防潮缓冲及其包装材料.ppt

第九章 防潮缓冲及其包装材料,第一节 防潮包装材料第二节 缓冲包装材料第三节 捆扎材料第四节 密封材料,第一节 防潮包装材料,一、防潮包装材料的作用和被包装物的种类 1.防潮包装的作用 防潮包装可以防止商品（产品）在贮存和运输过程中因受外界潮气作用而受到损害，例如药品、酥脆食品、精密仪器仪表、金属制品等。对于那些自身含水分比较多，并且失去水分变干后质量会受到影响的产品来说，防潮包装同样是非常重要的，例如面包、蛋糕、化妆品等。,2.被包装物的种类（1）从防潮包装的角度，可将被包装物大致分为如下几类。,防潮被包装物,吸湿性,非吸湿性：产品本身无吸湿性，但在高湿气环境中，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气氛隔开。,吸收外界水分对质量有影响。通过防潮包装可以防止产品吸潮。,自身含水率高的：产品失水质量会下降，通过防潮包装可以防止水分散失。,（2）从防潮包装的角度，吸湿性物品又可分为如下几类：具有吸湿（脱湿）等温线的产品具有平衡湿度的产品 如化学肥料、工业药品等以无机盐类为主要成分的产品。液体产品 如饮料、化妆品等水溶液或水乳液产品，包装容器内部的相对湿度可高达90%100%。,二、防潮包装材料 定义：能透过或难于透过水蒸气的包装材料称为防潮包装材料。常用的防潮包装材料有金属、玻璃、塑料、复合材料、油脂或蜡的加工材料等。在防潮包装中的特殊要求是透湿度要小。防潮包装材料的透湿度越小，防潮性能就越好。根据材料的防潮性大致分为以下几类：轻度防潮材料、普通防潮材料、相当高度防潮材料、高度防潮材料、极高度防潮材料和真正防潮材料。,（一）温度和湿度对透湿度的影响 对塑料薄膜类的防潮包装材料来说，湿气的透过主要受温度对薄膜内部水分子活性扩散引起的防潮材料透湿系数的影响。透湿系数随温度的变化可用下式表示：式中 Pv透湿系数；P0材料常数；E活化能；T热力学温度；R摩尔气体常数。,透湿度可用下式表示：式中:J 气体透过塑料薄膜的量(cm3/m224h0.1MPa);Pv 气体渗透性系数(cm3cm/cm2s0.1MPa);L 塑料薄膜厚度（cm）;P1、P2 塑料薄膜两侧的压力P1 P2(0.1MPa);,（二）复合材料的透湿度 湿度对各层材料的透湿系数影响的程度有差别，用复合材料进行防潮包装时，应该把透湿系数对湿度依赖性大的材料放在低湿侧，把透湿系数对湿度依赖性小的材料放在高湿侧，这样才能使整个材料的透湿度小。防潮材料的透湿度与其厚度成反比。有些较薄的防潮材料，如薄铝箔及0.03mm以下的聚乙烯膜等，在制造过程中会产生构造不均匀性及气孔，湿气会通过这些气孔透过，所以这些材料的防潮性与薄膜厚度之间没有正比关系。,（三）防潮包装材料的选择 进行防潮包装时，首先根据下面数据算出要求的材料透湿度，再根据透湿度找出符合要求的防潮材料。假设有一个如下条件的包装：被包装物品的净质量为m(kg)；被包装物品包装时的水分C1（%）；被包装物品能维持商品价值的界限水分C2（%）；防潮包装容器的表面积A（m2）；防潮包装的必要时间t(d)；在此期间内保存包装环境的平均气温T(C)；该平均气温下相应的平均湿度h1(%)；在平均气温下的饱和水蒸气压P0(Pa)；包装空间的湿度h2(%)。,对于上述包装，所用防潮材料的透湿度应不大于R，R可用下式计算：式中：K是根据包装贮存期间的平均气温T和所用防潮材料的种类来定的系数。,三、被包装物的贮存期和贮存的湿度条件 如果用已知透湿度为R的防潮材料包装某物品时，用下面公式可以求出被包装物能安全存放多少天：,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。对于包装用干燥剂的要求：吸湿力强，靠物理吸附除掉包装内的水分；化学性质稳定，不分解、不挥发、吸水后不产生腐蚀性物质。吸水后不明显升温；干燥剂应是具有一定的强度的颗粒状物质，不致在储运中粉碎而污染被包装物；在产品储运期间的温度范围内，干燥剂的吸湿能力没有显著变化。即在温度稍高时，不会放出已吸收的水分；最好能回收使用，价廉。,1、包装常用的干燥剂（1）硅胶 硅胶是乳白色或半透明的非晶颗粒状物质，具有多孔高表面积结构。它无毒、无味、质地坚硬，不易破碎。硅胶表面覆盖着羟基，所以有较强的吸湿能力，但不溶于水，有较高的热稳定性和化学稳定性。硅胶的种类很多，在防潮包装中常使用的是孔径1.02.0nm的细孔硅胶。（2）分子筛 分子筛也可做包装干燥剂，它常用于充氮环境封存时氮气的预干燥。（3）其他 活性氧化铝、氯化钙、过氯酸镁等也可做包装干燥剂。充分干燥的纸制品也可做干燥剂。,2、干燥剂用量的计算 以硅胶为例可用下面经验公式计算：式中 m1干燥剂用量，kg；K包装环境的气候条件系数；A包装全面积，m2；t包装期限，月；R包装材料的平均透湿度，g(m2 24h)；m2包装内吸潮性包装材料（缓冲衬垫材料等）的质量，kg。,如果所用的防潮包装材料的透湿度为零，并且在包装容器内不放吸湿性缓冲材料，即R=0、m2=0的情况，可用以下式子计算干燥剂的用量：m=0.5V 式中：V 包装容器的体积，m3。,必要时也可以采用下面式子比较精确地计算干燥剂的用量：式中：m1防潮材料的透湿气面积，m2；K防潮材料的平均透湿度；A储存期限，月；t吸湿性缓冲材料的质量，kg；R温度湿度的关系系数；m2缓冲材料的关系系数。,第二节 缓冲包装材料,一、缓冲材料的分类 按形状分类：垫块状。成型品。细片状、纤维状。粒状。隔板、衬垫、框架、压板。缓冲结构（螺旋型弹簧、板状弹簧）。按材质分类：纤维状物质：纤维素类，如木丝、纸、纸浆、稻草、麦秆、合成纤维；动物纤维，如猪鬃、羊毛、毛毡；矿物纤维，如玻璃纤维、石棉、矿物棉。气泡结构物质：具有适当柔软性能的天然橡胶、合成橡胶、泡沫塑料、气泡塑料薄膜。瓦楞纸、蜂窝纸板、皱纹纸；缓冲装置：弹簧、悬挂装置。,二、缓冲材料的特性 冲击能量的吸收性 振动吸收性 复原性 温湿度安定性 吸湿性 酸碱性,三、常用缓冲材料（一）泡沫塑料 一些合成树脂经过发泡处理，可以制成不同性能的泡沫塑料，主要有聚乙烯泡沫塑料、聚氯乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料等热塑性树脂泡沫塑料。同时，一些热固性树脂，如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂等也能制成泡沫塑料。（二）兽毛填充橡胶缓冲材料 猪毛、马毛、合成纤维等弹性纤维，用有弹性的粘合剂，如天然橡胶作为弹性粘结剂，制成缓冲胶垫。,（三）气泡塑料薄膜 气泡塑料薄膜和泡沫塑料不同，它是采用特殊的加工方法，在两层塑料薄膜之间封入空气，在一面形成一个个气泡。气泡塑料薄膜是充分利用封入气泡内的空气的弹性来吸收冲击能量。（四）蜂窝纸板 1、蜂窝纸板概述 蜂窝结构的材料是人类仿照自然界蜜蜂筑造的六角形蜂巢的原理制成的。最早应用于军事上，到了本世纪60年代，随着造纸工业和制造业技术的发展，纸制蜂窝纸板才得以问世。,蜂窝纸板是以牛皮纸、再生纸等为原料，通过专用设备制成类似蜂窝状的网芯，并在其两面粘合面纸而成的一种纸制板材。,2、蜂窝纸板的性能特点（1）承载能力大，抗压性能好；（2）重量轻并且省纸张；（3）由于纸蜂窝夹芯的结构，吸收物体撞击能量大，所以防震性能好，隔热、隔音效果好；（4）易于切削、钻孔，可以加工成各种所需的形状和尺寸。同时，它与其它结构材料有很好的相容性，适合用作缓冲衬垫。（5）蜂窝纸板可回收利用，有利于环境保护。外表易装饰，产品种类多，应用广；（6）从力学角度分析，封闭的等六边形蜂窝结构能以最少的材料获得最大的受力。,3、蜂窝纸板与其它常见缓冲包装材料的性能比较（1）蜂窝纸板与瓦楞纸板 在重量上相比，蜂窝纸板具有重量轻的优点，其重量是同面积瓦楞纸板的70%；在强度上，蜂窝纸板因其独特的结构，具有较强的抗压、抗折能力，l0mm厚的蜂窝纸板的抗压强度是瓦楞纸板的2775.6倍，抗折强度是五层瓦楞纸板横向强度的2倍，是纵向强度的29.2倍;在成本上，蜂窝纸板比瓦楞纸板用材少，原料成本仅为同规格的瓦楞纸板的三分之二，而且蜂窝纸板制作的纸箱比瓦楞纸箱破损率减少20-25倍，大幅的减少了运输包装费用。,（2）蜂窝纸板与泡沫塑料 泡沫塑料属于一种软而韧的材料，在很低的应力下就可以达到材料的屈服，刚度较差，在外力不大的情况下，泡沫塑料具有比蜂窝纸板较好的缓冲性能；泡沫塑料对环境的污染也是不可忽视的；蜂窝纸板完全属于绿色包装材料，可以回收再利用，容易进行处理，具有很好的前景。,4、蜂窝纸板在包装中的应用 蜂窝纸板在包装中的应用主要有以下几个方面:缓冲衬垫 托盘 角撑 护棱 隔衬 夹衬挡板 包装箱,（五）纸浆模塑 蜂窝纸板在包装中的应用主要有以下几个方面:缓冲衬垫 托盘 角撑 护棱 隔衬 夹衬挡板 包装箱,四、缓冲材料厚度的计算 压缩应力与材料应变之比叫弹性系数。应力-应变曲线为直线的材料叫线性缓冲材料。绝大多数材料的应力-应变曲线不是直线。只有弹簧在弹性限度内是线性缓冲材料。,设质量为m的被包装物体从高度为h的位置落下，缓冲材料因此被压缩了位移x，物体停止下落。根据能量守恒定律，落下的位能除了被缓冲材料吸收一部分外，其余转变成动能。这种能量关系可以用下式表示：缓冲材料产生最大压缩的一瞬间，即被包装物体停止下落的一瞬间，有：式中：xm缓冲材料被压缩的最大位移,缓冲材料积蓄的能量E是单位体积的缓冲材料的变形能与材料的面积A和厚度t的乘积，即：式中：E缓冲材料吸收的能量；F压缩整个缓冲材料的力；t缓冲材料的厚度；A缓冲材料的面积；单位体积的缓冲材料吸收的变形能；单位面积缓冲材料受到的力；,第三节 捆扎材料,一、包扎细绳 为了捆扎纸板及纸包装裁片，在大多数情况下，采用植物韧皮纤维制作的细绳。捆扎中主要用六股绳，这种绳具有高的强度，直径为3mm的细绳抗拉载荷可达740800N。,二、缝制线 为了缝制纸袋需采用缝制线。为了缝制防水性纸袋，采用氯纶纤维与棉混纺，或采用其他含棉混纺的合成线。由合成材料制成的各种缝制线，用于增强纸袋的缝制，也可用在纸板包装箱封合用的增强纸带中。三、金属丝 为了订合纸板箱而使用金属丝。金属丝具有圆形的或矩形的断面。订箱机所用的圆形断面的金属丝，其直径为0.71mm。自动订箱机所用的矩形断面的金属丝尺寸为2.55.0mm。,四、捆扎钢带 钢带主要用来捆合包装箱，对装入式的包装箱主要是为了提高包装箱的强度。我国所使用的包装用钢带是用普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金结构钢、合金结构钢所制造。五、压敏胶带 不需加热和溶剂的配合，只要用手指一按就能粘合的粘结剂称为压敏胶，把这类压敏胶涂在薄膜基材上，就是压敏胶带。压敏胶带由基材、粘附剂、剥离剂(也称隔离剂)三大部分组成。,第四节 密封材料,各种包装物品的密封材料有压盖、螺旋盖，滑盖等，此外还有热封，粘结密封、收缩包装密封等。一、预制螺旋盖 传统的螺旋盖，是一个带有衬垫和带螺纹的粘面盖壳。衬垫是由软木片(用明胶或树脂粘接)、纸板或毡片制成的。二、滚压和滚压防盗盖 这个工艺仅适用于由铝合金制造的金属壳。这类盖包括常用的衬垫或浇胶垫片，由于铝合金较软，若金属壳成型螺纹较浅，会使得盖子滑动。,三、用于玻璃、塑料的其他金属盖 皇冠盖 金属撬起盖 金属真空封闭盖 其他塑料容器 热封金属箔四、其他封口材料 比较早的封口形式之一是采用软木塞。今天它仍广泛用于酒瓶上。橡胶软木塞也在一定范围内使用。,