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包裝(zhuāng)材料的結構設計需求注意事項
2023-07-09
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包裝(zhuāng)材料的結構設計要充分(fēn)滿足内容物(wù)的保護性需求,又(yòu)不至于功能(néng)過剩,從而做到最經濟的包裝(zhuāng)成本。不同的内容物(wù)性質(zhì)及不同的後加工(gōng)方式,要求包裝(zhuāng)材料也具(jù)有(yǒu)相應的功能(néng)性質(zhì),下面進行簡單的概要說明。
1.内容物(wù)的形态和重量
對于塊狀物(wù)體(tǐ),要考慮包裝(zhuāng)材料對部分(fēn)塊狀堅硬物(wù)的抗穿刺能(néng)力,如豬蹄、鳳爪、花(huā)生米之類的包裝(zhuāng)。
對于粉狀的物(wù)體(tǐ),由于靜電(diàn)吸塵效應,熱封口部位吸附粉體(tǐ)而影響包裝(zhuāng)袋封口的可(kě)靠性,應考慮改善薄膜的抗靜電(diàn)性,一般在三層共擠熱封膜的熱封面添加0.1~3%的抗靜電(diàn)劑母料。
液體(tǐ)對充填包裝(zhuāng)時的封口完整性有(yǒu)很(hěn)大影響,而且同一包裝(zhuāng)材料對不同的封口污染物(wù)的抗封口污染性也不同,例如K-OPP20//PE空袋的熱封強度為(wèi)32.5N/15mm,對10%鹽水的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)12.5 N/15mm(熱封條件:封入30ml,150℃-0.1MPa-1s,下同),對醋的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)18.0N/15mm,對醬油的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)10.0 N/15mm,對牛乳的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)4.0 N/15mm。一般在共擠熱封膜的熱封層添加一定比例的mLLDPE,以改善薄膜的抗夾雜物(wù)熱封性能(néng)。
内裝(zhuāng)物(wù)的形狀,也是影響包裝(zhuāng)袋耐跌落性的重要因素,相同重量的物(wù)體(tǐ),流動性越好,其跌落時對包裝(zhuāng)袋封口處的沖擊力越大,也越容易出現跌落破包現象,此時需選用(yòng)熱封強度高、韌性強度較好的包裝(zhuāng)材料。
内容物(wù)的重量及形态,直接影響到包裝(zhuāng)袋流通過程的耐跌落性能(néng),因而同樣的内容物(wù),重量不一樣,要求選用(yòng)不同的包裝(zhuāng)材質(zhì)。例如,洗衣粉袋,800g以下時一般選用(yòng)BOPP//PE結構,1kg左右的多(duō)選用(yòng)PET//PE結構,1.7kg以上的多(duō)數選用(yòng)PA//PE結構。
2.内容物(wù)的性質(zhì)
對光敏性物(wù)品或者含有(yǒu)光敏性組分(fēn)物(wù)品的包裝(zhuāng),需要考慮包裝(zhuāng)材料遮光性要求。例如,有(yǒu)的水煮竹筍袋采用(yòng)KNY//PE結構,可(kě)減少紫外線(xiàn)對水煮筍的變化反應(發黃)。
油脂易氧化變質(zhì),同時液體(tǐ)油脂可(kě)能(néng)滲透包裝(zhuāng)材料的正面,需選擇耐油度、耐透油性較好的BOPA材料作(zuò)阻隔層。PE的耐油度不如CPP,但CPP的抗油質(zhì)封口污染性遠(yuǎn)不如用(yòng)mLLDPE共混改性的PE薄膜,需根據具(jù)體(tǐ)的包裝(zhuāng)要求權衡選擇。
對于含酸堿成分(fēn)的内容物(wù),重點考慮包裝(zhuāng)材料及膠黏劑的耐腐蝕性,避免這些腐蝕性成分(fēn)透過内層材料遷移到複合膜的膠層及鋁箔層的界面引起脫層現象。例如,一種PET//AL//RCPP結構的鹵汁牛肉包裝(zhuāng)袋,打開包裝(zhuāng)袋後發現直接與牛肉接觸部位的AL//RCPP層間已脫層,而其他(tā)部位的剝離強度卻很(hěn)好(如圖2-1)。
圖2-1 鹵汁牛肉包裝(zhuāng)袋的局部脫層現象
溶劑類成分(fēn)對高聚物(wù)具(jù)有(yǒu)很(hěn)強的溶脹作(zuò)用(yòng),特别是含混合溶劑成分(fēn)的液體(tǐ)農藥,目前還沒有(yǒu)一種膠黏劑能(néng)完全勝任這方面的包裝(zhuāng)要求,必要時需通過加速試驗以确認包裝(zhuāng)袋對具(jù)體(tǐ)成分(fēn)的包裝(zhuāng)适應性。
3.包裝(zhuāng)方式
真空包裝(zhuāng)是常見的包裝(zhuāng)方式,要求包裝(zhuāng)材料有(yǒu)較好的阻氣能(néng)力,而且要有(yǒu)一定的封邊寬度(減少側面滲透的影響),多(duō)采用(yòng)三邊封袋形,而不采用(yòng)背封袋形。需要指出的是真空包裝(zhuāng)能(néng)有(yǒu)效抑制需氧菌引起的變質(zhì)。對厭氧菌引起的變質(zhì),還需配合适當的滅菌工(gōng)藝才能(néng)延長(cháng)保質(zhì)期。
充氣包裝(zhuāng)常用(yòng)于不适合于真空包裝(zhuāng)的内容物(wù),如餅幹、薯片等易壓碎的物(wù)品。充氣包裝(zhuāng)也需要包裝(zhuāng)材料具(jù)有(yǒu)一定的阻氣能(néng)力,同時要求包裝(zhuāng)袋具(jù)有(yǒu)良好的密閉性和封合強度,如市售的薯片充氣包裝(zhuāng)袋均以齒形封刀(dāo)以增強包裝(zhuāng)袋的氣密性。
阻隔包裝(zhuāng)在包裝(zhuāng)袋内封放一定量的脫氧劑、防潮劑,是一種比較成熟的保質(zhì)包裝(zhuāng)方法,要求包裝(zhuāng)材料具(jù)有(yǒu)相應的阻隔能(néng)力。值得一提的是,有(yǒu)的人認為(wèi)包裝(zhuāng)材料正面采用(yòng)了高阻隔材料就是高阻隔包裝(zhuāng)了,其實不然。例如以折邊背封袋袋形增強展示效果,卻忽略包裝(zhuāng)袋的整體(tǐ)密閉性,這樣在多(duō)層複合膜的搭接處容易形成裏外連通的小(xiǎo)孔,使防潮、脫氧包裝(zhuāng)的保質(zhì)效果大打折扣。
有(yǒu)的包裝(zhuāng)袋隻是在封口時封入了較多(duō)的空氣,隻是使包裝(zhuāng)袋鼓起以增強展示性,此時也要求包裝(zhuāng)袋具(jù)有(yǒu)較好的氣密性。
4.滅菌方式
以水為(wèi)介質(zhì)的加熱滅菌目前分(fēn)為(wèi)水煮、半高溫蒸煮、高溫蒸煮,所選用(yòng)的包裝(zhuāng)材料、油墨、膠黏劑必需滿足相應的殺滅菌蒸煮條件。蒸煮包裝(zhuāng)内層材料一般選用(yòng)RCPP,但RCPP材料對于液體(tǐ)包裝(zhuāng)來說存在耐跌落性差的缺點,此時可(kě)以選擇蒸煮級RPE,隻是透明度略降低。
包裝(zhuāng)袋的滅菌方法,還有(yǒu)加熱滅菌、微波滅菌、輻射滅菌、超低溫滅菌等,不同的滅菌方法對包裝(zhuāng)材料的性能(néng)要求也不一樣,包裝(zhuāng)材料必須滿足相對應的滅菌要求。
5.流通條件
食品包裝(zhuāng)的流通環境一般分(fēn)為(wèi)常溫、冷藏、冷凍等,低溫條件下要注意包裝(zhuāng)材料的耐低溫性能(néng),如普通CPP不适合0℃以下的溫度使用(yòng),LDPE薄膜可(kě)以通過共混改性進一步提高其耐低溫性能(néng)。
由于我國(guó)幅員遼闊,地區(qū)環境差異大,包裝(zhuāng)材料的設計要充分(fēn)考慮這些差别。例如,同樣是充氣包裝(zhuāng),銷往高原地區(qū)和沿海地區(qū)的包裝(zhuāng)袋的充氣量就不一樣。
6.包裝(zhuāng)機械
自動包裝(zhuāng)機分(fēn)為(wèi)立式和卧式兩大類。立式包裝(zhuāng)機充填時對包裝(zhuāng)材料的熱粘強度有(yǒu)較高的要求。熱粘強度是指包裝(zhuāng)材料封口後未冷卻時的封合強度,其值遠(yuǎn)低于常溫下檢測到的封合強度。
包裝(zhuāng)材料的摩擦系數影響自動包裝(zhuāng)時的走機性能(néng)和産(chǎn)品定位的準确性。一般立式包裝(zhuāng)機要求包裝(zhuāng)材料的摩擦系數(熱封面與鋼闆間的摩擦系數)小(xiǎo)一些,而卧式包裝(zhuāng)材料的摩擦系數(熱封面與内裝(zhuāng)物(wù)的摩擦系數)稍大一些。另外,自動包裝(zhuāng)對包裝(zhuāng)材料表面與鋼輥間的摩擦也有(yǒu)一定要求,一般要求偏大一些,太小(xiǎo)會引起材料的走偏。
對于制成包裝(zhuāng)袋發貨的産(chǎn)品,一般要求封合強度、開口性及抗封口污染性就可(kě)以了。
上述要求隻是包裝(zhuāng)材料結構設計及工(gōng)藝設計需考慮的基本信息,實際應用(yòng)要複雜得多(duō),不同的内容物(wù)、不同的後加工(gōng)方式、不同的流通條件等對包裝(zhuāng)材料的性能(néng)要求各異,對油墨、膠黏劑的要求也不一樣,需要根據不同的功能(néng)性要求,對包裝(zhuāng)材料進行差異化設計。
1.内容物(wù)的形态和重量
對于塊狀物(wù)體(tǐ),要考慮包裝(zhuāng)材料對部分(fēn)塊狀堅硬物(wù)的抗穿刺能(néng)力,如豬蹄、鳳爪、花(huā)生米之類的包裝(zhuāng)。
對于粉狀的物(wù)體(tǐ),由于靜電(diàn)吸塵效應,熱封口部位吸附粉體(tǐ)而影響包裝(zhuāng)袋封口的可(kě)靠性,應考慮改善薄膜的抗靜電(diàn)性,一般在三層共擠熱封膜的熱封面添加0.1~3%的抗靜電(diàn)劑母料。
液體(tǐ)對充填包裝(zhuāng)時的封口完整性有(yǒu)很(hěn)大影響,而且同一包裝(zhuāng)材料對不同的封口污染物(wù)的抗封口污染性也不同,例如K-OPP20//PE空袋的熱封強度為(wèi)32.5N/15mm,對10%鹽水的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)12.5 N/15mm(熱封條件:封入30ml,150℃-0.1MPa-1s,下同),對醋的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)18.0N/15mm,對醬油的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)10.0 N/15mm,對牛乳的夾雜物(wù)封合強度為(wèi)4.0 N/15mm。一般在共擠熱封膜的熱封層添加一定比例的mLLDPE,以改善薄膜的抗夾雜物(wù)熱封性能(néng)。
内裝(zhuāng)物(wù)的形狀,也是影響包裝(zhuāng)袋耐跌落性的重要因素,相同重量的物(wù)體(tǐ),流動性越好,其跌落時對包裝(zhuāng)袋封口處的沖擊力越大,也越容易出現跌落破包現象,此時需選用(yòng)熱封強度高、韌性強度較好的包裝(zhuāng)材料。
内容物(wù)的重量及形态,直接影響到包裝(zhuāng)袋流通過程的耐跌落性能(néng),因而同樣的内容物(wù),重量不一樣,要求選用(yòng)不同的包裝(zhuāng)材質(zhì)。例如,洗衣粉袋,800g以下時一般選用(yòng)BOPP//PE結構,1kg左右的多(duō)選用(yòng)PET//PE結構,1.7kg以上的多(duō)數選用(yòng)PA//PE結構。
2.内容物(wù)的性質(zhì)
對光敏性物(wù)品或者含有(yǒu)光敏性組分(fēn)物(wù)品的包裝(zhuāng),需要考慮包裝(zhuāng)材料遮光性要求。例如,有(yǒu)的水煮竹筍袋采用(yòng)KNY//PE結構,可(kě)減少紫外線(xiàn)對水煮筍的變化反應(發黃)。
油脂易氧化變質(zhì),同時液體(tǐ)油脂可(kě)能(néng)滲透包裝(zhuāng)材料的正面,需選擇耐油度、耐透油性較好的BOPA材料作(zuò)阻隔層。PE的耐油度不如CPP,但CPP的抗油質(zhì)封口污染性遠(yuǎn)不如用(yòng)mLLDPE共混改性的PE薄膜,需根據具(jù)體(tǐ)的包裝(zhuāng)要求權衡選擇。
對于含酸堿成分(fēn)的内容物(wù),重點考慮包裝(zhuāng)材料及膠黏劑的耐腐蝕性,避免這些腐蝕性成分(fēn)透過内層材料遷移到複合膜的膠層及鋁箔層的界面引起脫層現象。例如,一種PET//AL//RCPP結構的鹵汁牛肉包裝(zhuāng)袋,打開包裝(zhuāng)袋後發現直接與牛肉接觸部位的AL//RCPP層間已脫層,而其他(tā)部位的剝離強度卻很(hěn)好(如圖2-1)。
圖2-1 鹵汁牛肉包裝(zhuāng)袋的局部脫層現象
溶劑類成分(fēn)對高聚物(wù)具(jù)有(yǒu)很(hěn)強的溶脹作(zuò)用(yòng),特别是含混合溶劑成分(fēn)的液體(tǐ)農藥,目前還沒有(yǒu)一種膠黏劑能(néng)完全勝任這方面的包裝(zhuāng)要求,必要時需通過加速試驗以确認包裝(zhuāng)袋對具(jù)體(tǐ)成分(fēn)的包裝(zhuāng)适應性。
3.包裝(zhuāng)方式
真空包裝(zhuāng)是常見的包裝(zhuāng)方式,要求包裝(zhuāng)材料有(yǒu)較好的阻氣能(néng)力,而且要有(yǒu)一定的封邊寬度(減少側面滲透的影響),多(duō)采用(yòng)三邊封袋形,而不采用(yòng)背封袋形。需要指出的是真空包裝(zhuāng)能(néng)有(yǒu)效抑制需氧菌引起的變質(zhì)。對厭氧菌引起的變質(zhì),還需配合适當的滅菌工(gōng)藝才能(néng)延長(cháng)保質(zhì)期。
充氣包裝(zhuāng)常用(yòng)于不适合于真空包裝(zhuāng)的内容物(wù),如餅幹、薯片等易壓碎的物(wù)品。充氣包裝(zhuāng)也需要包裝(zhuāng)材料具(jù)有(yǒu)一定的阻氣能(néng)力,同時要求包裝(zhuāng)袋具(jù)有(yǒu)良好的密閉性和封合強度,如市售的薯片充氣包裝(zhuāng)袋均以齒形封刀(dāo)以增強包裝(zhuāng)袋的氣密性。
阻隔包裝(zhuāng)在包裝(zhuāng)袋内封放一定量的脫氧劑、防潮劑,是一種比較成熟的保質(zhì)包裝(zhuāng)方法,要求包裝(zhuāng)材料具(jù)有(yǒu)相應的阻隔能(néng)力。值得一提的是,有(yǒu)的人認為(wèi)包裝(zhuāng)材料正面采用(yòng)了高阻隔材料就是高阻隔包裝(zhuāng)了,其實不然。例如以折邊背封袋袋形增強展示效果,卻忽略包裝(zhuāng)袋的整體(tǐ)密閉性,這樣在多(duō)層複合膜的搭接處容易形成裏外連通的小(xiǎo)孔,使防潮、脫氧包裝(zhuāng)的保質(zhì)效果大打折扣。
有(yǒu)的包裝(zhuāng)袋隻是在封口時封入了較多(duō)的空氣,隻是使包裝(zhuāng)袋鼓起以增強展示性,此時也要求包裝(zhuāng)袋具(jù)有(yǒu)較好的氣密性。
4.滅菌方式
以水為(wèi)介質(zhì)的加熱滅菌目前分(fēn)為(wèi)水煮、半高溫蒸煮、高溫蒸煮,所選用(yòng)的包裝(zhuāng)材料、油墨、膠黏劑必需滿足相應的殺滅菌蒸煮條件。蒸煮包裝(zhuāng)内層材料一般選用(yòng)RCPP,但RCPP材料對于液體(tǐ)包裝(zhuāng)來說存在耐跌落性差的缺點,此時可(kě)以選擇蒸煮級RPE,隻是透明度略降低。
包裝(zhuāng)袋的滅菌方法,還有(yǒu)加熱滅菌、微波滅菌、輻射滅菌、超低溫滅菌等,不同的滅菌方法對包裝(zhuāng)材料的性能(néng)要求也不一樣,包裝(zhuāng)材料必須滿足相對應的滅菌要求。
5.流通條件
食品包裝(zhuāng)的流通環境一般分(fēn)為(wèi)常溫、冷藏、冷凍等,低溫條件下要注意包裝(zhuāng)材料的耐低溫性能(néng),如普通CPP不适合0℃以下的溫度使用(yòng),LDPE薄膜可(kě)以通過共混改性進一步提高其耐低溫性能(néng)。
由于我國(guó)幅員遼闊,地區(qū)環境差異大,包裝(zhuāng)材料的設計要充分(fēn)考慮這些差别。例如,同樣是充氣包裝(zhuāng),銷往高原地區(qū)和沿海地區(qū)的包裝(zhuāng)袋的充氣量就不一樣。
6.包裝(zhuāng)機械
自動包裝(zhuāng)機分(fēn)為(wèi)立式和卧式兩大類。立式包裝(zhuāng)機充填時對包裝(zhuāng)材料的熱粘強度有(yǒu)較高的要求。熱粘強度是指包裝(zhuāng)材料封口後未冷卻時的封合強度,其值遠(yuǎn)低于常溫下檢測到的封合強度。
包裝(zhuāng)材料的摩擦系數影響自動包裝(zhuāng)時的走機性能(néng)和産(chǎn)品定位的準确性。一般立式包裝(zhuāng)機要求包裝(zhuāng)材料的摩擦系數(熱封面與鋼闆間的摩擦系數)小(xiǎo)一些,而卧式包裝(zhuāng)材料的摩擦系數(熱封面與内裝(zhuāng)物(wù)的摩擦系數)稍大一些。另外,自動包裝(zhuāng)對包裝(zhuāng)材料表面與鋼輥間的摩擦也有(yǒu)一定要求,一般要求偏大一些,太小(xiǎo)會引起材料的走偏。
對于制成包裝(zhuāng)袋發貨的産(chǎn)品,一般要求封合強度、開口性及抗封口污染性就可(kě)以了。
上述要求隻是包裝(zhuāng)材料結構設計及工(gōng)藝設計需考慮的基本信息,實際應用(yòng)要複雜得多(duō),不同的内容物(wù)、不同的後加工(gōng)方式、不同的流通條件等對包裝(zhuāng)材料的性能(néng)要求各異,對油墨、膠黏劑的要求也不一樣,需要根據不同的功能(néng)性要求,對包裝(zhuāng)材料進行差異化設計。
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