復(fù)合包裝材料是指將兩種或兩種以上的材料復(fù)合在一起,互相取長(zhǎng)補(bǔ)短,形成一種更完美的包裝材料。
一、復(fù)合包裝材料的應(yīng)用
隨著包裝科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,產(chǎn)品的包裝要求愈來愈高,包裝材料的物理化學(xué)性能是否適應(yīng)與滿足,將是很重要的因素,因此,對(duì)包裝材料進(jìn)行創(chuàng)新與研制來滿足產(chǎn)品包裝的要求。由于新型食品工業(yè)發(fā)展,到了20世紀(jì)50年代,美國(guó)研究成功紙、塑料、鋁箔的復(fù)合包裝。把各種不同特性的材料復(fù)合在一起,以改進(jìn)包裝材料的透氣性、透濕性、耐油性、耐水性、耐藥品性,使其發(fā)揮防蟲、防塵、防微生物、對(duì)光、香、臭等氣味的隔絕性,以及耐熱、耐寒、耐沖擊具有更好的機(jī)械強(qiáng)度和加工適用性能,并有良好的印刷及裝飾效果。
復(fù)合包裝材料的出現(xiàn),引起了一場(chǎng)流通革命,迫使社會(huì)經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了大量生產(chǎn),大量銷售的趨勢(shì),因此也形成一種年年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。各種復(fù)合薄膜的成型技術(shù)飛快發(fā)展,復(fù)合材料的種類很多,有些復(fù)合層高達(dá)十幾層,一般為2-5層,常見的復(fù)合材料有40多種。
二、復(fù)合包裝材料的種類
1.復(fù)合薄膜的構(gòu)成
復(fù)合薄膜主要由基材、涂料和粘合劑等構(gòu)成。
(1)基材是復(fù)合薄膜的主要材料,是決定復(fù)合膜性質(zhì)的主要因素,復(fù)合薄膜使用比較多的原材料有普通賽璐玢(PT)、防潮賽璐玢(MST、MOT)、紙(PA)、鋁箔(A1)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP無(wú)拉伸薄膜CPP和雙向拉伸薄膜OPP)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚酪(PET)、尼龍(N)、聚乙烯醇(PVA)、聚碳酸醇(PC)、聚苯乙烯(PS)、乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)等。
(2)涂料是指塑料薄膜涂敷(布)材料,主要有硝化纖維素、聚偏二氯乙烯、氯化聚丙烯樹脂,以及金屬等。這種涂料可對(duì)聚丙烯薄膜、尼龍薄膜、維尼綸薄膜、聚酪薄膜等進(jìn)行加工涂布,主要用于聚乙烯薄膜的貼合。近年來,采用聚偏二氯乙烯樹脂在乳劑溶液狀態(tài)時(shí),涂布于塑料薄膜表面使被涂薄膜具有防潮阻氣、氣密性和保香性好的優(yōu)點(diǎn)。
(3)粘合劑一般采用環(huán)氧樹脂、乙烯一醋酸乙烯共聚物、丙烯酸樹脂、聚氯酪樹脂等,進(jìn)行粘合加工時(shí),注明掌握溫度,一般均在100℃以下,否則會(huì)使薄膜氧化,但溫度也不能過低,以免發(fā)生薄膜收縮而產(chǎn)生溝狀剝離現(xiàn)象。溫度過高或過低都會(huì)影響復(fù)合薄膜的質(zhì)量。
2.復(fù)合包裝材料種類
(1)防腐復(fù)合包裝材料。它可解決鐵及某些非鐵制品的防腐問題。這種復(fù)合材料的外表是一種包裝用的牛皮紙,其中一層是涂蠟的牛皮紙,還有兩層含蠟或?yàn)r青的牛皮紙,并加進(jìn)防腐劑,防腐劑能夠有控制地從涂層中散發(fā)出來,從而在金屬表面沉積形成一層看不見的薄膜,在任何條件下部是可起保護(hù)內(nèi)裝物,防止腐蝕。
(2)耐油復(fù)合包裝材料。其商品名為“賽蓋派克”,克服了普通材料包裝肉類時(shí)浸透血和油脂后會(huì)緊貼在肉上或有時(shí)地在表面結(jié)成硬皮的缺點(diǎn)。它由雙層復(fù)合膜組成,外層是具有特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的高密度聚乙烯薄膜,里層是半透明的塑料,具有薄而堅(jiān)固的特點(diǎn)。塑料薄膜是惰性物質(zhì),完全元素可以直接接觸食品,用雙層迭加膜包裝肉類可以保持原來的色、香、味,因?yàn)樗粷B透血和油脂,而且不會(huì)粘著。
(3)代紙包裝材料。這是一種填充包裝材料,一般作為紙和紙板和代用品,是由60%聚丙烯和40%滑石粉組成的混合物。它的主要優(yōu)點(diǎn)是可通過加熱成型工藝為壓制出各種形狀的容器,可進(jìn)行印刷和折疊,比紙和紙板結(jié)實(shí),防潮性能級(jí)好,可以熱封,沒有纖維方向性,尺寸穩(wěn)定而且易于印刷各種圖案加以裝飾。
(4)特殊復(fù)合包裝材料。這是一種特有的食品化學(xué)物包裝,可使食品的保存期增加四倍,材料無(wú)毒,用含有明膠與馬鈴薯淀粉及食用鹽等材料復(fù)合而成,有人造“果皮”之稱,可用于貯存蔬菜、水果、干酪和雞蛋。
(5)防蛀復(fù)合包裝材料。這是一種防蛀蟲的粘膠劑,用在包裝食品的復(fù)合包裝材料中,可使被包裝的食品長(zhǎng)期保存不生蛀蟲,但這種膠粘劑有毒,不可直接用于食品包裝。
(6)高氣體隔絕性包裝材料。聚乙醇、聚偏氯乙烯、尼龍、玻璃紙、丙烯腈等是高氣體隔絕性聚合物,但在高溫情況下吸收水分而使隔絕性顯著下降。用聚偏氯乙烯涂復(fù)在這些薄膜上,可以使薄膜具有很高的氣體隔絕性。
三、復(fù)合包裝材料與加工工藝
復(fù)合薄膜的加工方式有層壓復(fù)合、共擠壓復(fù)合、金屬化薄膜和塑料不織布等。
1.層壓復(fù)合
層壓復(fù)合是將塑料、紙、金屬箔等材料,通過各種層合方法,制成多層薄膜材料。層壓復(fù)合成型方法大致分為以下幾種:
(1)濕法層壓:它是使用水溶性粘合劑,由涂膠輥將粘合劑涂于基材表面,立即于另一基材復(fù)合,然后進(jìn)入烘道進(jìn)行干燥,卷繞,此法可將兩層或多層相同或不同的材料進(jìn)行復(fù)合。
(2)干法層壓:它是使用有機(jī)溶劑,與濕法層壓不同之處是復(fù)合前必須使膠粘劑中的溶劑完全揮發(fā)。首先由上膠輥將膠粘劑均勻地涂在基材上并立即進(jìn)入烘道進(jìn)入干燥,得膠粘劑完全揮發(fā)后,再與另一基材相復(fù)合。
(3)熱熔層法:它是使用加熱熔融的熱溶膠粘按各層相同或不同的材料的方法。
(4)熱壓層壓:它是不使用粘合劑,而借加熱、加壓把兩層或多層相同以及不同薄膜結(jié)合為整體的方法。
(5)浸漬層法:它是將兩層或多層經(jīng)樹脂浸漬的纖維織物進(jìn)行疊合通過熱壓結(jié)合成整體塑料制品的方法。
(6)擠出涂覆(布):它是涂布聚乙膜、聚丙烯最常見的工藝技術(shù),廣泛用這種工藝制品制造軟性復(fù)合包裝材料,是涂布工藝中用得最多的一種工藝。
擠出涂布是將上述熱望性塑料進(jìn)入塑料擠出機(jī)中經(jīng)過加熱熔融,再由“r”型模具將熔融的塑料從模口流出涂布于基材上,并立即經(jīng)過冷卻輥把塑料緊貼在基材上。
基材與塑料的結(jié)合有兩種方式:
(1)物理結(jié)合:多孔性基材,如紙、布等,由于本身具有許多孔隙塑料滲透到孔隙中去,從而使二者結(jié)合。
(2)化學(xué)結(jié)合:對(duì)于平滑表面的基材,如纖維素薄膜、聚酯薄膜、鋁箔等,由于它的表面光滑、平整、沒有任何細(xì)孔,所以熔融的塑料無(wú)法滲透到這些基材中去,為了使這一類基材與塑料牢固地結(jié)合,必須用相應(yīng)的表面處理劑。如為了增加與聚乙烯的粘結(jié)牢度,必須采用有機(jī)鈦的化合物作為處理劑:聚酪薄膜必須采用聚氨酯類型的粘合劑處理表面才能增加它與聚乙烯的粘結(jié)牢度:對(duì)于鋁箔,需要鋁箔表面涂布一層聚氨酯膠粘劑,或?qū)X箔表面用肥皂水洗凈,不讓油垢或灰塵殘留在鋁箔表面上,這樣也能提高兩者的粘結(jié)牢度。
2.共擠壓復(fù)合
采取把兩種或兩種以上的樹脂,同時(shí)熔融后一并擠出成型進(jìn)行的復(fù)合工藝。它的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì),通??芍瞥?-6層共擠出復(fù)合薄膜,美國(guó)已制成12-13層共擠出復(fù)合薄膜。
共擠出是2臺(tái)或3臺(tái)(或3臺(tái)以上)的塑料擠出機(jī),將不同品種的塑料擠入同一個(gè)模具中,在模具中復(fù)合,再?gòu)哪?跀D出冷卻成型。共擠出復(fù)合薄膜的品種可以從以下幾種基材相同復(fù)合。聚乙烯(高密度、中密度、低密度)、聚丙烯、尼龍、聚苯乙烯、乙烯一醋酸乙烯共聚樹脂等。共擠出復(fù)合不能用活性氣體(如氧氣)作為促進(jìn)粘合的粘合促進(jìn)劑,因?yàn)榧夹g(shù)上較難控制。
3.金屬化復(fù)合
金屬化復(fù)合是在薄膜基(聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯、紙等)上直接鍍金屬的方法。所鍍金屬主要是鋁。根據(jù)商品特性與裝飾要求,可適鍍金、銀、鋼、鋅等。其方法是:真空鍍、離子鍍、浸鍍、噴鍍等。這種薄膜的加工適應(yīng)性、氣密性、印刷性、阻氣性、熱封合性與遮光性等,要優(yōu)于單體薄膜和普通復(fù)合薄膜,并有取代鋁箔作裝飾材料的趨勢(shì),它比鋁箔,無(wú)柔曲龜裂現(xiàn)象,并可焊封。
4.塑料不織布復(fù)合
它是不經(jīng)編織而采用經(jīng)緯絲層疊熱壓復(fù)合而成的新型復(fù)合包裝材料的方法。其工藝流程為:擠出或共擠出一冷卻一單軸拉伸一分絲一經(jīng)緯線直交復(fù)合一吸卷一不織布。它與一般編織袋比較具有強(qiáng)度高、量輕而薄等優(yōu)點(diǎn);耗用樹脂量為一般紡織袋的一半,兩層網(wǎng)狀材料融為一體,不易錯(cuò)動(dòng),定型性好:能承受較大外力,抗撕裂強(qiáng)度大,合成后強(qiáng)度可提高10倍,并有抗水性能。目前正在取代紙袋用來裝水泥或粉狀農(nóng)藥,破損率大大下降。若將它與聚乙烯薄膜層合成,可解決一般緩沖薄膜難以克服的強(qiáng)度低的問題。
四、纖維織品包裝材料
1.纖維織品包裝材料的種類
(1)天然纖維
①植物纖維:棉和麻等。
②動(dòng)物纖維:羊毛、蠶絲、榨蠶絲等。
③礦物纖維:石棉、玻璃纖維等。
(2)化學(xué)纖維
①人造纖維:粘纖、富纖、酷釀纖維等。
②合成纖維:滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸。
包裝織品材料,主要是棉、麻植物纖維,其次是礦物纖維和化學(xué)纖維。動(dòng)物纖維用得少。它們主要用于制袋或包裝商品。
2.棉、麻纖維與織品
(1)棉、麻纖維的成分及特性
棉、麻纖維的主要成分是纖維素。在棉、麻纖維素中,纖維素分子排列整齊,具有較高機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性,可經(jīng)受一定的拉伸和多次洗滌。由于纖維素分子由許多葡萄糖分子聚合而成,含有大量的親水性基團(tuán),因而有很強(qiáng)的吸濕性。但纖維素不耐高溫,耐熱性較差(麻纖維強(qiáng)于棉纖維).棉、麻纖維耐堿,但不耐酸與氧化劑。
(2)棉、麻織品包裝
①布袋。布袋是用棉布制成的袋,其布面較粗糙,手感較硬,但耐摩擦,斷裂強(qiáng)度高。制作的袋一般為長(zhǎng)方形,有兩個(gè)縱邊,一邊無(wú)縫,接縫后成兩頭敞口的簡(jiǎn)狀袋料,再將一端縫紉封口,另一頭卷邊敞口,主要用于裝面粉等糧食制品和其他粉狀物品。為防止布袋滲漏、受潮和污染,可以袋內(nèi)襯紙袋或塑料袋以及袋內(nèi)涂一層塑料防潮.
②麻袋。用于包裝的麻有黃麻、洋麻、大麻、青麻、羅布麻等,此外野生麻可以用作包裝材料的種類更多。麻纖維經(jīng)紡織而成麻布是制麻袋的唯一原料。有雙經(jīng)單緯的平紋麻布,麻袋按所裝物品顆粒大小,分為大粒袋、中粒袋和小粒袋等,其緯密度為小粒袋最密,大密袋最稀。按麻袋裝載重量分為100kg、75kg、50kg等。
其規(guī)格尺寸在107cm×74cm、100cm×6℃m、9℃m×58cm等,按所裝物品可分為糧食袋、糖鹽袋、畜產(chǎn)品袋、農(nóng)副產(chǎn)品袋、化肥袋、化工原料袋和中藥材袋等。
布袋和麻袋的封口方法,主要有縫口法和扎口法兩種,其中縫口法又有機(jī)械縫口和人工縫口之分。
3.人造纖維與合成纖維及其織品
人造纖維用作包裝袋和包皮布的是粘纖與富纖。粘纖織品稱人造棉布強(qiáng)度比棉布差,特別是縮水率大,濕強(qiáng)度只有強(qiáng)度的一半。富纖是在粘纖基礎(chǔ)上,經(jīng)合成樹脂處理的人造棉布,干、濕強(qiáng)度均高于粘纖。
合成纖維與塑料一樣,均屬高分子聚合材料,具有強(qiáng)度高、耐磨、彈性好、耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)和抗蟲蛀霉變等優(yōu)點(diǎn),作為包裝材料還有結(jié)構(gòu)緊密、不透氣、不吸水的特點(diǎn)。主要用做包裝布、袋、帆布、繩索以及復(fù)合包裝材料等。它們的最大缺點(diǎn)是耐光性、耐熱性差,易發(fā)生靜電等。
4.石棉與玻璃纖維
石棉主要是由二氧化硅、氧化鎂、氧化鐵、氧化鈣和結(jié)晶水組成,分為蛇紋石與角閃石兩大類。石棉質(zhì)軟如棉,耐酸堿腐蝕,不燃燒。有優(yōu)良的抗熱、絕緣性能,用作特種包裝材料。如酚醛塑料加入石棉,可用作化工產(chǎn)品容器。
玻璃纖維是用成型玻璃球,經(jīng)白金坩堝加熱熔化,通過高速拉絲制成的。它具有抗張強(qiáng)度大,楊氏模量高,耐熱和耐化學(xué)腐蝕,防火、防霉的優(yōu)良性能,其尺寸穩(wěn)定、伸長(zhǎng)率低。用它制成的增強(qiáng)塑料(玻璃鋼、增強(qiáng)聚丙烯、增強(qiáng)聚乙烯)和玻璃纖維復(fù)合材料都是良好的包裝材料。如乳膠布是用玻璃纖維織布涂上乳膠而成,分平紋和斜紋兩種。乳膠布具有防水、防潮、耐酸、耐堿、耐腐蝕等性能,但不耐磨。將乳膠布制成袋狀,內(nèi)襯紙袋或塑料袋,可用來包裝部分化工產(chǎn)品和礦產(chǎn)品。
五、其他天然包裝材料
天然包裝材料是指天然的植物和動(dòng)物的葉、皮、纖維等,可直接使用或經(jīng)簡(jiǎn)單加工成板、片后,用作包裝的材料。
這里主要介紹竹類、野生藤類、樹枝類和草類等。
1.竹類
竹子種類很多,共有250多種。用作包裝材料的主要有毛竹、水竹、慈竹、淡竹、大節(jié)竹、單竹等竹子。竹子主要用作竹制板材,如竹編膠合板、什材層壓板等,編織各種竹制包裝容器,如竹筐、竹箱、竹籠、竹籃、竹瓶和竹編熱壓合茶葉筒等。
竹材質(zhì)地堅(jiān)韌,有彈性、耐沖擊、耐磨擦、耐油、耐火、密度小,用竹篾編制的包裝耐壓力,耐腐蝕,所以竹材在包裝材料中能占有較大的比重多用于低檔的運(yùn)輸包裝和高檔的工藝品及禮品包裝。
2.藤材類
柳條、桑條、槐條、荊條及其他野生植物藤類可用于編織各種筐、簍等。如藤的外皮及藤心均可用作包裝材料,它的特性是彈力較大,韌性好而且柔軟,拉力強(qiáng),耐沖擊,耐磨擦,耐氣候變化。
柳條枝剝皮可以編成柳條箱、提籃等,是運(yùn)輸包裝容器和重包裝的良好襯墊材料。
荊條是在較寒冷地帶地區(qū)大量生長(zhǎng)的一種灌木,抗拉強(qiáng)度好,有一定的彈性和韌性、耐磨擦、耐油、耐水等,是一次性的運(yùn)輸包裝材料。
3.草類材料
草類材料主要有水草、蒲草、稻草等,用作編織席包、草袋等,如稻草可編成草袋。草類材料大量用于重包裝及裝金屬零件等。它不但質(zhì)輕可以減少運(yùn)輸,而且可起緩沖作用,價(jià)格便宜,是一次性包裝材料。
蒲草生于湖泊淺水區(qū),多年生植物,每年都可以來用,質(zhì)輕、柔軟,有一定的抗拉強(qiáng)度、彈性和韌性,并具有耐磨擦等特點(diǎn)。它與稻草相似,是一種成本低廉、資源比較豐富的天然材料。它可以編成蒲片,作為蒲包大量用來包裝食糖、運(yùn)送魚蝦等,是一次性使用的包裝用料。
4.棕櫚
從棕樹上剝下的棕葉是一種柔軟、有韌性、耐水濕、經(jīng)久不易腐爛的纖維。它的用途很廣,可編織筐、籃、箱等。生棕葉作為簡(jiǎn)易的雞鴨包裝,經(jīng)過加工的棕葉還可編成精美的禮品包裝。
其他天然包裝材料還有貝殼、椰殼、麥稈等,用于制作各種特殊形式的銷售包裝。
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