第3章-防潮及防锈包装材料(包装辅助材料).ppt

包装辅助材料 天津科技大学包装与印刷工程学院韩永生2006 4 第五篇 第3章防潮及防锈包装材料 第一节 防潮包装材料概述 一 防潮包装的作用和被包装物的分类防潮包装 通常保护的是那些受潮后 质量会受到影响的产品如药品 酥脆食品 金属制品 水泥等 这些产品受潮后会绵软 氧化 发霉 结块 锈蚀 严重的会失去使用价值 但对于那些本身含水量较高 失去水分变干后同样会使质量受到影响的产品 如蛋糕 面包 牙膏等 防潮包装同样重要 因此 防潮包装可把产品同外界隔绝起来 免受外界水蒸气变化的影响 保证产品在储存期内不致因外界水蒸气变化而引起变质 需要防潮包装的产品 吸收水分会变质 药片 饼干 水泥 需要防潮包装的产品 失去水分会变质 蛋糕 面包 牙膏 化妆品 非吸湿性产品 金属 二 防潮包装材料 不能透过或难于透过水蒸气的包装材料叫做防潮包装材料 常用的防潮包装材料有金属 玻璃 复合材料 塑料 油脂或蜡的加工材料 金属玻璃 金属 高阻隔复合塑料薄膜 防潮包装材料的防潮性取决于它的透湿度 而透湿度又受温度和材料两侧的湿度等的制约 透湿度可以定义为 在一定的温湿度条件下 处于透湿恒定状态的防潮材料 在单位时间内单位面积上所透过的湿气量 单位是g m2 24h 防潮材料的透湿度越小 防潮性能就越好 各种防潮材料的透湿度差别很大 防潮包装材料的大致分类 防潮材料分类透湿度 g m2 24h 轻度防潮材料100普通防潮材料50高度防潮材料15相当高度防潮材料5极高度防潮材料1真正防潮材料0各种包装材料的透湿度 在设计防潮包装时 仅可做为参考数据 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 但如果把同样的薄膜层合起来 则透湿率就会大大降低 在使用由不同材质的材料制成的复合防潮材料进行防潮包装时 还要注意下面的情况 即用不同的材料接触高湿侧 整个材料的透湿度不相同 这是因为湿度对各层材料的透湿度影响的程度有差别 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 三 防潮包装材料的选择 在进行防潮包装设计时 首先根据下面数据算出所要求的材料透湿度 然后找出符合要求的防潮包装材料 对防潮要求不太高时 可以采用防潮能力较差的材料 如防水纸 石蜡纸 聚氯乙烯加工纸等 对防潮要求稍高时 可采用聚乙烯加工纸 聚乙烯塑料膜等 对防潮性能要求高时 可采用具有一定厚度的铝箔及铝箔复合材料等 对防潮要求特别高时 可采用金属或玻璃容器 四 干燥剂 干燥剂是一种容易吸收水分的物质 它能吸收一定空间的水蒸气 降低这一空间的相对湿度 需要使用干燥剂防潮的物品有 内装物属非吸湿性的金属制品 若水气透入包装不易外泄 易产生结露现象 导致金属生锈 所以在环境封存或封套式防锈包装中要使用干燥剂 还有一些吸湿易变质的物品如药片 某些小食品等在防潮包装时也可加干燥剂 对一些不宜过分干燥的商品 如纸制品 针棉织品等 不宜使用干燥剂 以免商品过分脱水而影响质量 甚至变质损坏 干燥剂只能应用在密封的包装中 若使用在非密封包装中时 干燥剂会很快吸饱水分 不能再起干燥作用 当外界湿度下降时 干燥剂又会放出水分 反而会促进被包装产品的腐蚀或变质 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 包装所用的干燥剂 应具有如下特性 1 吸湿能力强 单位体积的吸湿量应尽可能大 2 具有物理稳定性 无味无毒 具有一定强度的颗粒 不致在使用中粉碎而污染被包装产品 3 应具有化学稳定性 吸湿后不产生化学变化 不分解 不挥发 吸湿后不产生腐蚀性物质 吸水后不明显升温 4 在常温下 温度对吸湿能力无显著影响 即使在温度稍高时 不会放出已吸收的水分 5 最好能回收使用 且价格低廉 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 硅胶干燥剂 橙色硅胶与蓝色硅胶都是指示硅胶 吸收水后蓝胶变粉红色 橙胶变绿色 其特性与普通硅胶相同 蓝色硅胶含氯化钴 应用广泛 橙色硅胶为新一代指示硅胶 不含重金属 但价格较昂贵 可以一定比例与普通硅胶混合后使用以节约成本 硅胶 其表面覆盖着羟基 所以有较强的吸湿能力 硅胶是乳白色或半透明的颗粒状物质 无毒 无味 质地坚硬 不易破碎 硅胶的比表面积大 吸湿面积大 在防潮包装中使用较多的是孔径为10 20的细孔硅胶 为了能直接观察到硅胶的吸湿程度 常将硅胶用氯化钴溶液处理 制成变色硅胶 这种变色硅胶干燥状态时为蓝色 当吸湿度高于40 时就会变成淡红色 也可将原色硅胶中掺入部分变色硅胶 用以指示硅胶的吸湿程度 硅胶在吸湿后可以通过加热 使其脱湿再生 对变色硅胶可在110 120 温度下 烘干3 4个小时即可 也可以使用微波炉进行烘干 使用微波炉进行烘干时要注意搅拌 以使其干燥均匀 烘干结束后应冷却至60 70 然后立即贮存在密封的容器内 以备应用 分子筛 在超低湿度下 RH5 以下 仍然能大量吸收水气 而且控湿能力强 无毒无害 化学性质稳定 有很强的机械强度 颗粒均匀 吸附孔径均匀 因其特别的吸附性能被广泛应用于生物制药与IC封装测试等高精尖领域 潮解型干燥剂 生石灰 活性陶土干燥剂 原理外观灰色规则不光滑球型颗粒状 凹土原矿筛选 经磨粉 造粒 高温活化 无毒害 环保型 可自然降解 吸湿能力是硅胶的1 3倍 重金属含量低于欧盟ROHS标准及索尼GP标准 适用范围适用于电脑资讯设备业 精密机械业 光学镜片仪器业 半导体封装测试及各种电子产品之防潮除湿 标准符合各国标准 如美军标准 MIL D 3464E 日本工业标准 JISZ0701 及德国工业标准 DIN55473 规格2 1500g 蒙脱石 在较低湿度 RH20 下具有与硅胶同样优秀的吸湿能力 天然膨润土矿经破碎 分筛 烘干而成 无毒无害 绿色环保可自然降解 物美价廉 有着极高的性价比 是国际干燥剂应用的趋势 活矿干燥剂 活矿干燥剂是利用凹凸棒粘土资源经科学加工制成 由于凹凸棒粘土具有特殊的纤维状 多孔结构 产品具有吸附活性 静态减湿和去除异味等功能 广泛应用于封存食品 药品 服饰 军工 电子 远洋集装箱的空气干燥 活矿干燥剂与硅胶干燥剂相比 具有价格低廉 吸湿速度快 制造成本低 吸附能力强 无毒无味 无环境污染等优点 是一种健康绿色环保产品 是硅胶干燥剂的升级换代产品 活矿干燥剂 活性炭 活性碳材质可选 椰壳活性炭 竹炭 木质颗粒活性炭 可按客户要求生产 活性碳脱臭剂技术指标 1 吸湿率高 吸附速度快 比表面积大 2 除吸湿外 还可吸附其它有害气体 如甲醛 苯 和异味 如氨气 3 无毒 无害 无腐蚀 无污染 无放射性 4 吸附持续时间长 5 纯物理吸附 无二次污染 活性碳干燥除味剂主要用途1 食品 甜点 煎饼 米雪 小甜饼 海苔 香菇 调味剂等 2 医药品 PTP包装的胶囊 镇定剂等 3 保健品 维他命 钙片等 4 家用 室内 车内空气净化 冰箱 衣柜 被褥 包 鞋 家具除异味等 5 其他 照相机 防止透镜发霉 胶卷 磁带 乐器 精密仪器等 6 各类产品包装箱内除味 脱臭 防潮 特别是有害 有毒气体超标等 7 适用于医药 食品 远洋运输 电子 精密仪器 皮革 图书档案 中空玻璃 潮湿地区防湿 库房等一切因受潮而发霉 变质 腐烂物品的防霉 防潮 活性碳除味剂产品特点 1 大小 尺寸 形状可自由取定 5g 10g 20g 30g 50g 100g 2 可利用片状干燥剂表面印刷商品说明书 广告或做成商品垫 3 利用商品的包装空间安放 不特别占用空间 4 有高效 持续的吸湿力 5 具有保鲜物质 除湿 防霉 杀菌等功效 5 能由容量的大小来控制干燥脱臭能力的大小 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 干燥剂的用量按GB公式计算 或者参照包装工艺课程内容 第二节防锈包装材料 一 金属锈蚀的基本原理金属锈蚀是指金属与周围介质接触 发生化学作用或电化学作用引起的破坏现象 按照金属锈蚀的机理 锈蚀可分为化学锈蚀与电化学锈蚀两种类型 一般的金属制品的锈蚀主要是电化学锈蚀 1 金属化学锈蚀 化学锈蚀是指金属在干燥气体或无电解质存在的环境中 受外界介质作用直接发生化学反应而引起的腐蚀 它的特点是腐蚀过程中无电流产生 腐蚀产物直接生成于反应的表面区域 这种腐蚀产物薄膜即氧化膜盖住金属的表面之后 能在一定程度上降低金属与介质的反应速度 如果形成的膜很紧密 完整 能把金属和介质隔开 阻碍它们互相接触 保护金属不遭受进一步的腐蚀 例如铝和氧化合成Al2O3 薄膜紧密完整 保护性好 形成了一层表面保护膜 降低了金属的腐蚀速度 金属在高温下的氧化和在常温下干燥环境中受气体如O2 SO2 H2S HCl等的作用 都属于化学腐蚀 温度越高 化学腐蚀越明显 2 金属的电化学锈蚀 金属与电解质溶液或潮湿空气作用 形成原电池或微电池 产生电流的腐蚀过程称为电化学腐蚀 锈蚀 形成腐蚀原电池应具备三个条件 即不同金属或金属不同部位存在着电位差 具有电位差的金属处于相连通的电解质溶液中 不同电位的两部分金属间要有导体相接 当一种金属置于电解液或潮湿空气中 并未与其它金属相接触也会发生锈蚀现象 这是因为金属并非绝对纯净 有其它成分或杂质 当有电解液时 就形成了腐蚀电池 它是由金属表面的电化学不均匀性引起的 在潮湿空气中 金属的破坏主要是在极薄的水膜下发生的 这时金属表面电解液膜的形成 主要是水蒸气在金属表面的凝聚 空气中的S02 H2S HCl CO2 NH3等 均可溶于水膜中形成电解液 加剧金属锈蚀 大气腐蚀的特点是 空气中氧通过金属表面的水膜 比完全浸于水中容易得多 水膜愈薄 氧愈易通过它达到阴极 金属愈易锈蚀 以铁为例 生成物氢氧化铁和氢氧化亚铁的混合物即铁锈 二 影响金属锈蚀的因素 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 2 氧气对金属腐蚀的影响2 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 三 防锈包装材料 大气锈蚀是空气中的氧 水蒸汽及其它有害气体等作用于金属表面引起电化学作用的结果 如果使金属表面与引起大气锈蚀的各种因素隔绝 即将金属表面保护起来 就可以达到防止金属大气锈蚀的目的 防锈包装技术就是根据这一原理防止锈蚀的 对金属中常用的防治腐蚀的方法主要是通过使用防锈剂 品种主要有以下几种 1 防锈水 将一定量的水溶性防锈剂溶解于水中所制得的具有防锈能力的水溶液称防锈水 长期防锈封存用的防锈水要采用蒸馏水或去离子水作原料 防锈水对金属的保护原理 大致可分为以下三种情况 1 防锈剂与金属作用 在表面生成了不溶性的 致密的氧化膜 抑制了金属的腐蚀 在使用这类防锈剂时 要注意防锈剂的用量要足 要使其在金属表面能形成完整的氧化物膜 否则 未被遮盖的部分腐蚀电流密度增大 会引起局部腐蚀加剧 所以这类防锈剂又称危险防锈剂 亚硝酸钠 重铬酸钠等就属于这类防锈剂 2 金属与防锈剂作用生成难溶性盐类 将金属与腐蚀介质隔开 从而达到保护金属的目的 碱金属的磷酸盐 碱金属的硅酸盐对铁的防护作用就属于此类型 3 金属与防锈剂生成难溶性络合物 覆盖于金属表面 达到防锈目的 苯骈三氮唑对铜的保护即属此类型 水基防锈剂 水基防锈剂是钢铁在工序间短期防锈的理想产品 对金属表面防锈防腐效果优良 可广泛用于各种模具 仪器 零件精加工表面的防锈处理 适用于钢材表面的防腐保护 保持金属的原色 取代传统的油溶性防锈剂 物美价廉 使用方便 形成的钝化保护膜可防锈2个月 浸泡封存可长期防锈 无色无味 对人体无任何副作用 水基防锈剂 2 防锈油脂 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 以精制石油加入多种脱水 防锈添加剂配制而成 具有良好的人汗置换 脱水和防锈性能 适用于常温发黑及传统碱性氧化发黑等的后处理 磷化 电镀 化学镀及清洗后的工件工序间防锈和封存防锈 产品特点1 脱水快 一般只需3 5分钟即可将工件表面水膜除尽 并使油相浸润工件表面2 防锈性能好 能排挤掉表面及转化膜内毛细孔的水相 膜内毛细孔牢固的吸附了含有多种防锈添加剂的油相 使脱水后的工件具有良好的防锈性能 满足了许多企业出口产品的防锈要求 3 本品在常温下使用 取代了以机油加热脱水的传统方法 节约能源 提高功效 使用方便 对于大型工件刷涂 喷涂均可 3 防锈脂 防锈脂是以凡士林为基础的在常温下为脂状的一类防锈油 它是由成膜物质 或基础油 和防锈剂组成 阻尼脂 采用以皂基稠化精制合成油制成的阻尼脂 具有良好的防锈防腐性 化学安定性 贮存安定性 耐水性 润滑性 密封性和防水性等 提供平稳畅顺的运动 元件寿命期润滑 严格减震 做出慢速运动和微细调节 适用于电位器 调谐器 电容器主轴微调 并能用于天文望远镜 显微镜 照相机 测量仪和家用电器的旋扭 还可用于录音机 VCD机唱盘齿轮开关装置 音响器材 录相设备 机械和电机玩具 电机和电子控制装置 微电机电刷脂 由高级稠化剂稠化高纯化学合成油并添加有特殊添加剂等物制成 该产品具有显著的长寿命性 降振性 防绣性和优良的低温启动性能 性能特征 1 有较高的清洁度 可抑制轴承 摩擦副在测试过程的异音 2 特别添加高质量的防锈剂 可满足一般程度的防锈要求 3 具有独特的稠化剂纤维结构 能显著的降低中小型轴承的振动值 4 由高纯度的化学合成油组成 能满足 60 140 的轴承润滑要求 5 其能显著延长被润滑部位的寿命 适用于中小型精密轴承及微型轴承的长寿命润滑 特别适用于高精度低噪音密封轴承的润滑 同时可满足其它中小型电机滚动轴承的润滑和防护 也适用于微电机换向器 电刷的润滑 特别是使用铜电刷的玩具电机 防锈膏 采用石油脂加入多种防锈剂和辅助添加剂调制而成 防锈膏对黑色金属和铜均有较好的防锈效果 适用于轴承 工具 大型机件的长期封存 采用热涂工艺 对黑色金属和铜均有较好的防锈效果 适用于轴承 工具 大型机件的长期封存 采用热涂工艺 四 防锈油包装封存技术 用防锈油封存包装金属制品 要求油层要有一定的厚度 油层的连续性好 涂层完整 不同类型的防锈油要采取不同方法进行涂复 1 防锈脂包装封存2 溶剂稀释型防锈油包装封存3 薄层油采用浸涂或喷涂法 五 气相防锈剂 气相防锈包装技术就是用气相防锈剂 挥发性缓蚀剂 在密封的包装容器中对金属制品进行防锈的技术 气相防锈剂具有很高的饱和蒸气压 在常温下能慢慢挥发 挥发出来的气体对金属表面起保护作用 因此 使用时无须与被保护物直接接触即可起到防锈效果 气相防锈剂挥发出来的气体无孔不入 可到达一般防锈剂不易涂到的缝隙 盲孔 死角等处 且同时吸附在金属制品的表面上 从而起到了抑制大气对金属锈蚀作用 包装起封后不需去掉防锈剂即可使用 故用于异型复杂的零部件及设备尤其合适 气相防锈剂应用时要求包装的密封性要好 否则有效防锈成分要散失 达不到预期的防锈效果 由于气相防锈包装技术不需在金属制品的表面上涂层 所以这种防锈浊包装方法不影响金属制品的外观 使用制品时也省略了对制品的剥离手续 同时也不污染包装 它的防锈期长 有效防锈期可达3 5年 有的可达10年以上 但是它对手汗锈的抑制能力差 许多气相防锈剂不能用于多种金属的组合件 并且刺激性气味较大 2 气相防锈剂的主要使用形式 固体形式将气相防锈剂直接洒于金属表面后密封包装 将粉末盛于有透气