度和柔顺性，但有较强的吸湿性。,增加分子间的距离或调节阻隔物质，在保证这些水溶性键完好存在的条件下，破坏或降低分子间的作用，让水分子进入这些物质分子间顺利结合而易溶于水,在形成薄膜后性能优良，不受环境影响和不影响环境。,能够控制和调节不同溶解温度要求。,增加分子间的距离或调节阻隔物质，在保证这些水溶性键完好存在的条件下，破坏或降低分子间的作用，让水分子进入这些物质分子间顺利结合而易溶于水,增加分子间的距离或调节阻隔物质，在保证这些水溶性键完好存在的条件下，破坏或降低分子间的作用，让水分子进入这些物质分子间顺利结合而易溶于水,制备与加工,措施：对成膜剂进行化学改性、添加物理改性剂,蛋白材料,淀粉,经化学改性的淀粉，可形成强韧、连续薄膜，比原淀粉的薄膜均匀，收缩及爆裂的可能性小，薄膜的水溶性好，而且对薄膜的透明性影响较小。,PVA,要考虑原料的醇解度问题和PVA 分子间的作用。如PVA 在一定条件下与丙烯酰胺发生迈克尔加成反应来改性，实现PVA 分子间的分割，同时增强水溶性。,制备与加工,在解决这些问题后，还要解决分割后成膜剂分子中吸水基团（如羟基、羧基）可能导致的吸潮问题。部分辅助剂组分、成膜物质与添加剂之间可以发生化学反应，也可以只发生物理结合，得到水溶性膜，改善成膜物质的物理性能、力学性能、工艺性能及溶水性能。,制备与加工,2.4 生产工艺,聚乙烯醇薄膜是目前在包装领域中应用最广泛的水溶性薄膜。水溶性聚乙烯醇薄膜常使用平均聚合度较低，醇解度仅88%左右的聚乙烯醇树脂为原料。聚乙烯醇薄膜的生产工艺有水溶液流延涂布(水溶液法)和挤出成膜(干法)两种不同的工艺路线。 水溶液法是将聚乙烯醇与增塑剂、 表面活性剂、防粘剂、 快干剂、脱膜剂等混合制成胶液，胶液过滤后均匀刮涂于镜面钢带上， 经烘干后剥离收卷即得产品。,水溶性膜制备与加工,PVA 系水溶性塑料薄膜的生产工艺过程：,水溶液法工艺过程,水溶性膜制备与加工,干法是将聚乙烯醇真空干燥后与塑化改性剂、成膜剂等助剂按一定比例混合塑化， 再经挤出成膜、 后整理、 收卷等工序即得产品。,原料,干燥,挤出成膜,整理收卷,混合塑化,干法生产工艺,水溶性膜应用:,目前， 水溶性薄膜在化学品包装、洗涤包装、纺织品包装、 食品包装、 电子电器产品包装以及水转移印刷和农业方面都有着广泛的应用。,应用:,1.英国帕拉格安公司生产了一种能在水中溶解的新型聚乙烯薄膜，已被用作准确定量的农药在兑水使用前的包装。这种包装薄膜无毒无害，能抗静电，可用热封合，还能着色和印上花纹图案，甚至使其带上香味。它为一次性使用物品，可以非常有效地保证包装内的气体不外溢，并能抵抗各种化学农药的腐蚀。,应用:,2.美国加利福尼亚的 Aquafilm 公司最近在水溶膜的生产和应用方面取得了一系列突破。目前该公司的产品主要有两种-热水溶性膜和冷水溶性膜。该公司生产出的膜的优良性能包括可生物降解、 弹性好、抗静电、留香性及气体阻隔性好, 无毒, 可用传统方法在膜上印字和采用可水处理的墨水印字。 该公司对该膜的最成功应用是用于医院的洗衣包。采用水溶膜制成的洗衣包包裹被污染的衣物,放入洗衣机中清洗,不需要用手接触衣物, 从而避免对身体健康的危害。,应用:,水转移印刷,应用:,展望:,水溶性膜生产工艺独特，生产中会产生各种各样的缺陷,如气泡、厚度不均、“鱼眼”、穿孔、皱纹、等，其成因非常复杂，这些缺陷的产生直接影响水溶性膜的应用,与传统工艺方法生产非水溶性薄膜设备相比，水溶性薄膜的生产率很低（47米/分钟），这是水溶性薄膜成本较高的一个重要因,如何提高水溶性薄膜的生产率将是今后一个重要的研究课题,保鲜膜及制备技术,保鲜膜的作用： 1、调节被保鲜品周围的氧气和二氧化碳比例。 2、保持托盘内水分含量，防止食品内的水分流失。 3、阻隔空气中的灰尘，减少病菌的污染，从而延长食品的保鲜期。,保鲜膜及制备技术,保鲜膜的要求： 1、对包装食品没有污染，保证食品卫生安全。 2、透明并没有折皱、厚度不均等情况出现。 3、容易拉出、容易切断