收缩包装技术概述 2008-10-03 23:14
第二章 收缩与拉伸包装技术 第二章 收缩与拉伸包装技术 第一节 收缩包装技术概述 一、收缩包装的定义
高商品的外观装潢效果和促销功能。
④包装工艺简单且通用性强，便于实现机械化包装操作，方便与生产线1套，包装效率大大提高，且包装设备简单，工作稳定，通用性好。节省人力、!力，可部分地代替纸箱和木箱包装。
⑤利用收缩薄膜加热收缩的这一特点可将收缩薄膜作为封缄材料，无需黏剂，又不污染，就能贴在被包装物上。用其做成的收缩标签及防盗用的瓶VIi缄具有防水性和耐药性，且可在材料里面进行印刷，兼作封缄与商标，使包装的商品具有独特个件：叉因紧紧龇向寡存商品外而．所可僳栌商品伟罟实收缩薄膜的热收缩性能收缩薄膜的热收缩性能是表示其在加热时各方向尺寸收缩的能力，一般用Il5缩率、总收缩率和定向比力指标来表征。 (1)收缩率
指薄膜试样单位原长在一定加热条件下的尺寸收缩量的百分数，即 收缩率(％)一半×100％
式中L1--收缩前薄膜试样长度，ITl；边封合的收缩包装。 ④均衡定向收缩薄膜 定向比一45／55～55／45，这种薄膜适用于盘、盆食品罩盖收缩包装，它可满足这类包装形式薄膜沿盘、盆边缘收缩，同时顶部方向也加热均匀达到收缩的要求。 (4)收缩张力
收缩张力是指薄膜收缩后施加在包装物上的张力。在收缩温度下产生收缩力的大小与其对产品的保护性关系密切。包装金属罐等刚性产品允许较大的收浆了l．而对千一此易碎或易褶皱的产品。收缩张力讨大，就会峦形其至损坏。
不能像PVC那样使用热稳定剂来提高其热稳定性，因而常使用其同丙烯酸或氯乙烯的共聚物用于成型加工。即使如此，由于PVC的加工温度范围狭窄，加工过程中温度控制严格，目前国内生产的PVC热收缩薄膜皆用于香肠包装，设备和材料均需进口。
PVC共聚物收缩膜是在170～200℃下挤出吹出厚膜，于0～20℃的冷却水中骤冷，在20～50℃下吹胀，横向拉伸，同时牵引辊快速牵引，纵向拉伸，收卷后成为PVC收缩膜。PVC膜由于熔接温度范围狭窄，一般均采用脉冲、高频热合方法热封。其性能列于表2-3中。 ②常温下与一般酸、碱不起作用，在有机溶剂中不溶解。但可溶胀，耐油性差。 ③有一定的抗拉强度和撕裂强度，柔韧性能优良。
④耐低温性能很好，能适应食品冷藏、冷冻需要。但熔点低，耐高温性能差，不能随食品进行蒸煮。
⑤光泽度、透明度不高。
⑥热封性能和安全性能高。PE热收缩薄膜的包装适应性PE热收缩薄膜同PP一样，由挤出机挤出厚膜，在水中骤冷，成为无定形
分子，然后加热到高弹态下进行横向吹胀，同时纵向牵引辊快速牵引，冷却后收卷。对于PE薄膜而言，在70～90℃下拉伸，拉伸倍率3～5倍，纵、横向有30％～80％的热收缩率。为了提高PE热收缩薄膜的机械强度，常采用交联改性。由于化学交联要在粒子中添加有机过氧化物，而且添加有机过氧化物需使用特殊结构的挤出机。在挤出机的计量段用压力压入熔融了的PE中，不能受热时间过长，若过长，有机过氧化物会分解尽，在挤出吹膜时不能再起到交联作用。为此，交链PE热收缩膜还使用电子束辐照或7射线辐照交联的方法来交
联，以提高热收缩PE膜的刚性、强度。聚乙烯的特点是冲击强度大，价格低，封缝牢固，抗撕裂能力强，具备了重型包装不可缺少的特点，故多用于大型物品的运输包装。聚乙烯的光泽与透明性比聚氯乙烯差。在作业中，收缩温度比聚氯乙烯约高20～30℃，因此，在热收缩通道后段需要装鼓风冷却装置。 3．PE热收缩薄膜的应用 纸盒、纸箱包装形式非常普遍，但纸盒、纸箱易破、易潮，故用薄膜收缩包装是很好的选择。纸，尤其是瓦楞纸是热的非良导体，从而使得薄膜的温度较易控制，收缩尺寸稳定。纸箱有弹性，无尖锐棱角，对薄膜的刺穿伤害也较少。半露式硬纸托盘包装，如汽水、啤酒、乳酸菌饮料等，常使用PE热收缩包装，其既可依仗托盘使罐状商品有整体排列，又可发挥PE薄膜上下左右紧固收缩不易散失，且透明体现商品直观效果的作用。故已越来越多被食品公司采用，受到顾客的欢迎。 (四)聚丙烯(PP)收缩包装膜 1．PP热收缩薄膜的包装特性
①阻透性能优于PE，但因分子无极性，所以阻气性能仍较差。
②化学稳定性良好，在一定的温度范围内，对酸、碱、盐及许多溶剂具稳定性。 ③机械性能好，其强度、硬度、刚性都高于PE，尤其具有良好的抗弯 强度。
④耐高温性优良，可在100～120℃范围内长期使用，无负荷时可在150℃使用，耐低温性能差。
⑤成品加工性能良好，制品的收缩率大，热封性能一般。 2．包装适应性
PP膜是价格最低的收缩薄膜之一。它的主要优点是：①透明性及光泽性好，与玻璃纸相当；②弹性复原性、耐油性、防潮性良好，收缩张力强。缺点是其热封温度相当高，处于熔融温度范围，因此热封性差，封缝强度低，收缩温度比较高而且范围窄，对加热装置的精度要求高。
3．应用用于一般商业包装。 (五)OPP与BOPP热收缩膜
OPP大多数性能均优于CPP，如透明度、抗拉强度、冲击强度、刚性、阻隔性、耐寒性、耐磨性等。它的强度成数倍增加，而其防湿性和阻气性优于CPP两倍；OPP膜的惟一缺点是热封性下降，必须经复合而改善。BOPP膜具有很好的包装性能，它的外观类似于玻璃纸(PT)，但性能优于玻璃纸且价格便宜，原料较PT充足，它在包装上具有很好的机械适应性(挺度)，且透明而光亮，可取代玻璃纸而用于高档包装。但BOPP膜与PT膜相比较，不足之处是具有折叠或扭结回弹性，包装糕点和糖果困难较大，而且由于不能直接热封而只能用黏合剂粘接或采用复合膜。 1．包装适应性
BOPP的收缩率、弹性模量、光泽度等性能好，包装的效果较紧凑、贴体。BOPP薄膜内分子排列紧密且结晶度高，对水汽、氧气等阻隔效果较好，大大增长了食品的保鲜期，从而延长了食品的货架期，这是其他热收缩膜不能与之相比的。 2．应用
主要用于生鲜水果和蔬菜的包装。OPP可用于食品、卷烟等包装，也可作复合基材使用。 (六)EVA收缩薄膜 1．包装适应性
EVA收缩薄膜的特点是收缩应力小、热封温度低、热封温度范围广。EVA的性能随VA含量的增加，结晶度降低，冲击强度提高，透明度增加，熔化点降低，熔点范围较宽，热封性好，
作为收缩薄膜很有发展前途。 2．应用
EVA收缩薄膜的用途，主要利用其收缩力小的特点，适用于怕损坏形状的物品、重视包装后外观的物品或有突起物的异形物品的包装。可用于浅盘生肉包装、聚氨酯制品等收缩包装。 第二节 新型收缩包装薄膜
热收缩薄膜如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯、尼龙等，一般为单组分结构，收缩包装后能紧紧贴合在被包装物表面，没有褶皱，具有光泽。随着社会经济和生活水平的提高以及生产技术的发展，对热收缩包装提出了更高、更新的要求，人们已能研究和生产出各种具有特殊功能的热收缩薄膜。以下是几种最新研究开发的热收缩特种薄膜。 一、具有凹凸褶皱的热收缩薄膜
此类薄膜由A、B两层薄膜树脂组成，为一复合薄膜，当其加热收缩时能够形成凹凸褶皱，将其用作包装材料时，既具有良好的阻隔性能，又具有良好的防震、防滑和缓冲作用。 这种热收缩薄膜形成凹凸褶皱的原理为：薄膜中的A层或8层曾经在适当的温度中拉伸过，另一层则没有拉伸，当复合薄膜被加热至一定温度时，被拉伸过的一层则发生收缩，而另一层几乎不收缩，因此就形成了褶皱；或者两层树脂都经过拉伸，均具有热收缩性，但收缩温度不同。常见塑料薄膜的适宜拉伸温度呵二嘉9-4 表2-1常见塑料薄膜的适宜拉伸温度 二、具有缓冲性的双层泡沫热收缩薄膜
此种热收缩薄膜特点为既具有热收缩性和防湿性，又具有透明性和缓冲性，在某些方面类似于包装纸，在它的一面有微小的网孔结构，另一面则呈平滑状。其结构为双层组成。其中一层为发泡层，系以聚丙烯为主要成分；另一层为非发泡层，系热收缩性树脂层，采用低密度聚乙烯或离子型聚合物。 生产方法为：将成型后的薄膜沿纵向和横向各拉伸3倍以上，使发泡层中的气泡破裂为网状物，从而得到具有缓冲作用的热收缩包装薄膜。 将此薄膜在170℃甘油浴中加热试验，其纵向和横向收缩率均为30％。如将此膜用于纸盒外部的收缩包装，可以得到收缩良好、透明度好，且装饰性好的包装效果。 三、自动封合的热收缩包装薄膜
这种热收缩薄膜是一种多层复合薄膜，其特点为在复合时加入了阻隔层，使得薄膜对氧气和水蒸气都具有很好的阻隔性。另外，当其被加热到一定温度时，可以依靠膜的收缩作用和内外层薄膜的黏合作用而实现自动封合，这就使得这种薄膜很适合于新鲜肉类、家禽和日用百货的包装，具有广阔的前景。
以下为一四层结构自动封合复合热收缩薄膜的制作方法。以EVA(I)(乙酸乙烯含量为30％，熔体指数Ml一106)，与EVA(II)(乙酸乙烯含量为25％，熔体指数Ml一17)的混合物作为复合薄膜的内层，即自动封合层，以EVA(III)(乙酸乙烯含量为9．0％，熔体指数Ml一3)为基层，亦即第二层。将第一层与第二层组分经共挤出法制得复合管膜，其直径为79mm，自动封合层厚度为0．05mm，基层厚度为0．38mm。当此管膜冷却后，以65000Gy剂量的电子束辐照，使其交联，然后在基层上涂以聚偏氯乙烯型的涂料构成阻隔层，即第三层，其厚度为0．100mm。最外一层采用与基层相同的材料，厚度为0．18mm。将上述得到的四层结构的复合膜放人94℃的热水浴中进行吹胀，直至薄膜直径达305mm，即得到热收缩性和自动封合性能优良的复合热收缩薄膜。
四、环保型多层共挤聚烯烃(PO)热收缩薄膜
P0是近两年欧美国家最新研制成功并广泛推广使用的环保型包装材料。目前欧美许多发达国家针对各种包装材料的材质制定了相应的法规，明令禁止生产、使用和进口可能造成污染的包装材料，如PVC等。而P0热收缩薄膜，完全符合美国FA及USA标准，在欧美市场可
畅行无阻，是目前世界上理想的热收缩包装材料。
P0热收缩薄膜完全由国外生产(如跨国化工企业蒙特尔公司Montell和陶氏化学公司)，是符合国际标准的化工原料，产品具有无毒、无害、无污染、可回收再利用等特点，符合国家食品和医药卫生标准。
P0热收缩薄膜是经三台挤出机同时作业，通过二泡法吹涨，然后经双向拉伸后冷却定型而成。其三台挤出机通过共挤合层膜头，将不同的原料均匀挤出后，形成内、中、外三层不同材料结构的共挤薄膜，其中间层为LLPE，内、外层为共聚PP，这种三层结构的薄膜将PE和PP的优点集于一身，品质胜过单纯的PE薄膜，也优于单纯的PP薄膜。其特点有以下几点。 ①P0膜透明度高、光亮度高、优于普通的PVC和PE。
②P0膜抗拉强度大，耐冲击性强，使产品包装后挺度好，不易破裂、破损，性能优于PVC和单层聚丙烯PP膜。
③P0膜抗低温性能好，不易老化。产品包装后，在-50～+90℃不变形、不收缩、不破裂、不硬不脆，性能优于PVC膜和PE膜。
④P0膜密度仅为0．92，而PVC的密度近l．4，因此P0膜密度比PVC小34％，同样厚度与重量的产品，P0膜的面积比PVC面积大34％。同时，P0膜的耐拉强度比PVC大，P0膜的厚度在比PVC膜厚度下降30％～50％时，由于P0膜的耐拉强度高，其包装效果不会下降。因此在使用P0膜包装产品时，单位成本不会升高，而且效果会更好，如用厚度为15～19ffm的P0膜可替代厚度为25～40的PVC膜。
⑤P0膜无毒无味，使用和加工过程中不会产生有毒、有害气体，符合国际食品和医药卫生标准，不会改变被包装物的味道和质量。而PVC产品在欧美国家和许多发达国家已明令禁止使用，医学界认定PVC中的氯乙烯单体对人体有害，并产生致癌物质。国外发达国家对食品级PVC中氯乙烯单体含量标准定为0．01×10一，目前我国PVC中氯乙烯单体含量为5×10-6，超过国外标准500倍。另外在加工操作过程中，PVC会释放出氯化氢气体，此气体既刺激人的呼吸系统，又对人体有害。PVC在焚化处理时产生的烟气还会严重破坏臭氧层，造成二次公害。另外，PVC本身具有一种臭味，如包装食品时，会破坏被包装物本身味道，影响产品质量与效果。
⑥P0膜韧性好，拉伸强度高，收缩率可达到50％～60％。而PVC收缩率仅为30％，且拉伸强度低、易老化、易破损，低温时易脆、易裂，常温下易收缩变形而改变被包装物形状，包装效果差。P0膜由于其优越性，可提高被包装物的商品价值和档次，增加商品的展示效果。 ⑦P0膜经过静电处理后无静电，不易吸附灰尘，又由于其高透明度，能保持产品在摆放过程中，清洁亮丽。而PVC膜在生产过程中无静电处理，其本身带有静电，容易吸附灰尘，又因本身透明度低，使产品污秽模糊，影响视觉和摆放效果。
⑧P0膜适用范围广泛，可用于包装方便食品、医药制品、饮料、冷冻食品等。
⑨P0膜本身可以回收循环使用，是国际上公认的环保型产品，被欧美国家和世界发达国家规定为允许使用和进口的产品。PVC膜已被世界上许多国家明令禁止使用。所以在包装出口产品时，P0膜是理想的热收缩包装材料。 五、PF-C3热收缩包装膜
PF-C3热收缩包装膜是以PE和PP为主要原料经共挤吹塑工艺加工生产的一种多层环保无毒型热收缩包装材料。20世纪90年代初起源于意大利，该产品的主要特点如下。 ①透明度高光泽性好，可清晰展示产品外观，提高展销效果和商品档次。
②柔韧性好，使用方便。由于这种柔韧性可以使被包装物品在受到外部冲击时得到缓冲，用于脆性容器的包装还能防止容器破碎飞散。
③收缩率大。收缩率最高可达75％，利用其高收缩率产生的收缩力可将一组要包装的物品裹紧，起到很好的捆扎作用，非常适用于多件物品的集合包装，尤其对异型物品的包装效果
甚佳。而且经过特殊工艺处理的PF-Ca薄膜的收缩力可调控，满足不同商品对收缩力的要求。 ④焊封性能好、强度高、适合手动、半自动和高速全自动包装。
⑤耐寒性好，可在-50℃保持柔韧性而不发生脆裂，适合被包装物在寒冷环境下储存和运输。 ⑥环保无毒。PF-C3热收缩包装膜的主要原料包括LLPE、TPP、PPC及必要的功能性助剂，如爽滑剂、抗黏连剂、抗静电剂等均为无毒材料，符合美国FA标准，可包装食品。 ⑦防潮防尘。
⑧包装成本低，优于纸盒及其他材料包装。
PF-C。系列热收缩包装薄膜用途十分广泛，完全符合当今环保无毒的世界消费潮流。这种材料不仅能降低用户的包装生产成本、运输成本，而且降低包装体积从而节约空间，大大提高生产率。还因其有较好的透明度，能提高产品的可视性，可在竞争激烈、商品琳琅满目的超级市场货架上迅速抓住消费者目光，并迎合消费者喜欢方便、节约的心理特点对商品进行捆束集合包装，特别适合于超市商品的包装和摆放，因而在欧美发达国家已得到广泛重视和应用。在饮料、方便食品等产品领域的包装应用已很普及，已基本替代PVC热收缩包装膜成为热收缩包装材料中的主流产品。PF-Cs热收缩薄膜与PVC热收缩薄膜的性能比较见表2-5。 表2-2 PF-C，热收缩薄膜与PVC热收缩薄膜的性能比较 第三节 收缩包装的工艺及设备 一、收缩包装的工艺过程和方法
收缩包装作业工序一般分两步进行。首先是预包装，用收缩膜将产品包装起来，热封必要的口与缝；然后是热收缩，将预包装的产品放在热收缩设备中加热。 (一)预包装作业
预包装时，薄膜尺寸应比器材尺寸大l0％～20％。如果尺寸过小，则充填物品不便，收缩张力过大，可能将薄膜拉破；尺寸过大，由于收缩张力不够，包不紧或不平整。所用收缩薄膜厚度可根据器材大小、重量以及所要求的收缩张力来决定。 收缩包装方法主要有以下三种。
①两端开放式如果用筒状膜，可借助滑槽将器材推到筒中即可(如图2-3所示)；如果用平膜，需要上下两卷平膜。在前一个包装件完成封口剪断之后，两片膜就被封接起来，然后将产品用机器或手工推向直立的薄膜，到位后封剪机落下，将器材的另一个侧边热封并同时剪断(如图2-4所示)。经热收缩后，包装件两端收缩形成椭圆形开口。
图2-3两端开放式包装法(筒膜)示意图 图2-4两端开放式包装法(平膜)示意图
②四面密封式指将产品四周(用平膜时)或两端(用筒膜时)均包裹起来的方法，用于要求密封性好的器材包装。
用对折膜可采用\型封口方式。这种方式是用卷筒对折膜，将膜拉出一定长度置于水平位置，用机器或手工将开口端撑开，把器材推到折缝处，在此之前，上一次热封剪断后留下一个横缝，加上折缝共两个缝不必再封。然后用一个\型热封剪断器从器材产品后部与薄膜连接处压下并热封剪断，一次完成一个横缝、一个纵缝。操作简便，托运或半自动均可。 用单卷平膜可采用枕形袋。这种方式是用单卷平膜，先封纵缝形成筒状，将器材裹于其中，然后封横缝并切断制成枕型包装。 四面密封方式预封后，内部残留的空气在热收缩时会膨胀，使薄膜收缩困难，影响包装质量。因此在封口器旁常装有刺针，热封时刺针在薄膜上刺出放气孑L，在热收缩后封缝处的小孔常能自行封闭。
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器材的托盘上，然后带托盘进行热收缩，见图2-5。 图2-5 热收缩过程示意图
a物体封于膜内； b受热膨胀； c逐渐收缩；d收缩完成
收缩包装技术概述
