拉伸包装
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一、 薄膜的预拉伸原理及工艺
拉伸薄膜是经过预拉伸或未经拉伸处理而制取 的可拉伸薄膜。根据拉伸膜所需的几项技术性 能(韧性、塑变小、应力松弛小等)来看,预 拉伸膜似乎更能满足拉伸包装的技术要求。
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预拉膜 —→ 热定型处理 —→有光泽、光滑薄膜
单向拉伸使分子链段沿拉伸方向排列,分子间力增加,使材 料强度增加。拉伸取向原理及形成的各向异性是拉伸裹包 用膜性能的需要。因为拉伸裹包用力一般是单向的,单向 (纵)抗张强度较高、韧性大,就意味着膜有更好的弹力 (弹性、许用拉伸指标),可以裹紧货物;
预拉伸帮助分子重排,晶体变形,在外力突然作用时,使外 力与内应力能瞬时平衡而使膜更坚韧(抗戳穿强度指标); 拉伸包装机操作使膜长度方向裹包货物时,横向撕裂强度 增加(横向抗裂缝扩展能力大),可以延缓包裹力的下降, 甚至断膜(见拉伸膜性能)。
但随着时间的推移、会出现这种现象:拉伸膜逐 渐松动,失去包裹功能,应力松弛现象是应力滞 后(蠕变是应变滞后)的具体体现。
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应力松弛
由于分子链段的热运动,通过调整构象、位移(当单向运 动与张应力方向一致时)使原有的分子间的缠结点松开、 张应力逐渐衰减消失。在拉伸包装膜中,用应力滞留程 度来表示膜的应力松弛现象。 测试:将塑膜迅速拉伸至恒定长度、并维持足够长的 时间,则可以测得维持此恒定长度所需的张力逐渐减少, 直至全部消失。
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2、韧性
抗戳穿强度:受尖锐物品刺孔(冲击)时,膜表面 强度韧性的大小(与膜表面分子间力、表面张力、 表观密度、厚度等因素有关)。
抗撕裂强度:薄膜包裹紧固产品时处于一种张力作 用状态,一旦受外来尖锐物品刺孔而产生裂纹后, 膜抵抗裂纹扩展的能力,尤其是膜横向(缠绕方 向为纵向,膜的幅宽方向为横向)抗裂纹扩展 (撕裂)能力将决定膜能否持续对产品实施保护 功能的工艺指标。
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a)张力作用下,裂纹扩展与尖端应力分散能力有 关,与分子链柔顺性、预拉伸取向程度、晶体 变形程度有关、与厚度也有关;
b) 抗 撕 裂 能 力 的 危 险 值 必 须 取 横 向 抗 撕 裂 强 度 (与操作方向垂直),因为该方向撕裂的是膜 的幅宽,容易使包装件松散,纵向撕裂时包装 件仍然处在紧固状态。
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拉伸包装
拉伸包装是利用可拉伸的塑料薄膜,在常温下对 薄膜进行拉伸,用来裹包产品或包装件的一种方 法。
拉伸包装始于1940年,主要为满足超级市场销 售禽类、肉类、海鲜产品、新鲜水果和蔬菜等的 拉伸裹包。由于薄膜在包装过程中不需要进行热 收缩处理,因此适合于某些不能受热产品的包装, 并有利于节省能源,便于集装运输、降低运输费 用。拉伸包装在托盘运输方面可代替收缩包装, 是一种很有前途的包装技术。
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(2)通过式(移动式)操作法 2、窄幅薄膜缠绕式包装法
用幅宽为50-75cm的膜自上而下螺旋形式缠绕 之直到裹包完成,两圈之间 约有1/3部分重叠。
适用:堆积过高或高度不一致的货物。 形状不规则或轻的货物。
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三、常用拉伸薄膜
(一) 拉伸薄膜的性能指标 1、自粘性:薄膜之间接触后的粘附性, 在拉伸缠绕过程和裹包之后,使商品包装 紧固,不致松散。自粘性过大也不好(膜 开卷以及各个拉伸包装件间的粘附,会使 作业效率受影响)。 2、韧性:以抗戳穿强度和抗撕裂强度表 示的综合性指标 3、较好的弹性
《包装工艺学》
付亚波 印刷与包装工程学院
2010.4.6
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章节内容提示:
绪论 第一章 防潮包装 第二章 真空充气包装 第三章 防锈包装 第四章 缓冲包装 第五章 泡罩和体贴包装 第六章 拉伸包装 第七章 收缩包装 第八章 包装辅助工艺 第九章 包装工艺规程
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第六章 拉伸包装
一、 薄膜的预拉伸原理及工艺 二、薄膜的拉伸包装原理及工艺 三、常用拉伸薄膜 四、选材 五、存在问题
(一) 用于销售包装的方法 1、手工操作方法 适用于软而脆(水果蔬菜)、用浅盘否则易 损。对于刚性产品如小工具、不用浅盘 多件产品 的集合包装 2、半自动操作 卷包和拉伸机械化,或供 给、输出、热封部分的自动化。 3、全自动操作 上推式操作法、 连续直线式操作法
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(二)用于运输包装的方法--托盘、无托盘集 合包装代替木、纸箱(轻、成本低)
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3) 拉紧状态下热定型处理: 消除预拉伸时强迫分子链段定向排列造成的“张应力”
防止热状态下的链段解取向所造成的膜收缩。
膜的尺寸稳定性提高,保持较高弹性,减小应力松弛。 减少应力松弛的原因是分子链段的初始应力消除,不 至于拉伸时造成分子链的塑性变形过大而被拉断,从 而保持薄膜较高的弹性状态
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二、薄膜的拉伸包装原理及工艺
1、整幅薄膜包装法 用宽度与货物高度一样或更宽些的整幅薄膜包装。 用于形状方整的货物,20Kg大袋包装、沉重而不稳定、
单位时间内要求包装效率高的场合。
方式: (1)回轴式操作法--磨擦辊限制厚膜拉出速度、 拉伸膜拉出率为5-55%;用两辊回转速度不 同的辊、输入辊转速小于输出辊的速度, 拉伸率一般为10-100%; 用于方形货物包装过程四角处速度突然增加, 气动调节辊、保持薄膜拉力均匀
c)膜的单向预拉伸造成的各向异性正好满足韧性 指标的要求。
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3、较好的弹性
薄膜主要靠弹力紧裹物品的。宏观上,被拉长的 膜靠自身弹性恢复而紧固物体,而微观上是靠记 忆的“张应力”(反抗拉伸时的内应力)来包裹 物体的。
常温下,外力强迫分子链段沿外力方向伸长、取 向。但是分子间力、结晶、交联结构等始终想使 伸展的分子链段恢复至原来的状态,所以膜内存 在“记忆的”张应力。张应力越大,弹性越大, 包裹越紧。
— → 增加膜表面粘附性(粘性高的薄膜) —→ 用于拉伸包装
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PP拉伸裹包用膜的工艺流程曲线图
PP拉伸裹包用膜的工艺框图
增粘
纵向拉伸
IPP- 吹胀聚丙烯
CPP-未拉伸或流延聚丙烯
OPP
BOPP
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2、工艺分析:
1) 冷却是为了控制结晶度,透明度、薄膜均匀,防止膜间粘 连、为膜的二次加工做准备。
2) 加热、单向拉伸:加热为拉伸时链段运动、定向、晶体变 形、新晶体形成提供能量。