第一章 概论 1.优点:透明,坚硬耐压,良好的阻隔、耐蚀、耐热和光学性质; 能够用多种成形和加工方 法制成各种形状和大小的包装容器; 玻璃的原料丰富,价格低廉,并且具有回收再利用性能。 缺点:较低的耐冲击性和较高的比重,以及熔制玻璃时较高的能耗。 2. 玻璃的主要原料种类较多,按其向玻璃中引入的氧化物的性质,可分为酸性氧化物原料、 碱金属氧化物原料、碱土金属和二价氧化物原料及多价氧化物原料;按这些氧化物在玻璃结构 中的作用,又将其分为玻璃形成体氧化物原料、玻璃中间体氧化物原料和玻璃改变体氧化物原 料。 3. 本身可以单独形成玻璃的氧化物,称为玻璃形成体(网络形成体)氧化物,有SiO2 、B2O3、 P2O5 等。本身不能单独形成玻璃但能改变玻璃性质(或结构)的氧化物,称为改变体(网络外 体)氧化物,如: Li2O 、Na2O、 K2O、CaO、MgO、BaO 等。介于这二者之间的,即在一定条 件下可以成为玻璃形成体(进入结构网络)的氧化物,称为中间体氧化物,如Ai2O3、ZnO、PbO 等。 SiO--2 是用量最大的玻璃形成体氧化物,在玻璃结构中,SiO--2 以硅氧四面体[SiO4]为 结构单元形成不规则的连续网络,成为玻璃的主体骨架。 玻璃中间体氧化物向玻璃中引入的 是Al2O3,Al2O3 能降低玻璃的结晶能力,提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、强度、硬度和 光泽性,并有利于玻璃的乳浊,是制造乳浊玻璃不可缺少的原料。Al2O3 也能提高玻璃的粘度。 Na2O 是网络外体氧化物,它可以降低玻璃熔体的粘度,使玻璃易于熔融,有降低熔制温度、节 约能源的作用,是玻璃熔制中最好的助溶剂。含Na2O 的玻璃易于加工成形。 4. 熔制玻璃的主要辅助原料有:澄清剂、着色剂、脱色剂、助熔剂、乳浊剂等。 5. 石英玻璃在组成上与石英晶体一样,都是由单一的二氧化硅组成的,但二者却以不同的结 构状态存在――玻璃与晶体。二氧化硅在石英晶体与石英玻璃中都是以硅氧四面体[SiO4]为 结构单元存在的,即每个硅原子被 4 个氧原子包围组成四面体。各结构单元之间通过四面体的 顶角相连接,连续发展形成立体网络结构。在网络中,每个四面体顶角氧原子为相邻结构单元 所共用,通过化学健与 2 个硅原子相连,形成(≡Si-O-Si≡)结构。这些氧原子将相邻的 硅原子连接起来,似乎是一个桥梁,称为“桥氧”。二者在结构上的区别在于,石英晶体中的 [SiO4]单元排列得非常规则有序,无论在多大的范围内比较,都有很好的重复性和周期性; 而在石英玻璃中, [SiO4]的排列是无规律性的,从几个原子间距的小范围观察,尚具有序性, 超过这个范围看,[SiO4]的排列是杂乱无序的,如3-1 中(c),即近程有序,远程无序。 6. 包装材料中最常见的为钠钙玻璃,其次是硼硅酸盐玻璃。 钠钙玻璃是钠钙硅酸盐玻璃的简 称,是用途和用量最多的玻璃品种。钠钙玻璃容易熔制和加工,价格便宜,一般对耐热性、化 学稳定性没有特殊要求的玻璃,如普通瓶罐玻璃、器皿玻璃、平板窗玻璃、照明玻璃等都使用 这种玻璃。钠钙玻璃的主要成分是:SiO2、CaO、Na2O。由于含 Na+ 较多,玻璃表面的 Na+易 与瓶中溶液里的 H+交换,在玻璃表面生成 NaOH。NaOH 又与玻璃反应,破坏玻璃骨架,SiO2 脱离玻璃网络并且逐渐向溶液中移动, 污染瓶中溶液, 所以钠钙玻璃只能用于粉状药品的包装, 不过经表面处理后,钠钙玻璃的耐腐蚀性能会大大提高,可用于中性、酸性以及化学稳定性比 较好的药液的包装。 硼硅酸盐玻璃化学稳定性好,热膨胀系数低,制造成本也较低。硼硅酸 盐玻璃的主要成分是:SiO2,B2O3,Na2O。由于含有氧化硼,且Na2O 含量较低,因此,化学 稳定性非常好,能耐大多数化学药品的腐蚀,特别适用于易被污染的中性、酸性和碱性药液的 包装,如注射液、盐水等,也适于高级化妆品的包装。硼硅酸盐玻璃的耐热性和耐冲击性都很 好,常用于玻璃仪器、医用器皿、烤箱容器的制造。 7. 钠钙玻璃表面的 Na+易与瓶中溶液里的 H+交换,在玻璃表面生成 NaOH。NaOH 又与玻璃反 应,破坏玻璃骨架,SiO2 脱离玻璃网络并且逐渐向溶液中移动,污染瓶中溶液;硼硅酸盐玻璃 由于含有氧化硼,且Na2O 含量较低,因此,化学稳定性非常好,能耐大多数化学药品的腐蚀。 8. 玻璃包装容器通常称为玻璃瓶,其种类繁多,分类方法大致有以下几种:①按制造方法分 为模制瓶和管制瓶;②按色泽可分为无色透明瓶、有色瓶和不透明的混浊玻璃瓶;③按造型分 有圆形瓶和异形瓶;④按瓶口大小分,有窄口瓶(小口瓶)和广口瓶(一般以瓶口直径 30mm 为界划分);⑤按瓶口形式分有磨口瓶、普通塞瓶、螺旋盖瓶、凸耳瓶、冠形盖瓶、滚压盖瓶; ⑥按用途分有食品包装瓶、饮料瓶、酒瓶、输液瓶、试剂瓶、化妆品瓶等;⑦按容积分有小型 瓶和大型瓶(以容量 5L 为分界);⑧按使用次数还可分为一次用瓶和复用(回收)瓶;⑨按 瓶壁厚度可分为厚壁瓶和轻量瓶。 第二章 玻璃的主要性能 1. 在熔制中,较低的玻璃粘度可带来一系列有利的影响,如熔融温度适当降低,各反应组分 的扩散速度加快;玻璃液在澄清过程中,气泡上升速度加快。所以,低的粘度值有利于降低玻 璃熔制温度,加快熔制速度。 长性玻璃的粘度随温度变化慢,可对其进行塑形加工的时间长, 则其料性长, 适于加工形状复杂或手工成形的玻璃器皿; 短性玻璃随着温度下降粘度增大得快, 物料迅速变硬,可用于加工的时间短,则其料性短,适于机械化快速成形。 高粘度的玻璃需 要较高的退火温度,而料性长的玻璃退火温度范围较宽。 2.(1)熔融温度不是一个确定的温度点,而是一个温度范围,且不同组成的玻璃熔融温度不 同。这时玻璃液的粘度为 10 Pa·s,对应的温度为 一般为 1500~1560℃。 (2)成型温度适 合于加工成形操作的玻璃粘度,在成形操作开始(滴料) 时大约为 102~103 Pa·s,对应的 温度为成形上限温度;成形结束时,粘度约为 105.5~106 Pa·s。成形开始到结束,玻璃的粘 度变化剧烈,所对应的温度分别为 1200℃左右和 760℃左右。 (3)软化温度是玻璃不能形变 的最高温度,一般将粘度为 106.6 Pa·s 对应 的温度定义为软化温度。实际测定时软化温度 是指在 5℃/min 的升温速率下,试样由于自重而发生形变,使伸长速度达到每分钟 l mm 时的 温度,相当于成形温度下限的粘度。 (4)退火温度时玻璃的粘度为 1012Pa·s,对应的温度 为550℃左右。 (5)转变温度(Tg)相当于粘度为 1012Pa·s 的温度,即玻璃态和液态之间 的转变温度。玻璃在这一温度时折射率、比热容、热膨胀系数等很多物理性质都会发生突变。 (6)应变温度时,应变点的粘度为 3×1013 Pa·s,对应的温度为 500℃左右。在应变温度下, 玻璃粘度的升高使玻璃开始变为脆性固体,此时残留在玻璃内部的应力将成为永久应力。 3. 在玻璃的各种物理化学性质中,粘度与化学组成的关系是较为复杂的,向玻璃中加入的氧 化物性质、数量等都影响玻璃的粘度。 在硅酸盐玻璃中,氧硅(O∶Si)比决定着玻璃结构网 络的连接程度。玻璃中 O/Si 比增大,则部分桥氧变成非桥氧,大的[SiO4]四面体群将变为小 的四面体群,玻璃的粘度降低。 能增加熔体粘度的氧化物有 SiO2、Al2O3、ZrO2 等。它们都 能参与形成玻璃网络, 使玻璃结构紧密, 提高玻璃粘度。 在玻璃中加入 B2O3, 若加入量较低 (一 般在 16%以下),[BO4]可以参与到网络中,玻璃粘度随 B2O3 量的增加而增加,但B2O3 的含 量超过一定数量时,部分[BO4]变为[BO3],从网络中分离出来,使玻璃结构疏松,粘度又 下降。 玻璃的粘度随温度升高而降低。不同化学组成的玻璃,其粘度随温度的变化过程不完 全相同。如图所示为一种钠钙硅酸盐玻璃粘度 lgη 随温度(1/T)的变化曲线。图中可见,高 温和低温部分(图中 ab、cd 段)近似直线,而中间部分(bc)则不呈线性关系。这是因为在 高温时玻璃中的离子及离子团尚未缔合,而低温时又缔合完毕,其质点移动所需的粘滞活化能 均为常数,所以呈线性关系。当玻璃从 b 冷却到 c 时,离子及离子团不断发生缔合,粘滞活化 能亦随之增加,所以不呈线性关系。 4. 玻璃的线膨胀系数影响玻璃的热稳定性以及玻璃的熔化、冷却和成型性。玻璃的热稳定性, 常以其所能承受的温度差 Δ T 来衡量。玻璃的热膨胀系数 α 越小,玻璃耐温度变化性能越好, 反之亦然。 玻璃的导热性指玻璃将热量从高温侧向低温侧传递的能力,通常以导热系数来表 示。玻璃的导热系数与组成和温度有关。一般在玻璃中引人 SiO2、Al2O3、B2O3 等氧化物时, 导热性增加;引入一价和二价金属氧化物时,导热性降低。玻璃的导热系数随温度的增加而增 加。玻璃的导热系数一定时,玻璃厚度越小,越有利于提高传热速率,因此,当玻璃种类一定 时,适当减小玻璃容器的壁厚可以提高玻璃容器的耐热性。 5. 玻璃由于受急冷或急热作用而在玻璃瓶壁上产生拉应力和压应力,当产生的最大应力值超 过玻璃的抗拉或抗压强度时,导致瓶壁破裂,称为热冲击破裂。当瓶外部受到急热作用时,外 表面的压应力远大于内表面的拉应力;相反,当瓶外部受急冷作用时外表面的拉应力远大于内 表面的压应力。玻璃的耐压强度比抗张强度要大十多倍,所以,当温差相同时,温度急剧上升 给玻璃容器带来的破坏比急剧下降时要小。 6. 理论强度是根据玻璃各组份之间的键强度计算出来的理想强度值。玻璃的实际强度是指对 玻璃的实测强度。玻璃的实际强度比理论强度要低得多,这是因为玻璃表面存在大量微裂纹, 内部存在各种缺陷和微不均匀区域等。 7. 玻璃瓶罐的强度指标包括: (1)抗冲强度 玻璃瓶受外力冲击而引起破损的影响因素比较 多也比较复杂,如:冲击物的形状、锐利程度、冲击次数、质量的大小和被冲击的瓶子是装满 的还是空的、是静止的还是处于运动着的、是浮摆着的还是有支撑物支持着的。 (2)内压强 度 除原料、生产工艺等因素外,玻璃瓶的耐内压强度与壁厚、瓶形、玻璃表面状态等有关。 瓶形对耐内压强度影响很大。 (3)垂直载荷强度 玻璃瓶罐垂直载荷强度即为玻璃瓶罐承受 垂直压力作用的强度指标。玻璃瓶形状对垂直载荷强度影响甚大。玻璃瓶在垂直荷重作用下, 会在瓶肩部外表面上及瓶底边缘产生张应力,瓶子的外表面上有许多裂纹, 所以,张应力越大, 瓶子越容易发生破裂。 (4)和翻倒冲击强度。 玻璃瓶翻倒时所受到的冲击强度大小,与瓶 的重量、重心位置和瓶的形状都有很大关系。瓶底大、重心低的瓶不易翻倒。 8. 决定玻璃的光学性能的主要因素有:玻璃的反射率和折射率、透光率等。 9. 玻璃的化学性质包括:玻璃的耐水性,耐酸性,耐碱性等。玻璃的化学稳定性与组成密切 相关。硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要决定于硅氧和碱金属氧化物的含量。硅氧含量愈高, 硅氧四面体[SiO4]互相连接的程度愈高,玻璃的化学稳定性就愈高。反之,碱金属氧化物的 含量愈高,则硅氧网络断裂愈多,玻璃的化学稳定性愈差。 10.玻璃容器的壁厚会影响其热性能、力学性能、光学性能等。 当玻璃的导热系数一定时,玻 璃厚度越小,越有利于提高传热速率,因此,当玻璃种类一定时,适当减小玻璃容器的壁厚可 以提高玻璃容器的耐热性。 当热膨胀系数和导热系数一定时,瓶壁越薄,遇到温度变化时产 生的应力越小。对于圆筒形玻璃瓶,当玻璃的种类一定时,急冷在玻璃瓶上产生的张应力与容 器壁厚 δ 的平方根和温度差的积成正比,温差一定时,玻璃壁厚越大,产生的张应力越大, 越易破裂,抗热冲击强度也就越差。 玻璃瓶的抗冲强度与瓶壁厚度有一定关系,随着壁厚的 增加,瓶的冲击强度有所提高。壁厚约在 3mm 以上的玻璃瓶,其冲击强度高,在碰撞时一般只 产生局部破坏。瓶的抗冲击强度与瓶径大体上成正比。瓶身处的抗压强度比较大,瓶颈和瓶口 处是抗冲强度的薄弱部位,瓶口最差。所以,包装设计时,应尽量保护瓶口。玻璃瓶的耐内压 强度也与壁厚有关系。 在吸收系数一定的情况下,玻璃的透光率随玻璃的厚度增加而降低。 由于光线的吸收和反射,过厚的玻璃和多层重叠的玻璃是不易透光的。因此,壁薄的玻璃容器 透明性好。另外玻璃对光的吸收也与壁厚有关。 所以设计时应根据需要选择合适的壁厚。 第三章 玻璃包装容器的制造 1. 玻璃的熔制过程包括: (1)硅酸盐形成阶段。此阶段温度在 800℃~900℃。 (2)玻璃形 成阶段。此阶段温度在 1200℃~1250℃。 (3)澄清阶段。此阶段温度在 1400℃~1600℃,粘 度约为 10Pa·s。 (4)均化阶段。此阶段温度稍低于澄清阶段。 (5)冷却阶段:此阶段温 度约为 1200℃,粘度约为 100Pa·s。 2. 玻璃容器在退火炉中要经历加热、保温、慢冷却及快冷却四个阶段。 在加热阶段,玻璃容 器进入退火炉中以一定的速度被加热到退火温度(通常选为比上限退火温度低 20~30℃的温 度)。若玻璃容器壁厚为 δ (cm),则一次退火(玻璃容器成型后便立即进入退火炉)的加热 速率每分钟不能超过 130δ -2℃;二次退火(玻璃容器完全冷却后再进行退火)的加热速率为 20δ -2~30δ -2℃/min。 达到退火温度后进行均热保温。在保温阶段,玻璃容器在退火温度 下保持一段时间,使容器各部位温度均匀一致,尽可能消除内部剩余应力。保温时间为 t= 102δ 2 。 慢冷阶段要严格控制降温速率,以免产生新的应力。慢冷阶段的开始冷却速度可用 下式计算: V=Δ n/(13δ 2) 式中 Δ n —容器允许的永久应变,nm/cm; δ —容器的壁 厚,cm; V —冷却速度,℃/min。 温度按每 10℃ 一个等级连续下降,每个等级的冷却速度 分别为开始冷却速度 V,乘以系数 1.2,1.5,1.9,2.5,3.3,4.5,6.1,8.5 等。 温度下降 到应变温度以后,进入快冷阶段。此时玻璃中只有暂时应力,不再产生永久性应力,故可适当 加快降温速度,以缩短退火时间,节约燃料消耗,提高生产率。但仍要控制冷却速度,否则可 能会因急冷产生的暂时应力超过玻璃的强度极限而引起容器爆裂。对于厚度 δ 大于 5mm 的制 品,其冷却速度为: 对于厚度小于 2mm 的容器,可按 2.5℃/min 的速度冷却。 3. 为了提高玻璃瓶罐的耐化学腐蚀性,增加其表面光滑性以及提高玻璃瓶罐的强度,常在瓶 罐退火前后对它进行表面处理。 (1)涂布法 涂布法是对玻璃外表面进行增强保护的处理方 法。经过涂布增强处理的玻璃瓶,其涂层很薄,涂布材料用量极微,因此作为回用碎玻璃使用 时,对玻璃成分影响不大。 (2)起霜法 这是一种对玻璃瓶内表面进行增强处理的方法。离 子交换法 (3)离子交换法 也称为化学强化、化学钢化,由于瓶罐表面处于张应力状态时很 容易使表面裂纹扩展,导致瓶罐破裂。它是用离子半径较大的元素取代钠离子,则玻璃表面网 络结构会发生挤压,从而形成均匀的压应力。当玻璃瓶使用中受到拉应力作用时,这种预先埋 置的压应力可以部分抵消拉应力,达到玻璃强化的目的。 (4)物理强化法 物理强化法是对 玻璃进行先加热后急冷的一种处理方法也叫物理钢化法和风冷强化法。是将刚从制瓶机上脱模 的玻璃瓶,立即送入钢化炉内均匀加热到接近于玻璃的软化温度,然后转入钢化室,用多孔喷 嘴的风栅向瓶的内、外壁上喷射冷空气,将瓶内、外表面快速冷却,使瓶表面产生收缩,获得 均匀分布的压应力。 (5)辐射固化涂敷 辐射固化涂敷是采用放射线对涂层进行固化的涂敷 技术的总称。它们是一类省资源、无公害、节能的新型涂敷技术。 (6)粒化强化 采用滚花、 刻痕等方式,在玻璃瓶上面形成密集粒状花纹,可以减轻冲击的破坏性,并提高玻璃瓶的耐内 压强度当。 4. 轻量瓶的表示方法有重容比、减重率、轻量瓶的级等。一般地说,在轻量瓶瓶型设计中往 往遵循两个基本原则:即单位体积下的最小表面积原则和最低应力水平原则。 第四章 陶瓷包装 1. 陶瓷包装容器的原料种类有:粘土类、石英类、长石类和一些辅助原料。 粘土在陶瓷中的 作用主要有: (1) 塑化作用 (2) 结合作用 (3) 成瓷作用 石英属于瘠性材料(减粘物质), 可降低坯料的粘性,对泥料的可塑性起调节作用,大小适宜的石英颗粒可以大大提高坯体的强 度,还能使瓷器的透光度和强度得到改善。 长石则属于溶剂原料,高温下熔融后可以溶解一 部分石英及高岭土分解产物,形成玻璃状的流体,并流入多孔性材料的孔隙中,起到高温胶结 作用,并形成无孔性材料。 辅助原料可以增加半透明性和强度。碳酸盐类辅料如石灰石、菱 镁矿可降低 烧结温度,缩短烧结时间,也有增加产品透明度的作用。滑石等含水碳酸镁盐类 辅料在降低烧结温度的同时,还能改善陶瓷的性能,如白度、透明度、机械强度、热稳定性。 2. 陶瓷包装容器的成型方法有可塑成型法、注浆成型法两大类。 3. 陶瓷包装容器的制造工艺过程为:首先根据陶瓷的种类和用途制备坯料,通过不同的成型 方法制成具有一定形状和大小的坯体(也叫生坯),即成型;生坯经干燥、修整后可施釉装饰, 经高温烧成,检验合格后成为陶瓷包装容器。 第四篇 金属包装材料与制品(习题集) -------------------------------------------------------------------------------- 第一章 金属包装材料 思考题: 1.试述金属包装材料的性能特点。 2.常见的金属包装材料有哪些? 3.简述金属包装材料的包装适性。 4.金属材料的力学性能指标有哪几项? 5.什么是金属键,它的特点是什么? 6.简述常见钢质包装材料的结构、性能特点及使用范围。 7.简述铝质包装材料的性能特点及使用范围。 8.简述镀锡薄钢板及镀铬薄钢板的制造工艺过程。 9.简述铝合金薄板的制造工艺过程。 10.对包装铝箔有何质量要求? 第二章 金属包装容器 思考题: 1.常见金属包装容器有哪些? 2.简述二片罐、三片罐的结构特点。 3.三片罐的制造工艺有哪几种,各有什么特点? 4.简述焊接三片罐的制造工艺过程。 5.二片罐有哪几种,说明它们的制造工艺过程。 6.简述二重卷边原理和卷边结构。 7.简述金属软管的结构特点及制造工艺过程。 8.简述喷雾包装的特点。 9.简述金属喷雾罐的工作原理。 10.简述金属喷雾罐的主要结构特点。 11.简述金属容器检验的目的。 12.金属罐检漏的目的是什么,常见的检漏方法有哪几种? 第四篇 金属包装材料与制品(习题解答) -------------------------------------------------------------------------------第一章 金属包装材料 1. (1)优良的机械性能 (2)综合保护性能好 (3)外表美观 (4) 加工性能好 (5)资源丰富 (6) 废弃物处理性好 2. 金属材料的种类极多,但用于包装上的材料品种并不很多,包装用金属材料的品种有:钢铁、铝、铜、锡、锌、铅等。其中使用较多的主要是钢材、铝材及其合金材料。 3.耐蚀性、力学性能、印刷适性与造型、卫生性。 4.(1)弹性和刚度 (2)强度和塑性 (3)冲击韧性 (4)疲劳 (5)硬度 (6)断裂韧性 5. 金属原子结构的特点是外层电子少,容易失去。 当金属原子相互靠近时,这些外层电子就 脱离原子,成为自由电子,为整个金属所共有,它们在整个金属内部运动,形成电子气。这种 由金属正离子和自由电子之间相互作用而结合的方式称金属键。 6. 常见钢质包装材料有镀锡薄钢板、镀铬薄钢板、镀锌薄钢板和低碳薄钢板。 镀锡薄钢板结 构由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜构成。各层的厚度、成分因生产方法的不同有 一定差异。油膜的特点是润滑和防锈;氧化膜具有防锈、防变色和防硫化斑的作用;锡层美观、 易焊、耐腐蚀且无毒;锡铁合金层耐腐蚀;钢基板加工性良好,制罐后具有必要的强度。由于 锡的电极电位比铁高,且化学性质稳定,因此镀锡层对铁起到一定保护作用,一般物品可直接 用镀锡薄钢板罐包装。 不能直接使用镀锡薄钢板容器的物品, 应使用涂料镀锡薄钢板制罐。 镀 铬板是表面镀有铬和铬的氧化物的低碳薄钢板,它的结构由钢基板、金属铬层、水合氧化铬层 和油膜构成。油膜防锈和润滑;水合氧化铬层保护金属铬层,便于涂料和印铁,并防止产生孔 眼;金属铬层有一定耐蚀性;钢基板加工性好,制罐后具有必要的强度。镀铬板现主要用于腐 蚀性较小的啤酒罐、饮料罐以及经内外涂装后用于制作冲拔罐和食品罐的底和盖等。 镀锌薄 钢板是在酸洗薄钢板表面上镀上一层厚度为 0.02mm 以上的锌保护层而成。镀锌薄钢板的机械 性能和镀锡板、镀铬板相近。它表面光亮,强度、韧性良好,耐腐蚀性能也不错。镀锌板多用 于制造中型和大型容器,适宜盛装中性食品及其原料,或盛装粉状、浆状和液状等其它物料。 因为锌的电极电位比铁低,化学性质比较活泼,在空气中能很快生成一层氧化锌薄膜,大大提 高了钢板的耐腐蚀性能。用镀锌板制成容器后就不必再进行表面防腐处理,镀锌板所制的容器 还具有强度高、密封性能好等特点。 包装用钢材主要是含碳量低于 0.25%的低碳薄钢板,这种 钢材中的组织大多数为铁素体,其具有一定的强度和足够的塑性和韧性,便于冲压成型和拉拔 成型,制成各种桶、罐类包装容器。低碳薄钢板机械强度高,加工性能良好,具有优良的综合 防护性能,遮光性强,导热率高、耐热性和耐寒性优良,易于印刷装饰,是制作各种运输包装 用金属容器和金属罐如集装箱、钢桶、钢箱 、钢托盘等的主要材料。低碳薄钢板的缺点是耐 腐蚀性差,一般需要加涂料处理。 7.(1)质轻、无毒无味 (2)有优良的加工性 (3)表面性能好 (4)热传导率高 (5)阻 隔性好 (6)再循环性能好 (7)能与其它材料如纸、纸板及塑料等复合成复合材料 通常 L1、 L2、L3 适合于制作啤酒桶、日用及医药用金属软管;L5-1 适合于制作防盗盖、果汁三片罐的 易拉盖;LF21 常用于低内压的易拉盖、拉环;LF1、LF2 用于制作二片罐的罐身、罐盖及拉环 等。铝箔常用于包装糖果、香烟、食品、药品等。 8.镀锡薄钢板生产工艺: 铁砂矿→炼铁→炼钢 → 钢坯(低碳钢) ↓ ↓ 连续浇注 热轧 ↘↙ 2~3mm 热轧钢带→酸洗→冷轧→电解清洗→退火→二次冷轧(或 平整)→ 成卷→电解清洗→酸洗→电镀锡→软融→钝化处理→静电涂油→检查→剪切→检查 →分类→包装→电镀锡板 (1)酸性电镀 (2)热浸镀 低碳钢→热轧→板坯→热轧→带钢→ 酸洗→冷轧→电解清洗→退火→平整→剪切→酸洗→溶剂处理→热浸锡→冷却→清洗→检查 分类→包装→热浸镀锡板 镀铬薄钢板深产工艺: 一液法:轧制薄钢板→电解清洗→退火→平整→剪切→酸洗→电解处理镀铬→水洗→风干→涂油→镀铬薄钢板。 二液法:轧制薄钢板→ 电解清洗→退火→平整→剪切→酸洗→镀铬槽中镀铬→铬酸处理→水洗→风干→涂油→镀铬 薄钢板。 9. 铝合金薄板系铝镁、铝锰等合金制造而成,其工艺流程为: 铸造→热轧→冷轧→退火→冷轧→热处理→矫平→钝化处理(生成氧化铝薄膜)→涂料→铝合金薄板 10. 对包装铝箔的质量要求主要有:表面应洁净、平整,不允许有腐蚀斑痕,纹 和碰伤表面 允许有迎光肉眼可见的针孔,但不得过大或过多,应符合标准的要求;纯铝箔卷应缠紧,端面 要缠齐, 不得有压陷、 毛刺和污迹; 纯铝箔的断头个数应符合标准要求; 食品用铝箔应注明“食用”二字,铝箔不得带油类气味,有毒元素含量应符合标准规定。 第二章 金属包装容器 1.常见金属包装容器有印铁品(听、盒)、易拉罐(包括铝制二片罐、钢制二片罐、马口铁三 片罐)、喷雾罐(马口铁制成精美的药用罐、杀虫剂罐、化妆品罐等)、食品罐(罐头、液体 或固体食品罐等)和各类瓶盖(马口铁皇冠盖、旋开盖、铝质防盗盖),另有 1~20 升马口铁 制成的化工桶及冷轧板、锌板制成的 20~200 升的钢桶等。 2. 二片罐由连底的罐身和罐盖二个主要部分组成的金属罐,有浅冲罐、深冲罐、变薄拉伸罐。 三片罐由罐盖、罐底和罐身三个主要部分连接而成的金属罐。 3. 三片罐根据罐身制造工艺的不同,可分为压接罐、粘接罐和焊接罐三种。这三种罐的区别 在于罐身侧缝的结合方法不同,而罐盖、罐底,以及罐盖和罐底与罐身的结合方法基本相同。 压接罐的罐身是沿用传统的切角、端折、成圆、压平等工艺制造,主要用于对密封要求不严的 食品罐,如茶叶罐、月饼罐、糖果巧克力和饼干罐等;如果是对密封要求较严格的包装,则要 增加一道焊锡工序,以确保罐身侧缝的密封性能。 焊接罐是罐身纵缝采用焊接密封制造的金 属罐。镀锡薄钢板和镀铬薄钢板均可用电阻焊法制罐。电阻焊节约了贵重的锡,并避免了铅锡 等对内装食品的污染;焊缝强度高,密封性好;焊缝搭接宽度小(不超过 lmm),节约了材料; 焊缝小,彩印面积大,外形美观;焊缝厚度薄,便于翻边、缩颈和封口等后续工序的操作,生 产效率高。 由于镀铬薄钢板等材料的焊接性差,于是出现了用有机粘合剂(主要是耐高温的聚 酰胺树脂系粘合剂)粘结罐身纵缝的制罐工艺。与电阻焊工艺相比,它的特点是:在印刷时不留 空白,因而罐身外形美观;采用价格便宜的无锡钢板,可以降低成本。为保证足够的强度,罐 身接缝的搭接宽度较大(约5mm~6mm 左右)。 4. 缝焊罐罐身制造工艺: 印铁→切板→卷圆→焊接→补涂→烘干→翻边→罐身 5. 由于罐身 成型工艺不同, 目前二片罐主要包括: 浅冲罐、 拉伸罐(深冲罐 DRD) 和变薄拉伸罐(冲拔罐 DWI) 等三种。 浅冲罐工艺流程: 镀锡板或镀铬板→喷油(棕榈油)→切板→冲罐身→切边→翻边 →罐身 拉伸罐(DRD 罐)制作工艺过程: 涂油的金属板材→切板→冲成杯状→再次冲杯(依据罐 高可能若干次)→冲压罐底膨胀圈→修边→翻边→滚加强筋→表面装饰→检漏 变薄拉伸罐 (DWI 罐或 DI 罐)的工艺流程: 卷材涂润滑油→下料→冲压预拉伸成杯状→多次拉伸变薄→冲 底成型→修边→清洗润滑油→烘干→涂白色珐琅质→表面印刷→涂内壁→烘干→缩颈翻边→ 检漏 6. 二重卷边一般由五层铁皮组成,其中三层为罐盖铁皮,二层为罐身铁皮;对于压接罐在罐 身接缝处的卷边为七层铁皮。在两重卷边的内部还衬有胶膜,故能保证卷边的致密性,避免外 界微生物的入侵,确保食品在储藏期中的安全。二片罐罐身与盖的密封结合,与三片罐的完全 相同。 当罐身和罐盖被同时送入封口作业位置时,托盘上升和封口压头,共同将罐身及底盖 夹住,罐盖被固定在罐身筒的翻边上,封口压头套入罐底盖的肩胛底内径,然后由头、二道辊 轮依次进行辊压卷封。 7. 金属软管开启方便,可分批取用内装物,再封性好,未被挤出的内装物被污染机会比其他 包装方式少得多。 金属软管制造工艺: 金属片状毛坯→涂布润滑剂→冲压挤出成型→车削→ 退火→内涂覆→干燥→外涂覆→干燥→印刷→干燥→封盖 8. 喷雾包装内藏有能量(压力、膨胀力),而且有阀门,因此在操作时,用手按动阀门,即可 很容易地按所需要的状态将内装物从容器中取出来。作为能源的推进剂同时封在容器中,将此 与原液组合,能比较容易地得到其它的包装所得不到的内装物取出状态。而且在其容器上还设 有能自动开关的阀门,除取出所需的量外,其他总是保持密封状态。所以就其商品价值来看, 具有准确、有效、简便、卫生等特点。 9. 阀门处于关闭状态时,阀杆密封垫将阀杆喷嘴的周围和阀杆凸缘部分密封,使阀杆喷嘴关 闭,按下按钮开关时,阀杆向下,阀杆喷嘴离开阀杆密封垫,处于开口状态,由于推进剂的压 力使内装液通过导管,上升到机架内,从阀杆喷嘴通过按钮开关喷到外面。 10.金属喷雾罐有三片喷雾罐、两篇喷雾罐和整体喷雾罐(无缝罐)。三片罐是由上盖、下盖、 容器筒三部分结合而成的容器,这种容器几乎都是把板卷成圆筒状,用焊接或压接加以接合, 所以也叫做侧缝罐。二片罐是由上盖或下盖,与杯形筒两部分结合而成的容器(见图 4-63b)。 整体罐是上盖、下盖、筒体为一体的容器。无缝罐最大特点是没有侧缝,以及通常圆顶盖和筒 体成为一体,罐的肩部可以形成一条平滑而美丽的曲线多用于要求造型设计美观的化妆品。另外,无缝罐耐压强度高,当形成罐体后,再进行内涂,能尽量少露出金属,可用于装压力比较 高的和腐蚀性大的物品。 11. 金属包装容器的质量,不仅对包装内容物的质量和保质期有很大影响,甚至也影响罐装产 品的销售,所以制罐后,无论是三片罐还是二片罐,或是其它金属包装容器,通常要对容器进 行各个方面的质量检测。 12. 制罐以后要进行空罐密封性试验,常用的实验方法有以下两种,即减压法和加压法。通常 将已洗净的空罐,经35℃烘干后,再进行减压和加压试漏。 第五篇 包装辅助材料(习题集) -------------------------------------------------------------------------------- 第一章 粘合剂 思考题: 1.粘合剂的成分。各成分的作用。 2.粘合剂的主要分类方法。 3.产生粘合的基本条件。 4.简述几种主要粘合理论的基本点。 5.淀粉粘合剂的制备方法、主要原料。 6.热熔粘合剂的特点、用法、常用基料。 7.溶剂型和乳液型粘合剂的特点、用法、常用基料。 8.塑料粘合可以采用哪几种方法?聚烯烃塑料有什么特点?有几种主要粘合方法? 9.湿法、干法、热熔、蜡、挤出复合各使用什么类型的粘合剂? 10.不同基材粘合时粘合剂的选用。 第二章 涂料思考题: 1.简述涂料的组成、分类及命名原则。 2.油的成膜性的难易与什么有关?按成膜性的难易可分为几种? 3.简述不同类型涂料的作用。 4.简述涂料的选用原则。 第三章 防潮及防锈包装材料 思考题: 1.哪些产品需要防潮? 2.防潮材料的透湿度与温度、湿度、厚度有什么关系? 3.用复合材料做隔湿材时的使用原则是什么? 4.对使用干燥剂的包装有哪些要求?常用干燥剂有哪些? 5.怎样计算干燥剂的用量? 6.简述金属腐蚀的内、外因。 7.简述防锈剂的组成和防锈机理。 8.简述防潮材料、干燥剂、防锈剂的选用原则。 第四章 封缄材和捆扎材 思考题: 1.简述包装封缄的主要作用。 2.简述常用防伪标签的特点及应用。 3.简述瓶盖和捆扎材的种类和应用。 4.指出非压敏型、单面压敏型、双面压敏型胶带的构成、并说明每种成分的作用。 5.压敏型粘合剂的四个粘附要素是什么?应满足什么关系式?压敏型粘合剂主要有哪些类 型? 第五章 印刷油墨 思考题: 1.简述印刷的五个要素。 2.简述油墨的主要成分。 3.简述油墨的触变性在印刷中的作用。 4.简述油墨的干燥机理及影响因素。 5.简述油墨的种类、特性和选择原则。 6.简述不同承印材的印刷特性及要求。 第六章 其它包装辅助材料 思考题: 1.简述脱氧剂的作用原理、分类。 2.指出包装容器的防滑方法。 3.防滑剂与粘合剂在组成上有何异同? 4.简述防霉处理的方法。 5.简述液体密封材料的品种和质量要求。 第五篇 包装辅助材料 第一章 粘合剂 1.粘合剂的成分及各成分的作用。 粘合剂的组成往往比较复杂。除了起基本粘附作用的基料外,为了满足特定的要求,通常 都需加入各种助剂。例如,为了使基料形成网状或体型结构,增加胶层的内聚强度,应加入固 化剂或硫化剂,使它们与基料反应产生“架桥”作用;为了加速固化或硫化,缩短固化或硫化 时间,降低固化或硫化温度,加入催化剂或硫化促进剂;为了提高胶层的耐大气老化、热老化、 电弧老化、臭氧老化等性能,加入防老化剂,也叫稳定剂;为了增加强度,提高耐热性,降低 成本,加入填料;为了改善工艺性,降低粘度,加入稀释剂;为了提高冲击韧性,改善耐寒性、 耐震性、流动性,加入增韧剂或增塑剂等。 2.粘合剂的主要分类方法。 包装用粘合剂品种繁多,用途不同,组成各异,分类方法很多,常用的分类方法如下: 1 按主要粘合剂物质分类 可以分为有机粘合剂和无机粘合剂两类。 无机粘合剂在包装行业使用的比较少,主要用硅酸盐类如硅酸钠粘合剂。 2 按固化方式分类 挥发固化型如淀粉、动植物胶、热塑性树脂等,热熔型如乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚丙烯 酸酯、蜡类等;反应固化型如环氧树脂、聚氨酯等。 3 按粘合剂的外观状态分类 可以分为水溶液型、溶液型、有机溶剂型、乳液型、固态型以及糊膏状、淤浆状等。 4 按粘合剂的使用方法分类 (1)水活化型 使用时要加一定量的水使其活化才具备粘合能力,如聚乙烯醇粘合剂等。 (2)溶剂活化型 使用时加溶剂使粘合剂活化形成牢固的粘合,如涂布酚醛粘合剂等。 (3)压敏型 在粘合时必须加一点压力才能形成牢固的粘合,如橡胶类、丙烯酸酯压敏粘合剂类。 (4)热熔型 使用时加热使熔化,涂布在被粘物表面,冷却后即固化粘合牢固,如EVA 热熔粘合剂等。 3.产生粘合的基本条件。 (1)粘合剂必须有良好的流动性 (2)粘合剂必须能充分浸润被粘物表面 (3)粘合剂与被粘物之间必须有足够的作用力 4.简述几种主要粘合理论的基本点。 (1)机械连结 这一概念认为粘合剂与粘接表面不平处的连接是粘接的基础。 机械连结机理对总粘接强度贡献的基本解释在于被粘物和粘合剂二者间存在一个区域—此 间两种物质都存在。这一区域的产生取决于一种物质进入较粗糙的另一种物质的互相穿透,穿 透的深度受到粗糙度大小和穿透完善程度的影响。 (2)吸附作用 吸附理论认为,粘合作用是由粘合剂和被粘物分子或原子在界面层互相吸附产生的。任何 理想固体材料都有内聚机械强度,它取决于其中所含基本粒子之间的各种吸引力,包括离子间 吸引力、共价键、氢键和各种类型的范德华力。在相同固体中起内聚作用的所有的力在连接两 种不同材料时,通过界面作用也可具有粘接力。这些力的共同特点是仅在较短距离上有效,以 原子为尺度,至多不超过几十埃。因此如果这些力产生在两物质间界面处,首先两物质必须最 为接近和直接接触。 吸附理论认为粘接的产生在于粘合剂和被粘物在界面层上相互吸附。吸附力的产生有分子 间相互作用—次价力和原子间相互作用—化学键。由于化学键的形成必须满足一定的量子化条 件,一般情况下,单位面积上化学键数目要比分子间作用数目少得多,因此粘附强度主要来自 分子间作用力。 (3)粘接中的静电力 静电粘合理论的出发点认为,两接触界面间的作用由静电作用产生,静电则由界面间的双 电子层形成。 (4) 粘接的扩散机理 Voyutskii 提出扩散现象,即两种聚合物在高于它们的 Tg 以上温度紧密接触时,长链大分 子至少是链段将互相扩散,使粘合界面消失,形成一个过渡区,从而产生牢固的接头。 综上所述,各种理论都有各自的实验依据,并能在某些场合下较满意地解释粘合现象,但 它们又都有一定的局限性。总的说来,目前尚没有一个完整的粘合理论,这是由粘合现象本身 的复杂性及实验条件的局限性等原因造成的。 5.淀粉粘合剂的制备方法、主要原料。 瓦楞纸板用淀粉粘合剂的制法有两种,即斯坦霍尔法和氧化法。 制备方法见教材,主要原料为:淀粉、氢氧化钠、硼砂、水(氧化法还包括氧化剂)等。 6.热熔粘合剂的特点、用法、常用基料。 热熔型粘合剂的优点是不含溶剂,固化迅速,粘合力较强,对操作人员无毒、无环境污染, 在常温下是固态,保管运输方便,粘合工艺简单,对渗透性不好的材料也可较方便地粘合,胶 膜耐化学腐蚀、耐酸碱、耐水性好。缺点是耐热性较差,使用时粘度较高,难以做到均匀薄层 涂布。 热熔型粘合剂可用于复合包装材料的层合、塑料袋的搭接、封合、纸盒的接缝和封合、标 签粘贴和无线装订等。 制造热熔型粘合剂常用的树脂有乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸及聚丙 烯酸酯、低分子聚乙烯及无规聚丙烯等。如果使用单一树脂不能满足要求,可以把两种或两种 以上能相溶的聚合物配伍使用,利用其性能的互补性获得更好的热熔型粘合剂。 7.溶剂型和乳液型粘合剂的特点。用法。常用基料。 溶剂型粘合剂与乳液型粘合剂或热熔型粘合剂相比有其特殊的优点,即在低活性表面、特 别是在烯烃属的塑料表面润湿性较好,粘合剂内的有机溶剂起到渗透及溶胀部分被粘物表面的 作用。有机溶剂粘合剂比乳液型粘合剂要干得快,并且不同于热熔型粘合剂,可使用于耐热性 低的基材上。 溶剂型粘合剂的缺点是硬度较低,有机溶剂多易燃、易爆,如果没有很好的通风和溶剂回 收装置,会对环境产生污染,且溶剂成本高,如干燥不彻底,溶剂污染内装物,又会产生异味。 在食品包装方面,溶剂型粘合剂主要用于软包装的复合薄膜干法复合,将塑料薄膜与塑料 薄膜及铝箔、纸张等复合在一起,制成蒸煮袋、外包装袋等。但由于残留的有机溶剂给食品带 来怪味,近年来倾向于采用高固体含量的或热熔型(即无溶剂)、以及水性粘合剂来进行复合。 溶剂型粘合剂的其它大量应用是作为标签粘贴及压敏粘合剂。 乳液粘合剂以水为分散介质,成本较低,无毒,色浅,有良好的稳定性和作业适性,而且 聚合物乳液树脂的相对分子量可以很高,因此粘合剂膜的强度较好。乳液粘合剂不用加热或加 固化剂就能较快地固化。乳液粘合剂的最大缺点是耐水性不佳,蠕变性较大,这两个缺点可以 通过提高聚合物的相对分子质量得到一定改善。在包装工业中用得较多的乳液粘合剂主要有聚 醋酸乙烯乳液粘合剂以及乙烯-醋酸乙烯共聚乳液粘合剂。 8.塑料粘合可以采用哪几种方法?聚烯烃塑料有什么特点?有几种主要粘合方法? 塑料的粘合可以采用: 1.热熔粘接 热熔粘接适用于热塑性塑料,通过加热使塑料的被粘合部分软化熔融,将处于粘流态的塑 料紧密贴合并加压使其粘合牢固,待冷却后即固化形成牢固粘合。很多塑料袋、板、管等的热 封合或热焊接等都属此类,塑料包装袋的脉冲热合、高频电热法等也属此类。 2.溶剂粘接 这种粘接方法是以塑料的溶解性为基础的,因此也只适用于热塑性塑料。它以单一溶剂或 混合溶剂为粘合材料、用于粘合的溶剂必须对被粘物表面有充分的活性,能使被粘物表面产生 一定程度的、均匀的溶胀、软化和溶解,然后将两个被粘合表面贴合,稍加压力,待溶剂挥发 后,即形成粘合。 塑料的溶解性和它的结晶度有关,一般结晶度低的塑料易溶,结晶度高的难溶。天然橡胶、 聚异丁烯、聚苯乙烯等无定形聚合物易溶;聚偏二氯乙烯、聚四氟乙烯等支链较少,具有对称 结构,结晶度较大,不易溶解;高压聚乙烯结晶度高,难溶解;低压聚乙烯结晶度更高,更难 溶解。因此,对结晶性塑料,溶剂粘合剂是不适用的。 3.粘合剂粘合 前两种粘合方法仅适用于热塑性塑料,但粘合剂粘合对热塑性塑料和热固性塑料都适用, 而且粘合强度也较高,是最普遍使用的一种方法。 在塑料的粘合中,值得指出的是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类塑料的粘合。这类塑料极性小, 化学稳定性强,结晶度高,属于难粘塑料,一般应选用非极性或者极性较低的聚合物作粘合物 质。 如果采用极性聚合物粘合聚烯烃塑料,一般应在粘合前进行表面处理,如电晕处理,火焰 处理、化学处理、溶剂处理等。对于塑料薄膜的粘合,常采用电晕处理方法。电晕处理适于连 续化生产,处理后可使薄膜表面极性增加并在表面形成微细的痕纹,使表面粘合性能改进。一 般处理后的表面应尽快粘合,时间长了会使处理产生的活性下降,影响粘合强度。 10.不同基材粘合时粘合剂的选用。 1.纸材的粘合 粘合纸材时,不需要前处理,可以直接粘合。因为纸材为纤维结构有利于水分的渗透,所 以纸材的粘合常采用水分散型的粘合剂。粘贴纸基标签常采用压敏型粘合剂,粘合涂层纸材可 用压敏胶或热熔粘合剂等。 2.塑料的粘合 粘合塑料时多用溶剂型黏合剂,粘合剂粘合对热塑性塑料和热固性塑料都适用,而且粘合 强度也较高,是最普遍使用的一种方法。 在塑料的粘合中,值得指出的是聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃类塑料的粘合。这类塑料极性小, 化学稳定性强,结晶度高,属于难粘塑料,一般应选用非极性或者极性较低的聚合物作粘合物 质。 如果采用极性聚合物粘合聚烯烃塑料,一般应在粘合前进行表面处理,如电晕处理,火焰 处理、化学处理、溶剂处理等。对于塑料薄膜的粘合,常采用电晕处理方法。电晕处理适于连 续化生产,处理后可使薄膜表面极性增加并在表面形成微细的痕纹,使表面粘合性能改进。一 般处理后的表面应尽快粘合,时间长了会使处理产生的活性下降,影响粘合强度。 第二章 涂料 1.简述涂料的组成、分类及命名原则。 涂料一般由可挥发部分和不挥发部分组成,当涂料涂覆在包装容器的表面后,其可挥发部 分逐渐挥发逸去,留下不挥发部分固结成膜,所以不挥发部分称成膜物质。成膜物质又可分为 主要成膜物质、次要成膜物质和辅助成膜物质三类,主要成膜物质可以单独成膜,也可以与颜 料等次要成膜物质共同成膜。 我国对涂料的分类是采用以成膜物质为基础的分类方法,即按在成膜物质中起决定作用的 一种成分为基础,作为分类的依据,命名原则多按照涂料特点、用途、成膜特点等来命名。如: 磁漆、防锈漆、裂纹漆等。 2.油的成膜性的难易与什么有关?按成膜性的难易可分为几种? 油的成膜难易与其分子中的双键数目及双键的排列方式有关,含双键越多,结膜越快;双 键成共扼结构的,比双键为间隔形式的结膜快。 在工业上用碘值这一指标区分油的干燥性能,碘值指 100g 油所能吸收碘的克数。碘值是测 定油的不饱和度的主要方法,根据干燥性能和碘值,可以把涂料用油分为干性油、半干性油和 不干性油三种。 3.简述不同类型涂料的作用。 以包装用涂料为例: 1.金属容器用涂料 镀锡板、镀铬板和铝合金薄板等金属材制成罐后,极易受内容物腐蚀,且还会引起内容物 变质。因此,食品金属罐内表面均要求涂内涂料,罐头品种不同,对涂料的要求也不同。如含 蛋白质丰富的水产、 家禽和肉类罐头应采用抗硫涂料, 以防止蛋白质受热分解而造成硫化腐蚀; 酸性较强的番茄酱等要采用抗酸涂料,以防止罐壁酸腐蚀;某些含有花青素的水果如草莓、樱 桃等采用涂料后,可防止花青素腐蚀及内容物被锡还原而褪色。 此外, 为防止午餐肉罐头粘罐, 罐头内壁需涂防粘剂;罐装啤酒罐内壁涂涂料后,可防止金属离子溶出而影响啤酒的风味和透 明度。 2.塑料包装用涂料 (1)防静电涂料 塑料是电的不良导体,且大多数塑料吸水性差,塑料袋在加工及包装作业中常因摩擦使塑 料表面带有电荷,如不清除,在包装作业中会造成开口困难,而且在包装干燥粉状食品(如奶 粉等)时会造成袋口部静电吸附粉状颗粒造成封口不严而泄漏。采用外涂防静电涂料则是消除 塑料静电的有效方法之一。 (2)防雾滴涂料 当使用塑料包装蔬菜、水果或熟食等含水较多的食品时,当容器内部的水蒸气分压高于该 温度下的饱和蒸汽压时, 水蒸气会在塑料表面凝结, 又因为塑料的表面张力比水的表面张力小, 故凝结在塑料表面的水分便形成球状小水滴(即雾滴)。 小雾滴会对果蔬产生抽吸现象,使果蔬中的水分不断蒸发,造成果蔬脱水枯萎;果蔬中部 分水溶性有机营养成分溶解在小水滴中,造成微生物繁殖而引起果蔬腐烂;另外,由于小雾滴 的存在,会使光线发生漫反射,使塑料容器内雾化发白,降低透明度,影响销售。 防雾滴涂料增大了塑料的表面张力,使之与水相接近,这样,当水蒸气受冷凝结时,在塑 料表面形成的是连续的极薄的水膜,而不是小水滴,达到了防雾滴的目的。 (3)提高阻隔性涂料 聚烯烃塑料具有无毒、易加工、价廉等优点,因此在食品包装中应用很普遍,但它的阻隔 性不太好,在一定程度上影响了它的应用。涂布适当的涂料后可以改善其阻隔性能。 3.纸包装用涂料 (1)清油 清油的主要成膜物质为植物油,应用最广的为桐油,桐油涂膜坚韧、耐水、耐光和耐酸碱。 在桐油中加入适当的黄丹、二氧化锰进行熬制,可制成光油,主要用于瓦楞纸箱的防潮,桐油 还可与其它干性油(如亚麻仁油、梓油等)适量配合使用。 (2)石蜡 石蜡是最早使用的纸包装用涂料,用于纸包装容器的防潮、防霉。 (3)树脂涂料 树脂涂料的成膜物质只有树脂。广泛用于纸、纸板等的涂覆,用以增强机械强度,提高防 潮性、阻隔性及耐化学腐蚀性等。 4.其它包装用涂料(略) 4.简述涂料的选用原则。 包装容器用涂料的选用 选用包装容器用涂料时,首先应考虑被包装物的性质,涂层与被包装物接触时不应与被包 装物起反应、被溶解或渗透。涂料品种的选择一般要从下面几方面来考虑: 1.根据被涂产品的材质选择 2.根据产品使用环境选择 3.根据涂装的目的要求选择 4.根据涂材的配套性来选择 5.根据施工设备条件、产量、和经济条件等来选择。 第三章 防潮及防锈包装材料 1.哪些产品需要防潮? 从防潮包装角度看,需要防潮的被包装物可分为如下两类。 1.吸湿性产品 吸湿性产品又可分为两种:一种是自身含水量低的,吸收外界水分后,对产品质量有影响, 通过防潮包装可防止产品吸潮,如药品、水泥、食糖等;另一种是自身含水量高的,产品失去 水分后质量同样会下降,通过防潮包装可避免水分散失,如面包、化妆品膏剂等。 2.非吸湿性产品 产品本身无吸湿性,但在高湿的氛围中,对产品质量有影响,通过防潮包装可将产品与高 湿度的环境隔离开,如金属产品等。 2.防潮材料的透湿度与温度、湿度、厚度有什么关系? 通常环境的温湿度变化较大,材料的透湿度将有很大差别,因为温度高,湿度梯度大,水 蒸气扩散速度增大,透湿度就会增加,反之则减少。此外,防潮材料的透湿度与其厚度成反比, 即材料的厚度越大,其透湿度越低,但对有些较薄的防潮材料,如铝箔以及某些极薄的塑料薄 膜,在制造过程中会产生构造不均匀性及气孔,这时湿气就会通过这些气孔透过,所以这些材 料的防潮性能就可能较差。 3.用复合材料做隔湿材时的使用原则是什么? 用复合材料进行防潮包装时,应该把透湿度对湿度依赖性大的材料放在低湿侧,把透湿度 对湿度依赖性小的材料放在高湿测,这样才能使整个材料的透湿度小。相反,如果把对湿度依 赖性大的材料放在高湿侧,则会降低材料的防潮性能。 4.对使用干燥剂的包装有哪些要求?常用干燥剂有哪些? 使用干燥剂的包装所用的包装材料,其透湿度要小,密封性要好。被包物及内衬材必须事 先干燥后再放人包装容器内,盛放干燥剂的容器应能便于干燥剂吸收防潮包装内的湿气,而其 粉尘又不会落到内装物上。干燥剂应用透气性良好的细布袋、无纺布袋包好,或放在有小孔的 金属罐内。为便于使用,可将干燥剂分装成—定量值(或常用量值),并按重量分别盛装,方便 使用。 干燥剂小袋应均匀地分散在防潮包装内, 使包装内所有空间都能受到干燥剂的去湿作用, 或放在被包装物需要干燥的部位或附近,但不得直接放在被包装产品上。不得与金属或油漆表 面直接接触,对于药品等小型包装,可将干燥剂压成片状,放于瓶盖与衬垫之间。 包装常用的干燥剂有吸附型和潮解型两类。吸附型有硅胶、铝凝胶、分子筛等;潮解型主 要是用生石灰。 5.怎样计算干燥剂的用量? 在密封防潮包装中,干燥剂的用量与防潮材料的透湿度、储存期、防潮包装的总表面积等 多种因素有关,当采用较低透湿度材料包装时,干燥剂的用量按如下公式计算: W= 式中 W—干燥剂的使用量,kg A—潮包装的总面积,m2 R—防潮包装材料的透湿度,g/m2·24h M—包装储运的最长保护期限,月D—衬垫材料的重量,kg K—干燥剂的吸湿关系系数; 6.简述金属腐蚀的内、外因。 1.影响金属锈蚀的外界因素 金属锈蚀是金属与环境互相作用发生电化学腐蚀的结果,因此金属本身的特征和环境中的 因素两方面共同影响金属腐蚀过程。 (1)空气的相对湿度和温度的影响 空气的相对湿度对腐蚀的影响较大,当相对湿度较低时,金属腐蚀很慢,随着湿度的增加, 腐蚀速度增加得并不快,但当相对湿度逐渐增加到一定值(称临界相对湿度)时,金属的腐蚀 速度急剧加快。 温度对金属腐蚀的影响不是孤立的,同时也受到相对湿度的影响,—般当相对湿度低于临 界湿度,或低于 65%时,温度对金属腐蚀的速度影响不大。无论在什么温度下金属腐蚀的速度 都很小;但当温度在临界相对湿度以上时,温度对腐蚀的影响就相当大。在温差变化大的情况 下,温度对腐蚀的影响更显著。由于温度大幅度下降,在金属制品表面产生凝露,这将加速金 属腐蚀。因此,对于昼夜温差大、室内外温差大或炎热多雨的场合,金属产品最易生锈。 (2)氧气对金属腐蚀的影响 氧气和水一样,是金属在大气中腐蚀的必要因素,缺少其中之一,金属就不会被腐蚀。 (3)其它因素对金属腐蚀的影响 大气中除氧和水分外,其它因素如海洋盐雾、工业烟尘等均会加速金属的腐蚀。 2.影响金属锈蚀的内因 主要是金属材料本身的性质和杂质的种类和含量。 7.简述防锈剂的组成和防锈机理。 以防锈油脂为例: 防锈油是以油脂或树脂类物质为主体,加入油溶性防锈剂所组成的暂时性防锈涂料。防锈 油中的油脂或树脂类物质作为成薄膜物质涂布于金属表面后,对锈蚀因素具有一定的隔离作 用。但一般油脂类能溶解空气中的氧,并且还能溶解少量水分,单纯使用油脂不能获得满意的 防锈效果,因此必须添加防锈剂,这类物质对防锈油的防锈效果具有很大影响。 (1)防锈油的作用原理 a.在金属表面上的吸附作用 由于表面活性物质在分子结构上具有共同特点—具有亲水的极性基和亲油的非极性基两个 组成部分,当防锈油涂布于金属表面时,油中分散的防锈剂分子就会在金属与油的界面上定向 吸附(极性基与金属吸附,非极性基与油吸附),并且能形成多分子层的界面膜。试验证明,如 果只能形成 l~2 个分子层的膜,防锈能力很差,这种吸附层为 2~6 层以上时,就有很好的防 蚀能力。 这种吸附作用一是对腐蚀因素具有屏蔽作用, 二是可以提高油膜与金属表面的附着力。 由于吸附膜的表面是憎水性的,因而具有更好的防水性,同时可以增加金属表面的电阻。许多 研究证明,防锈剂在金属表面的化学吸附(形成配价键),降低了金属活性,这是防锈作用的主 要原因之一。 b.能降低落在油膜上的水滴与油层的界面张力 如果在油膜表面有水滴形成(如结露等),水滴与油层界面张力的作用,使水滴成球形,借 重力作用使其较易渗入油膜到达金属表面。防锈剂这类表面活性物质可使水的表面张力降低, 使水滴不能呈球形状态存在于油膜上,而趋向于平摊开来,这样就降低了水滴对油膜的压强, 使其不易穿透油膜到达金属的表面,水滴在油膜表面摊得越平,油的防锈效果一般也越好。 c.对水的置换作用 具有表面活性的防锈剂,借助其界面吸附作用可将金属表面上吸附的水置换出来。此外油 中所含的水分,可被防锈剂的胶粒或界面膜稳定在油中,使其不能与金属直接接触。 上述几种作用都对金属表面上腐蚀电池的形成起了抑制作用,从而达到了防止金属制品锈 蚀的目的。 8.简述防潮材料、干燥剂、防锈剂的选用原则。 见教材相关部分。 第四章 封缄材和捆扎材 1.简述包装封缄的主要作用。 包装其封缄和捆扎的目的不完全相同,但它们的作用不外乎以下几方面: 1.防止内容物脱出、泄漏、散逸。 2.防止产品受氧化、腐蚀等,延长产品寿命,提高产品价值。 3.防止内装商品被污染,被盗窃取出或偷换。 4.加强包装容器的强度,有时还有美化商品的作用。 5.便于贮存,运输和搬运。 2.简述常用防伪标签的特点及应用。 目前,包装常用防伪标签有十几个种类,如防揭封条(口)、防伪标志标签、防揭标签、易 碎纸标签、激光全息标签、激光全息破坏性标签、字模防伪聚酯薄膜标签、透明 PVC 字模防揭 通用标签、综合防伪防揭压痕纸标签、产品编码全息标签、产品编码刮开式标签、泡沫薄膜标 签、条码技术标签等。 特点及应用详见教材。 3.简述瓶盖和捆扎材的种类和应用。 常用瓶盖 a.王冠盖 王冠盖广泛应用在啤酒瓶、汽水瓶等充气饮料瓶中。 b.显开启盖 显开启盖不能防止所盖容器的内装物被盗,但显开启盖在打开后一定要有一部分遭到破坏, 显示出此盖曾经被打开过,以使在自选市场内选择商品的顾客能够察觉该容器是否被启封过, 防止内装物被盗而损害顾客的利益及健康。 目前,显开启盖主要有下面几种形式: 普通显开启盖 普通显开启盖有 A、B 两种类型。A 型为单排滚花,B 型为双排滚花,滚花方向为沿圆周方 向滚压,有的沿圆周方向和轴向均有压痕,启封时压裙全部断开脱落,便于旧瓶回收利用。 加长显开启盖 加长显开启盖也称斯台尔盖(Stel cap),特点是侧缘部分非常长,可在 侧缘部分通过印刷或冲压制出文字或标记,尤其是冲压出的文字或标记具有浮雕般的装饰效 果,给人以非常高贵文雅的感觉。 保香显开启盖 保香显开启盖与普通显开启盖相比有更好的耐压性能,其衬垫材料多为 聚氯乙烯制成,其特点是为了保持耐压性。制造时需用盖壁较厚、硬度较高的铝板,封缄时, 需使用特殊的加压块,使盖肩部沿瓶口绞紧。多用于碳酸饮料、啤酒等有耐压要求的瓶上,也 可用于果汁等要求耐减压性能的饮料瓶。 c.带式盖 带式盖又称塞德尔盖(Seidel seal)其性能、用途、封缄方法等都与普通显开启盖相同,此 种盖的特点在开启方法上,即将普通显开启盖的穿孔部分进行改造,即改为以舌翼和与此舌翼 相连接到本体上的两条圆周刻痕构成。开启时,只要一拉舌翼就可以将其撕裂成带条而打开。 为了能够较容易地拉出舌翼,还可在舌翼上贴上薄膜。 d.螺旋盖 此种盖的特点是预制螺旋盖,即盖在制成时已制好螺纹。材料多用马口铁、铝板、塑料等。 其特点一是成型加工简单,生产效率高,价格低廉;二是只要瓶口、盖的成型尺寸在标准规格 内,配合就好,密封性强,不易脱扣。缺点是瓶与盖之间若有内容物粘附并固化后不易开启。 螺旋盖主要有以下几种形式: 阴螺纹螺旋盖 阴螺纹螺旋盖是利用盖内螺纹旋紧在瓶颈的阳螺纹上形成密封,主要用金属或塑料制成。 快旋盖 快旋盖又称凸缘盖,名称源于其盖内有 3~6 个凸缘,呈凸缘和瓶口上对应的 3~6 头螺纹 相啮合。多用于包装果酱、水果罐头等广口瓶。与连续螺旋盖比,凸缘盖有两个突出的特点: 第一,使用者只要旋转四分之一圈即可拧紧或拧下盖子;第二,盖子沿着整个瓶口密封面上的 压力相当均匀,衬垫材料和瓶口密封性相当好。 加压旋扭盖 加压旋扭盖又称真空旋扭盖。其特点是在盖内的侧面和上面都涂有密封填料。盖的顶面中 部有隆起(安全扣),这样,在加热杀菌后,由于冷却而使容器内部是真空而使安全扣凹陷, 此时表示已呈真空密封。如果曾开过盖,或内装物变质而失去真空度时,安全扣就凸起,使用 者可籍此判断内装物是否变质或被人开启过。加压旋钮盖盖上没有螺纹,而瓶口中有细螺纹在 封口将压紧在玻璃瓶口中,经蒸气加热而变软的密封垫料将瓶口螺纹的间隙填满而形成螺纹。 e.特殊盖 易开盖 为了解决罐头开启方便,在二片灌装的啤酒、饮料、干果类食品包装中,可采用易开罐盖。 易开罐盖有多种形式,除拉环式外,还有拉片式、按钮式。后者主要考虑在开启后拉环还能连 附在罐盖上,以避免丢弃后刮伤人体及污染环境。 胶带式小口易开盖 胶带式小口易开盖是在容器的盖上预先冲出一个孔,用粘合剂把复合薄膜(如0.5mm 厚的 真空镀铝薄膜)粘在其上。此种封口适用于非碳酸饮料如果汁等,使用时用带斜口的吸管刺破 薄膜即可饮用内装饮料。 按钮式小口易开盖 此盖上有大小两个圆形冲痕的突起按钮,食用时先按下较小的一个, 让空气进入,再按大的按钮,即可饮用。 撕裂盖 撕裂盖是一种用于杯状玻璃容器的盖,多用于酒和果汁饮料的包装,去掉盖后即可直接饮 用,其特点是盖材采用薄铝片,在盖的侧缘部有一个可夹持的是舌翼,其后连接到刻有盖圆周 一半长度的划痕上,用手一扯舌翼,盖就会被扯下半圈,于是很容易地开启,但一旦打开,便 不能再封上。 f.超长盖 超长盖其特点是便于开启和能密封啤酒等充气饮料且耐压性能好。该盖附有一个环状的拉 手,盖上有划线,使用时用手指套住拉环扣扯拉即可沿划线开启瓶盖。同时,划线的深度也可 随盖的位置而有所不同,以取得易开和密封间的协调。 g.粉末分配盖 粉末分配盖用于胡椒粉等餐桌调料瓶,该盖为内外双重结构。内盖是一个与包装罐口配合 的薄片,外盖是一个扣在内盖上的瓶盖。内外盖都有同样数个小孔。内盖固定,外盖可以转动, 当外盖转动到两孔重合时,可以倾倒出调味料,两孔错位时,瓶罐既被密封。 在包装中的捆扎材料主要包括塑料捆扎带(俗称打包带)和塑料绳,主要用于瓦楞纸箱及 其它散装食品、蔬菜的捆扎,其作用是将包装物品集中捆扎在一起,压缩体积,增加包装的强 度,便于装卸,也有封缄、防盗、防止包装物散失或散塌的作用。 4.指出非压敏型、单面压敏型、双面压敏型胶带的构成、并说明每种成分的作用。 (1)非压敏胶带 这类胶带只包括基材、底层处理剂和粘合剂,其结构如图所示。再湿性胶带、溶剂活化型 胶带及加热活化型胶带都属此种结构。 (2)单面压敏胶带 这类胶带包括基材、底层处理剂、粘合剂和背层处理剂四部分,结构如图,是使用量最大 的胶带。 非压敏胶带 1—黏合剂 2—底层处理剂 3—基材 单面压敏胶带 1-黏合剂 2-底层处理剂 3-基材 4-背层处理剂 (3)双面压敏胶带 这种胶带的基材两面都涂敷压敏胶,因此要使用隔离材才能在使用前盘卷保存,其结构如 图。 图 双面压敏胶带 1、5-黏合剂 2、4-底层处理剂 3-基材 4-隔离材 1.基材 基材是胶带的骨架部分,是粘合剂的载体。作为基材的材料,应当有较好的机械强度和较 小的伸缩性,厚度要均匀。 2.粘合剂 粘合剂是胶带的核心部分,胶带所用的粘合剂主要有水活化型、溶剂活化型、热熔型及压 敏型等几种。 3.底层处理剂 底层处理剂的作用,是增加粘合剂与基材之间的粘附强度,使得在揭开放带时,粘合剂与 基材不致脱离。底层处理剂是一种能够使不同种类的物质(如基材与粘合剂)牢固粘合的涂敷 剂,也可以说是一种粘合剂。有些粘合剂与基材之间本来已有足够的粘附力,就不必再涂底层 处理剂了。 4.背层处理剂 背层处理剂涂敷在基材的背面,用来防止压敏胶带在卷曲成卷时彼此粘连,使之易于展开。 另外,背层处理剂还能增加基材的强度,有些背层处理剂还能赋予胶带防水,耐候、防止静电 等特殊功能。有些基材本来就不易与粘合剂粘连,如聚乙烯、聚氯乙烯、涂层牛皮纸等,就不 需另涂背层处理剂了。 5.隔离材 为了防止在盘卷时双面胶带的粘合剂之间彼此发生粘连,需要用隔离材将粘合剂层隔离开。 5.压敏型粘合剂的四个粘附要素是什么?应满足什么关系式?压敏型粘合剂主要有哪些类 型? 压敏胶粘合过程的四个主要因素必须满足下面关系:T