国内包装行业的迅速发展, 塑料包装材料经过20多年的发展, 形成一定规模, 在包装市场上占有重要地位。1980年产量仅有19.1万吨, 产值30亿元, 2002年产量达401万吨, 产值达到680亿元, 占包装工业总产值的2500亿元的27%。在塑料包装材料中薄膜材料的市场需求量增幅最大, 约占塑料包装材料总量的46%。笔者以热收缩塑料薄膜为原料, 经过预处理, 长方形纸盒作为被包装物, 制备收缩膜包装材料, 研究温度和速度对热收缩塑料薄膜的包装加工适性的影响。
热收缩薄膜最早出现在二次世界大战中的德国, 使用PVDC, 经双向拉伸后用来包装武器, 防止生锈。所以, 热收缩薄膜从一开始工业化生产后就使用在工业品包装上, 后来才把热收缩薄膜用于食品包装, 例如:单层热收缩薄膜PE在快餐面食获得广泛应用, 多层共挤复合热收缩薄膜在新鲜肉。热收缩包装之所以得到广泛而迅速发展, 主要因为热收缩包装能包装一般方法难以包装的异形产品, 如果蔬、乳酸类食品、饮料、小食品、各种酒类、农副产品、土特产等的包装。热收缩薄膜是利用高分子聚合物的玻璃化温度以上在高弹态下纵向或横向拉伸了的能量储存在薄膜中, 利用热塑性塑料具有的对双向或单向拉伸前的形态的记忆效应, 在再遇到热时能恢复拉伸前的形态的功能来达到包装目的。
热收缩塑料薄膜包装作业一般分为两步进行。首先是预包装, 将产品用收缩薄膜裹包起来, 使用封切包装机热封必要的口与缝;然后是热收缩, 将预包装的产品通过热收缩设备加热, 使薄膜收缩包紧产品[1]。
热收缩包装方式主要体现在预包装作业上。预包装时, 收缩薄膜尺寸应比产品尺寸大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。
热收缩所用设备称为热收缩包装机 (也称热收缩通道) 。由传送带、加热通道和冷却装纸等组成。热收缩操作时, 将预包装件放在传送带上以规定速度运行进入加热通道, 利用热空气吹向包装件进行加热, 产品外部的薄膜自动收缩包紧产品, 热收缩完毕后包装件传送出加热通道, 自然冷却后从传送带上取下, 也可根据产品大小、薄膜种类和薄膜热收缩温度高低, 在送出加热通道后使用冷风扇加速薄膜冷却。
(1) 小型收缩包装机, 主要用于包装水果和新鲜蔬菜等, 一般为纸浆或塑料浅盘包装, 因包装件尺寸小, 多采用枕型袋式包装, 其结构与卧式枕型袋包装机相似。
(2) L型封口式包装机, 一般使用卷筒对折膜, 用手工送料, 包装能力取决于包装件尺寸的大小和操作者的熟练强度, 一般为10~15包/分钟。
(3) 板式热封包装机, 用于两端开放式和四面密封式包装, 如包装纸箱、多件纸盒或瓶罐装产品。四面密封式的端封, 一般采用条状热封, 侧面封可用条状或滚转式热封。
(4) 大型收缩包装机, 这类包装机主要用于大件产品和多个包装件的集合包装包装件长、宽、高一般在1m以上, 有装于托盘上的也有不用托盘的。
(5) 全自动收缩膜套标签机, 主要由标签薄膜支架与输送装置、光学传感器、旋转切刀、标签定位装置、容器输送装置、热收缩通道和控制装置等组成, 可以完成容器套“头”、套“脖”、套“腰”、套“脚”、等各部位套标作业。
实验设备及材料:Lenovo电脑1台CBK-1型热收缩实验仪1台。
聚氯乙烯 (PVC厚:0.025mm) 、聚乙烯 (PE厚:0.035mm) 、三层共挤聚烯烃热收缩薄膜 (POF厚:0.015mm) ;长方形纸盒。
(1) 实验环境:标准环境下 (温度23℃±2℃, 湿度50%±5%) 。
(2) 预包装:用单张热收缩薄膜, 先封纵缝成筒状, 将盒子推入其中, 让后封横缝切断制成枕型包装。
(3) 热收缩操作:将预包装件放在传送带上。
(4) 设置温度和速度, 打开机器电源, 进行试验, 利用热空气吹向包装件进行加热, 纸盒外部的薄膜自动收缩包紧纸盒, 热收缩完毕后包装件传送出加热通道, 自然冷却后从传送带取下。
一般地, 应用温度视包装生产线的速度而定。包装生产线速度高, 热收缩炉烘道不长, 则收缩炉烘道温度应提高, 以使薄膜经过烘道时达到的收缩温度的时间尽可能延长些。例如, 确定的包装线速度为6~8包/分钟, 手工包装笔记本的尺寸为12cm×8cm×1cm, 烘道为1m的常规红外收缩炉, 选定薄膜的温度最敏感期为120℃。薄膜的该温度下的收缩率VSR为0.0167S-1, 则烘道温度设定应高于160℃, 才能获得满意的收缩效果, 计算依据是传热方程, 收缩速率和收缩速度, 试验发现, 在保证收缩薄膜达到收缩敏感温度下保持t1/2的时间, 均可获得非常理想的贴体包装效果。
从上述试验中可以看出收缩温度与输送速度之间有着密切的关系, 生产率高, 温度控制也高, 行走输送速度也快, 生产率低, 则反之, 所以, 两者调试控制必须协调。如温度过高, 输送速度过低, 收缩包装出的产品就会出现爆裂或收缩膜收成一团, 严重时也会出现熔洞, 如温度过低, 输送速度过快, 收缩不完全, 就会出现褶皱或不饱满。另外, 选用不同的收缩膜有不同的适应温度。选用PVC薄膜包装时, 温度控制在150℃, 速度控制在0.2m/s;选用PE薄膜包装时, 温度控制在130℃, 速度控制在0.5m/s;选用POF薄膜包装时, 温度控制在120℃, 速度控制在0.1m/s, 收缩包装的收缩效果才好, 温度过高或过低, 速度过高或过低, 收缩包装的收缩效果都不理想。因此, 要根据薄膜的实际情况选择合适的收缩加热温度和输送速度, 只有掌握了它们的性能规律和相互关系, 就会包装出美观漂亮的产品。
摘要：考察了热收缩温度及生产线速度对热收缩薄膜包装加工适性的影响。结果表明, 收缩温度与输送速度之间有着密切的关系, 生产率高, 温度控制也高, 行走输送速度也快, 生产率低, 则反之。所以两者调试控制必须协调。
关键词：热收缩塑料薄膜,热收缩包装,预包装,热收缩通道
[1] 黄俊彦, 崔立华.热收缩包装技术与发展[J].包装工程, 2005 (3) :18～20.
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