Материаловедение в полиграфическом и упаковочном производстве

Август 8, 2022

Главная
Маркетинг
Материаловедение в полиграфическом и упаковочном производстве

Содержание

2. Цель дисциплины: Формирование у студентов знаний о строении и свойствах полиграфических и упаковочных материалов, о взаимосвязи
3. Основные термины и определения, относящиеся к упаковочным материалам Упаковка – средство или комплекс средств, который обеспечивает
6. Требования к упаковочным материалам
8. Большая доля упаковки изготовляется из полимерных материалов (по разным источникам от 50 до 70%) вследствие легкости,
10. Факторы, учитываемые и предъявляемые к упаковке на всех этапах цикла обращения
11. ВЫВОД: для грамотного выбора упаковочных материалов необходимы обширные сведения о природе, структуре и комплексе свойств рассматриваемых
12. ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1. Химическая природа: Полиуглеводороды насыщенные (алифатические полиалкены или иначе полиолефины
13. Полиспирты (ПВС) и полиэфиры на его основе (ПВА). Поликислоты (ПАК и ПМАК) и полиэфиры на их
14. ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Обладают хорошими адгезионными свойствами, склонны к волокнообразованию, хорошо окрашиваются.
15. 2. Конфигурации макромолекул а) линейная б) разветвленная в) многократно разветвленная г) сетчатая Полимеры с линейной, разветвленной
16. 3. Конформации макромолекул: Гибкие: неполярные и слабо полярные полимеры, не имеющие громоздких объемных заместителей – ПЭ,
17. 4. Надмолекулярная структура аморфных полимеров Полимеры глобулярной структурой являются более хрупкими. Полимеры «пачечной» структуры и полимеры
18. 4. Надмолекулярная структура кристаллических полимеров многослойный пластинчатый кристалл (а), «шиш-кебаб» (б,в), сферолит (г) а б в
19. Влияние роста степени кристалличности на эксплуатационные свойства полимеров
20. 5. Когезия Прочность полимеров обеспечивают химические связи между атомами вдоль цепей макромолекул и когезионные силы между
21. Растворимость, гибкость, прозрачность, морозостойкость аморфных полимеров выше, чем у кристаллических. Многие из них «стеклуются, застывают» при
22. 8. Молекулярная масса и полидисперсность С ростом молекулярной массы: снижается глубина протекания химических реакций повышаются механические
24. Достоинство термопластов –несложность переработки в изделия и возможность вторичной переработки отходов. Реактопласты после отверждения имеют высокие
25. 10. Термомеханические и теплофизические свойства полимеров Термомеханические свойства отражают изменение размеров, объема, структуры, прочности и др.
26. Поведение аморфного полимера при нагревании Термомеханическая кривая аморфного полимера I - стеклообразное физическое состояние; II –
27. Поведение кристаллического полимера при нагревании
29. Температурные интервалы переработки термопластичных полимеров
30. Поведение сетчатых полимеров при нагревании Переработка и эксплуатация ТХР густосетчатых полимеров (конструкционные): ТХР
32. 11. «Хладотекучесть» аморфных полимеров в стеклообразном состоянии
33. «Рекристаллизация» кристаллических полимеров в кристаллическом физическом состоянии Кривые растяжения кристаллических полимеров: 1 – в естественных условиях
34. Сферолит Фибрилла Изменение морфологии кристаллитов цис-полиизопрена при разной степени вытяжки ε: А = 50 %; Б
35. Интервалы температур эксплуатации полимеров в качестве конструкционных пластиков
37. Классификация полимеров по жесткости
39. Влияние ориентации макромолекул на прочностные свойства полимеров
41. Скачать презентацию

Слайд 2

Цель дисциплины:
Формирование у студентов знаний о строении и свойствах полиграфических

и упаковочных материалов,
о взаимосвязи между эксплуатационными свойствами, качеством и структурой материалов,
о тенденциях в области разработки новых материалов, освещение вопросов экологии и ресурсосбережения,
а также привитие навыков и умений исследования, определения, испытания и выбора данных материалов.

Задачи дисциплины:
Информирование об особенностях структуры, свойствах и разнообразии полимерных материалов, применяемых в упаковке и полиграфии. Формирование понимания взаимосвязи структуры полимеров с эксплуатационными свойствами.
Освещение состава и свойств компонентов печатных красок, лаков, клеёв и сведений о применяемых растворителях и маслах.
Знакомство студентов с основными металлами и их сплавами и их использованием в полиграфии и упаковке.
Информация о материалах на основе древесины, стекла и текстиля, применяемых для производства тары и упаковки.

Слайд 3

Основные термины и определения, относящиеся к упаковочным материалам
Упаковка – средство или

комплекс средств, который обеспечивает защиту продукции и окружающей среды от повреждений и потерь, а также облегчает транспортировку, хранение и реализацию продукции.

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Требования к упаковочным материалам

Слайд 7

Слайд 8

Большая доля упаковки изготовляется из полимерных материалов (по разным источникам от

50 до 70%) вследствие легкости, простоты, низкой энергоёмкости и многообразия методов переработки, красивого внешнего вида, хорошей окрашиваемости, прозрачности, эластичности, достаточной прочности и др. достоинств этих материалов.
Но одними из самых экономичных материалов являются бумага и картон, которые всегда будут применяться для изготовления разнообразных коробок.
Металлы благодаря высокой прочности, жесткости и прекрасным барьерным свойствам незаменимы в упаковке пищевых продуктов длительного хранения (консервная тара) и в специальных видах упаковки.
Стеклянные флаконы и бутылки по-прежнему будут применяться для товара, упакованного «богато и претенциозно».
Использование древесины в основном сохранится для производства объемной тары для очень объемных и тяжелых изделий.

Тенденции в отрасли
упаковочных материалов

Слайд 9

Слайд 10

Факторы, учитываемые и предъявляемые к упаковке на всех этапах цикла обращения

Слайд 11

ВЫВОД:
для грамотного выбора упаковочных материалов необходимы обширные сведения о природе, структуре

и комплексе свойств
рассматриваемых и отбираемых материалов

Слайд 12

ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1. Химическая природа:
Полиуглеводороды насыщенные (алифатические

полиалкены или иначе полиолефины - ПЭ и ПП, ароматические - ПС). Эти полимеры химически стойки, являются хорошими диэлектриками, но имеют плохие адгезионные свойства .
Полиуглеводороды ненасыщенные (диеновые или каучуки – ПБ, ПИП, ПХП). Каучуки обладают высокой клейкостью, а резины на их основе - высокоэластичностью.
Полигалогенпроизводные (ПВХ, поливинилиденхлорид ПВДХ, фторопласт ФП и др.). Указанные полимеры химически стойкие, хорошие диэлектрики, не поддерживают пламенное горение и плохо склеиваются

Слайд 13

Полиспирты (ПВС) и полиэфиры на его основе (ПВА).
Поликислоты (ПАК и ПМАК)

и полиэфиры на их основе (ПМА и ПММА). Полиспирты, поликислоты, полиэфиры проявляют повышенные адгезионные свойства.
Полиэфиры гетероцепные (ПЭТ, полиэфиракрилаты, полиэфирмалеинаты).
Полиамиды гетероцепные (ПА-6, ПА-66 и др.). Гетероцепные полиэфиры и полиамиды склонны к волокно- и пленкообразованию и обладают хорошими адгезионными свойствами.

1. Химическая природа (продолжение):

Слайд 14

ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Обладают хорошими адгезионными свойствами, склонны к волокнообразованию,

хорошо окрашиваются.

Слайд 15

2. Конфигурации макромолекул
а) линейная б) разветвленная в) многократно разветвленная г)

сетчатая

Полимеры с линейной, разветвленной конфигурацией могут растворяться в органических растворителях,
полимеры с сетчатой конфигурацией – не плавятся и не растворяются, а только набухают.

Слайд 16

3. Конформации макромолекул:
Гибкие: неполярные и слабо полярные полимеры, не имеющие

громоздких объемных заместителей – ПЭ, ПП, полиорганосилоксаны (кремнийорганические полимеры), диеновые полимеры (каучуки).
Хорошо растворяются, эластичные, морозостойкие

Полужесткие и жесткие: полярные полимеры и полимеры с сопряженной связью - ароматические полиамиды и полиэфиры, целлюлоза и её производные (ацетаты, нитраты целлюлозы, метил-, этилцеллюлоза, целлофан (гидрат целлюлозы).
Механически прочные, износоустойчивые, стойкие к действию растворителей.

Слайд 17

4. Надмолекулярная структура аморфных полимеров
Полимеры глобулярной структурой являются более хрупкими.
Полимеры

«пачечной» структуры и полимеры с ректальными и складчатыми доменами - более жесткие и прочные.

Слайд 18

4. Надмолекулярная структура кристаллических полимеров
многослойный пластинчатый кристалл (а), «шиш-кебаб» (б,в), сферолит

(г)

а б в г

Чем выше доля упорядоченной фазы в полимере (степень кристалличности), тем выше плотность, прочность при растяжении и сжатии
и меньше проницаемость для паров воды и газов, меньше прозрачность, пластичность, лучше растворимость и др.

Слайд 19

Влияние роста степени кристалличности на
эксплуатационные свойства полимеров

Слайд 20

5. Когезия
Прочность полимеров обеспечивают химические связи между атомами вдоль цепей макромолекул

и когезионные силы между соседними макромолекулами

Чем выше полярность полимеров, тем интенсивнее когезия (ПЭК), тем выше прочность и теплостойкость, меньше усадка полимеров полимеров

Влияние когезии на эксплуатационные свойства полимеров

Слайд 21

Растворимость, гибкость, прозрачность, морозостойкость аморфных полимеров выше, чем у кристаллических. Многие

из них «стеклуются, застывают» при минусовых температурах. Тс у полиизопренового каучука - минус 1000С, у полиэтилена - минус 70 ÷ минус 1000С Перерабатываются в изделия аморфные полимеры легче, чем кристаллические.

Слайд 22

8. Молекулярная масса и полидисперсность
С ростом молекулярной массы:
снижается глубина протекания химических

реакций
повышаются механические свойства
после достижения критической молекулярной массы полимеров Мкр резко возрастает вязкость η0 и ухудшается текучесть расплавов полимеров

Влияние молекулярной массы на вязкость расплавов полимеров

Слайд 23

Слайд 24

Достоинство термопластов –несложность переработки
в изделия и возможность вторичной переработки отходов.

Реактопласты после отверждения имеют высокие прочностные свойства (модуль упругости до 4500 МПа), химическую стойкость, твердость, теплостойкость до 3000С, меньшие коэффициенты линейного и объемного расширения

Слайд 25

10. Термомеханические и теплофизические свойства полимеров
Термомеханические свойства отражают изменение размеров, объема,

структуры, прочности и др. показателей полимеров в зависимости от температуры. Кривые, с помощью которых описывают эти изменения, называются термомеханическими кривыми .
Теплофизические (термические) свойства отражают характер, условия, природу и уровень тепловых процессов, протекающих в полимерах при изменении температуры.
Важнейшими эксплуатационными термомеханическими характеристиками полимеров являются:
- температура стеклования Тс и температура текучести Тт для аморфных полимеров;
температура плавления Тпл для кристаллических полимеров
Тдестр. и Тхр – для всех типов полимеров

Чтобы определить значения этих температур необходимо проследить за изменением размеров ε образца полимера при нагревании при одновременном действии постоянной нагрузки σ (σ =const).
ε - относительное удлинение образца.

Слайд 26

Поведение аморфного полимера при нагревании
Термомеханическая кривая аморфного полимера
I - стеклообразное физическое

состояние; II – высокоэластическое физическое состояние; III – вязкотекучее физическое состояние.
ТХР ТС ТТ ТДЕСТР – температуры хрупкости, стеклования, текучести и деструкции.

Слайд 27

Поведение кристаллического полимера при нагревании

Слайд 28

Слайд 29

Температурные интервалы переработки термопластичных полимеров

Слайд 30

Поведение сетчатых полимеров при нагревании
Переработка и эксплуатация ТХР < Тперер <

ТС (резание, сверление, вытачивание)
густосетчатых полимеров
(конструкционные): ТХР < Тэкспл < ТС σ экспл <σХР

Слайд 31

Слайд 32

11. «Хладотекучесть» аморфных полимеров в стеклообразном состоянии

Слайд 33

«Рекристаллизация» кристаллических полимеров
в кристаллическом физическом состоянии
Кривые растяжения кристаллических полимеров: 1

– в естественных условиях эксплуатации, 2 - при пониженных температурах., 3 – при повышенных температурах

Слайд 34

Сферолит Фибрилла
Изменение морфологии кристаллитов цис-полиизопрена при разной степени вытяжки ε: А

= 50 %; Б =200 – 250 %; В = 300 % (фибрилла)

Слайд 35

Интервалы температур эксплуатации полимеров в качестве конструкционных пластиков

Слайд 36

Слайд 37

Классификация полимеров по жесткости

Слайд 38

Слайд 39

Материаловедение в полиграфическом и упаковочном производстве

Содержание

Цель дисциплины: Формирование у студентов знаний о строении и свойствах полиграфических

Основные термины и определения, относящиеся к упаковочным материаламУпаковка – средство или

Требования к упаковочным материалам

Большая доля упаковки изготовляется из полимерных материалов (по разным источникам от

Факторы, учитываемые и предъявляемые к упаковке на всех этапах цикла обращения

ВЫВОД:для грамотного выбора упаковочных материалов необходимы обширные сведения о природе, структуре

ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ1. Химическая природа: Полиуглеводороды насыщенные (алифатические

Полиспирты (ПВС) и полиэфиры на его основе (ПВА).Поликислоты (ПАК и ПМАК)

ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ЦЕЛЛЮЛОЗЫОбладают хорошими адгезионными свойствами, склонны к волокнообразованию,

2. Конфигурации макромолекул а) линейная б) разветвленная в) многократно разветвленная г)

3. Конформации макромолекул: Гибкие: неполярные и слабо полярные полимеры, не имеющие

4. Надмолекулярная структура аморфных полимеровПолимеры глобулярной структурой являются более хрупкими. Полимеры

4. Надмолекулярная структура кристаллических полимеровмногослойный пластинчатый кристалл (а), «шиш-кебаб» (б,в), сферолит

Влияние роста степени кристалличности на эксплуатационные свойства полимеров

5. КогезияПрочность полимеров обеспечивают химические связи между атомами вдоль цепей макромолекул