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第七章收缩包装 一 薄膜的热收缩原理及工艺二 收缩包装工艺及设备三 常用的收缩薄膜 1 收缩包装 收缩包装就是利用有热收缩性能的塑料薄膜裹包产品或包装件 然后迅速加热处理 包装薄膜即按一定的比例自行收缩 紧贴住被包装件的一种包装方法 收缩包装始于60年代中期 70年代得到迅速发展 目前已在一些经济发达国家广泛用于 据统计 欧美日等国每年消费的收缩薄膜均在10万吨以上 瑞典有30 的流通领域包装已从瓦楞纸箱改变为收缩组合包装 整个西欧的流通领域包装中已有15 采用了收缩包装 国内现在也有了一定规模的应用 2 2 双向热收缩膜工艺流程曲线图 双向热收缩膜和工艺框图分析 双轴拉伸 一次拉伸 纵横向同时进行 分子链段或结晶主轴与拉伸平面平行 二次拉伸 纵向先拉 横向后拉 分子链段有的与纵向平行 有的与横向平行 有些与拉伸平面平行 3 热收缩原理 收缩薄膜是采用预拉伸技术 一定倍率的单轴或双轴拉伸 和急冷工艺 保留定向分子结构的同时 也保留了拉伸变形时产生的内应力 制成的 加热使用时 记忆 的内应力弹性恢复 定向分子链段解取向恢复至自然卷曲状态 宏观上表现为膜的收缩而裹紧产品的 4 二 PE交联法热收缩膜的工艺流程及分析 PE收缩膜是先通过辐射交联制得交联原膜 然后再经双向拉伸制得的 交联的目的 除了破坏结晶外 还可以提高收缩薄膜的收缩应力和强度 采用化学交联生产PE收缩薄膜的简单工艺流程如下图所示 5 分析 采用急冷工艺是为了控制结晶度 防止薄膜粘连 为薄膜的二次加工作准备 在紫外线照射下 光敏剂 交联剂发挥作用 分子间产生交联键 既可降低结晶度 又可增加薄膜的强度 红外线加热到Tg Tm温度之间 为薄膜延伸 分子链段重排提供能量 采用一定倍率 用延伸率表示 的单向或双向拉伸 可以控制取向程度 改善薄膜的各项性能 是膜热收缩的必要工艺条件 再次采用急冷工艺是为了把定向结构保留下来 把拉伸时产生的张应力记忆下来 为加热使用时的解取向创造了条件 6 三 采用注 拉 吹工艺制造管状热收缩膜 7 二 收缩包装工艺及设备 1 预包装作业 预包装时 薄膜尺寸应比产品大10 20 如果尺寸过小 充填物品不方便 还会造成收缩张力过大 可能将薄膜拉破 尺寸过大 则收缩张力不够 包不紧或不平整 所用收缩薄膜厚度可根据产品大小 质量以及所要求的收缩张力来决定 如PE热收缩薄膜 一般选用厚度为80 100微米 对大托盘收缩包装 厚度可增加至500微米 1 两端开放式 包装件两端收缩形成椭圆性开口 见图6 20 6 21 2 四面密封式 将产品四周 用平膜 或两端 用管膜 均包裹起来 接缝采用搭接式密封 用于要求密封的产品包装 见图6 23 624 3 一端开放式 用薄膜先 制成方底大袋 再将此袋自上而下套在堆叠商品的托盘上 采用大型收缩包装机 用于瓦楞纸箱和大袋包装件的集合包装 包装件长宽高一般在1m以上 见图6 25 8 三 常用的收缩薄膜 一 收缩薄膜的主要性能指标1 收缩率与收缩比先量薄膜纵横向长度 然后将薄膜浸在120 2 恒温介质 如甘油中 1 2秒 取出后用冷水冷却 测量纵横向长度L2 按下式计算 收缩率 S L1 L2 L1 100 L1为收缩前薄膜长或宽 L2为收缩后膜的长或宽 目前包装用收缩膜 一般要求纵横向收缩率相等 约为50 实际上为20 40 但在特殊情况下也有单向收缩率的 收缩率为25 50 单轴拉伸 还有纵横向收缩率不相等的偏延伸薄膜 收缩比 R S1 S2其中 S1为纵横向 任一向 收缩率较大的 S2为纵横向收缩率较小的 9 2 收缩张力 薄膜收缩后施加给包装的张力 与膜纵横向拉伸强度成正比 以拉伸强度表示 如热收缩PE膜 拉伸强度 纵 横向 MPa 厚度0 06mm为 12MPa3 收缩温度 定义 对包装作业来将 包装件在热收缩通道内加热 薄膜收缩产生预定张力 一定收缩率 所达到的温度 温度高低与膜厚 塑料的结晶度 或分子间力有关 10 图6 7曲线中 1 PE2 PVC3 PP按仃止收缩的温度测定 PE 126 PVC 150 PP 165 按达到一定张力 50 收缩率 时的温度测定 PE 105 PVC 100 PP 156 11 4 热封性 在加热收缩之前 一定要两面或三面热封合 并要求封缝有较好的强度 12 二 常用收缩薄膜的品种和用途 1 PVC膜1 软PVC 25 增塑剂 热稳定性差 为多组分 分子不规整的结构 难以结晶 但透明度高 可采用预拉伸技术制造热收缩膜 2 硬PVC 5 增塑剂 且为间规立构时 有一定的结晶度 但熔点高 Tm在300 左右 透明度较低 分子间力大 难以拉伸处理 一般不作热收缩膜使用 13 软PVC膜的特点 收缩温度低 宽 在Tg附近进入高弹态 膜软化变形 40 左右就可以收缩 160 停止收缩 并开始有热分解产物出现 所以PVC热通道温度一般为100 150 以收缩率限定收缩温度 透湿率高 透氧率低 两点决定了PVC膜适于水果蔬菜热收缩包装 透明 对热敏感 有呼吸 防雾气 保鲜等功能 的要求 抗冲击性差 尤其是低温脆性大 分子链柔性差 分子间力强 分散应力弱 低温下Tx升高 处于硬玻璃态 外力作用下 易脆断 所以不适宜作耐寒包装使用 尤其不能作冷冻食品小包装使用 封缝强度低 14 热封时 有HCL气体产生 在食品热收缩包装时受限制 要注意以下下问题 a 降低热封温度 防止热分解 温度 65 b 加增塑剂 降低Tf 拉开Tf Td距离 防止热分解产物的产生 加热稳定剂 可以缓解HCL气体自催化降解作用 但一定要使用无毒的助剂 c 软PVC的增塑剂在光 热的影响下分解溶出时 热封处强度降低 15 2 PE膜 其特点为结晶型聚合物 而收缩性来自于非晶部分的解取向 要获得好的热收缩性 应控制其结晶程度 采用LDPE原料或使用交联法生产热收缩膜都可以有效地控制结晶度 3 PP收缩温度高 时间长 4 EVA为新型收缩膜 但热封时有醋酸味产生 5 其他膜如 PS 信件包装 PVDC 肉类包装 16 三 存在问题 四面密封方式预封后 内部残留空气在热收缩时会膨胀 使膜收缩困难 影响包装质量 因此在封口器旁常有刺针 热封时刺针在薄膜上刺出放气孔 热收缩后封缝处的小孔自行封闭 薄膜收缩后施加给包装物的张力与膜纵向拉伸强度成正比 与膜的厚度有关 如PE膜厚度 0 06mm时 拉伸强度 12Mpa 包装金属罐等刚性产品允许较大的收缩张力 而包装易碎 易皱折产品时 如收缩张力过大 产品易变形 甚至损坏 收缩率 收缩张力大小与收缩温度有关 要按预定张力 如50 收缩率 来确定热收缩温度 例如PVC收缩膜的热收缩温度范围很宽 40 就有一定收缩 1