淺析防潮包裝

1、防潮包裝1. 引言防潮包裝是為防止被包裝物受空氣中水蒸氣的損害而實施的技法，所以采取具有一定阻隔水蒸氣能力的材料對物品進行包裝，阻隔外界濕度變化對物品的影響，同時使包裝內(nèi)的相對濕度滿足物品的需求，保護物品的品質(zhì)。目前，防潮包裝的應用已相當廣泛，藥品、化妝品、大多數(shù)加工食品、化工產(chǎn)品、儀器儀表、武器裝備等都要進行防潮包裝。2. 空氣濕度對產(chǎn)品的影響濕氣可能使產(chǎn)品發(fā)生以下幾種形式的變化：(1)物理變化：例如面包失水后發(fā)硬、餅干吸水后不脆、皮革干燥后發(fā)硬等。(2)物理化學變化：例如糖或鹽結(jié)塊，或者形成水臺物等(3)化學變化：污物在已附有濕氣的裸露的金屬表面上被吸附，污物起到電解質(zhì)的作用，引起電化學反

2、應，使鋼鐵生銹，或使其它金屬腐蝕、失去光澤，糧食的褐變等。(4)生物變化：如果濕度增加超過臨界值或在包裝內(nèi)形成小水滴時，霉菌或細菌就要生長。濕度是細菌和霉菌生長最主要的條件，降低濕度是控制其生長的最主要手段。因此需要進行防潮包裝的產(chǎn)品一般分為以下三種：（1） 吸濕后質(zhì)量會下降的產(chǎn)品這類產(chǎn)品的水含量增加到一定程度時，產(chǎn)品會失去使用價值這種類型的產(chǎn)品應進行防潮包裝，防止產(chǎn)品吸收外界水蒸汽。例如酥脆食品、藥品、干制食品、化工產(chǎn)品、化肥等。（2）脫濕后質(zhì)量會下降的產(chǎn)品這類產(chǎn)品失水到一定程度時，會失去使用價值，與3.1類產(chǎn)品不同，這類產(chǎn)品需要進行防脫濕包裝，但習慣上也稱防潮包裝。例如面包、蛋糕、中藥密丸

3、、化妝品、水乳型產(chǎn)品、水分散型液體產(chǎn)品等。對于上述兩類產(chǎn)品，它們吸收空氣中的水分，或向空氣中蒸發(fā)水分的速度隨時間的增加會逐漸減慢，最后達到與外界環(huán)境水分平衡的狀態(tài)。即如果外界溫濕度不變，產(chǎn)品的平衡水分也不變，這時產(chǎn)品所含的水分稱為該溫度下產(chǎn)品的平衡水分。在一定溫度下，空氣的濕度越高，產(chǎn)品的平衡水分也越多，反之亦然。（3）在潮濕環(huán)境中會與水發(fā)生化學反應的產(chǎn)品這類產(chǎn)品既不吸濕也不脫濕，但與水發(fā)生化學反應會使產(chǎn)品質(zhì)量下降，甚至會失去使用價值。例如，金屬制品、武器裝備、精密儀器等在潮濕環(huán)境下，如果有氧存在會使鋼鐵部件生銹或使其它金屬表面失去光澤。外界濕度對腐蝕的影響大；當相對濕度低時隨濕度增加，腐蝕速

4、度增加不太快，但當相對濕度達到臨界濕度后，金屬腐蝕的速度急劇增加。因此，我們在設計防潮包裝的時候，需要根據(jù)流通環(huán)境的濕度條件以及產(chǎn)品自身的特性，選擇合適的包裝材料和合理的防潮包裝結(jié)構(gòu)，或采取附加物來達到防潮包裝的目的。以下是防潮包裝的等級表:鑒于不同產(chǎn)品的不同防潮要求，防潮包裝材料也不同，大體分為隔濕性材料和吸濕性材料兩大類。透濕率是材料隔潮性的標志，透濕度越小，隔潮性能越好。透濕率是指在一定的溫濕度條件下，處于透濕恒定狀態(tài)下的隔濕材料，在單位時間內(nèi)、單位面各上透過水蒸汽的量，單位是g·24h。玻璃、金屬和足夠厚度的鋁箔的透濕度接近于零。復合材料及單層塑料薄膜的透濕率與薄膜的組成、分

5、子結(jié)構(gòu)、分子集聚狀態(tài)、結(jié)晶度、密度以及所處環(huán)境的溫濕度條件等有關。3.干燥劑的應用干燥劑不應與產(chǎn)品發(fā)生化學反應，通過物理吸附降低濕度。干燥劑應不揮發(fā)，吸水后溫度不明顯上升，在產(chǎn)品儲存的溫度范圍內(nèi)吸濕性能穩(wěn)定，常用的干燥劑有吸附型和解潮型兩類。吸附型干燥劑有硅膠，蒙脫石活性干燥劑，分子篩和鋁凝膠等；解潮型的干燥劑主要是生石灰等。3.1干燥劑的包裝由于干燥劑的組成不同，其適合的包裝也是大有不同。硅膠或其它干燥荊不宣直接與產(chǎn)品接觸，必須用透濕度大的材料進行包裝，如用無紡布或棉布制作干燥劑包裝袋。使用棉布時還需用能吸水 強度好的軟紙做襯里， 防止干燥劑碎末掉出來。被包裝產(chǎn)品如果本身不含濕，密封包裝內(nèi)又

6、無含濕襯墊材料，干燥劑則不宜用塑料薄膜或其它透濕性小的材料包裝，即不能用雙梯度法控制濕度。許多地區(qū)一天內(nèi)的溫度變化較大，有的相差二十多度。如果產(chǎn)品包裝容器內(nèi)的溫度變化幅度也有這么大，而干燥劑包裝袋的透濕度又小，盡管包裝內(nèi)的絕對濕度變化不大，但相對濕度卻發(fā)生了很大變化。若高溫時的相對濕度是5O，溫度下降約13，那么濕度就會增至飽和。3.2干燥劑的用量計算 防潮包裝中，干燥劑的用量與防潮材料的透濕率，儲存期，包裝面積等多項因素有關。干燥劑的用量可按下面經(jīng)驗公式計算式中:W-干燥劑用量(kg)R-包裝材料的平均透濕度(g·24h)M-包裝期限(月)D-包裝內(nèi)吸濕性緩沖材料的質(zhì)量(kg)K-

7、包裝環(huán)境的氣候條件系數(shù)。20 RH70 時，K為604.防潮包裝材料的選擇常用的防潮包裝材料有紙材，塑料，金屬，玻璃，陶瓷以及復合材料等。4.1金屬或玻璃包裝容器金屬或玻璃包裝材料本身的透濕度接近于零，防潮的薄弱環(huán)節(jié)是封口及接縫卷邊處。例如，為確保玻璃瓶蓋的密封，可在蓋外再封一層纖維素薄膜、涂蠟或用熱收縮薄膜封包。也可以在瓶口先用直插式塑料空心塞或軟木塞，再封外蓋。金屬罐蓋或玻璃瓶的四旋蓋等可施涂液體高分子密封腔，使在封臺處形成彈性膜，以提高密封度。4.2單層塑料薄膜袋PVDC、PP、HDPE有非常好的濕氣阻隔性；其次是MDPE、LDPE、LLDPE(線性低密度聚乙烯)、PET、離子型聚合物；

8、PVC和EVA也有一定的濕氣阻隔性；尼龍、聚苯乙烯、丙烯腈共聚物、聚乙烯醇等的阻濕性是不好的。理論和實驗結(jié)果都證明：用兩層厚度均為d的PE袋包裝的隔潮效果比用一層厚度為的PE袋包裝的隔潮效果好。此結(jié)論也適用于其它塑料袋。4.3復合薄膜袋如果單從防潮的目的出發(fā)，PP、PE等單層膜已具備很好的水蒸汽阻隔性。但在包裝設計時常需將阻濕性與對氧氣、二氧化碳、香氣的阻隔性，對油脂和溶荊的抗耐性及機械強度等綜合考慮，即根據(jù)產(chǎn)品對保護性的不同要求采用多功能的復合材料。在設計復合材料時，應根據(jù)產(chǎn)品對防護性的要求和成本等選用內(nèi)封層、阻氣層、阻濕層、結(jié)構(gòu)層等，當然各層的作用并不是單一的。如果在復合材料的組成中選用了

9、PVA、EVOH(乙烯一乙烯醇共聚物)、尼龍等它們雖然都有極佳的氣體阻隔，但它們的阻氣性隨環(huán)境濕度的增加而明顯降低。所以用上述塑料作復合材料的阻隔層時，如果它們所處的環(huán)境(大氣或包裝袋內(nèi))濕度較大時，應將它們夾在高阻濕層之間或用高阻濕層與高濕環(huán)境隔開。為確保復合材料袋的封緘可靠，應選擇熱封性能良好的內(nèi)層，例如，PE、離子型聚合物、PP、EVA、PVC等。其中離子型聚合物在袋口稍有污染的情況下仍能密封。4.4綠色防潮紙基材料綠色包裝材料已成為當今世界環(huán)境保護的焦點。而綠色紙基材料更是人們競相研究的趨勢。綠色防潮紙基材料生產(chǎn)過程涉及纖維原料的選擇、主要化學助劑的添加工藝以及目標產(chǎn)品的再生回收工藝等

10、問題。現(xiàn)介紹幾種防潮紙材的性能及應用范圍。4.4.1防潮玻璃紙玻璃紙又稱“賽璐玢”，也稱透明紙，它像玻璃一樣透明、光亮，是一種裝飾性的高級包裝用紙。自1908年問世以來，以獨特的無毒無味、抗靜電等特殊性能廣泛應用于食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生包裝裝潢領域。玻璃紙是以木漿、棉漿等天然纖維為原料，用膠粘法制成薄膜。它挺括、透明、無毒、無味。其分子鏈存在著一種奇妙的微透氣性，可以讓商品像雞蛋透過蛋皮上的微孔一樣進行“呼吸”，這對商品的保鮮和保存活性十分有利；對油性、堿性和有機溶劑有強勁的阻力；不產(chǎn)生靜電，不自吸灰塵，適應于機械高速包裝和制袋。防潮玻璃紙是在造紙過程中添加具有防潮性能的化學藥品，如聚乙烯、聚偏二氯

11、乙烯(K型涂覆)、醋酸乙烯共聚物(MST型涂覆)等制成，在原有材料性能的基礎上添加了一定的防潮性能、適合于食品、肉類及機械工具的包裝。由于防潮玻璃紙源十天然纖維，故在垃圾中能吸水而被分解，不至于造成環(huán)境污染。用聚乙烯和K型涂覆的防潮玻璃紙加工工藝不僅污染少、易操作，而且很經(jīng)濟。鑒于用塑料作食品包裝存在著潛在危害，傳統(tǒng)的塑料食品包裝在許多發(fā)達國家正面臨著被逐步淘汰的命運，取而代之的新型包裝 防潮玻璃紙將顯示出其強大的生命力。4.4.2聚乙烯加工紙聚乙烯加工紙是由牛皮紙和高密度聚乙烯或低密度聚乙烯復合而成。它具有牛皮紙的堅韌結(jié)實的特性，同時又有聚乙烯材料的優(yōu)越的介電性、耐潮性，良好的機械強度和抗沖

12、擊性，在低溫時仍能保持柔軟及化學穩(wěn)定性，能抵抗一定濃度及溫度的酸類、堿類、鹽類溶液及各種有機溶劑的腐蝕作用。聚乙烯加工紙?zhí)貏e是高密度聚乙烯加工紙是一種優(yōu)良的高級防潮包裝材料，其防潮性能比聚氯乙烯加工紙和瀝表紙都要好。對于復合防潮材料來說，因為濕度對各層材料的透濕系數(shù)影響的程度有差別，即各層材料的透濕系數(shù)的濕度依賴性有差別，所以在這樣的材料進行防潮包裝時，還應注意把透濕系數(shù)對濕度依賴性大的材料放在低濕側(cè)，把透濕系數(shù)對濕度依賴小的材料放在高濕側(cè)。例如對于聚乙烯加工紙來說，就應該將聚乙烯薄膜層放在高濕度一側(cè)。聚乙烯加工紙原料中的牛皮紙是對環(huán)境完全無污染的，其中的聚乙烯層在大氣中特別是陽光照射下也很容

13、易老化，試驗表明，經(jīng)過兩年就已自然崩裂，低密度聚乙烯老化程度更快，所以對環(huán)境造成的負載是比較小的。4.4.3抗潮瓦楞紙板瓦楞紙板是在包裝上應用最廣的一種紙板，特別是用于商品包裝，可以用來代替木板箱和金屬箱。瓦楞紙板是由瓦楞原紙加工而成。首先把原紙加工成瓦楞狀然后用膠粘劑從兩面將表層黏合起來。使紙板中層呈空心結(jié)構(gòu)，這樣使瓦楞紙板具有較高的強度，它的挺度、硬度、耐壓、耐破、延伸性等性能均比一般的紙板高由它制成的紙箱也比較堅挺，更有利于保護所包裝的產(chǎn)品?？钩蓖呃慵埌迨窃跍囟葹閘30-180下，用石蠟液進行霧化。在抗潮紙板中，石蠟成分的質(zhì)量為30-45這種瓦楞紙板具有較高的抗潮性能其強度比未經(jīng)浸漬的紙

14、板大大提高。近年來由于合成樹脂的發(fā)展，生產(chǎn)出一種鈣塑瓦楞紙板?？梢钥朔幸恍┩呃慵埌宓娜秉c。它具有防潮、防雨、強度高等特點。且材料來源豐富，應用越來越廣泛。鈣塑瓦楞紙板是指加有鈣化物填料的塑料紙。它是一種塑料包裝材料，而不是紙包裝材料，因與牛皮瓦楞紙對比，所以習慣稱為紙板。不管是牛皮瓦楞紙還是鈣塑瓦楞紙板。都具有自重輕、力學強度高、防潮性好等特點，所制成的紙箱折疊性好，存儲空間小。運輸費用低，用完可多次重復使用。易于回收利用，是優(yōu)良的可供運輸?shù)木G色代木包裝。4.4.4牛皮箱紙板牛皮箱紙板也稱掛面紙板或牛皮卡紙。國外制作牛皮箱紙板的原料配比一般均用l00本色硫酸鹽木漿，少數(shù)采用本色硫酸鹽木漿掛

15、面，而用廢紙漿作芯層和底層，國內(nèi)因木材資源不足，所以采用40-50木漿掛面，用麥草漿、稻草漿、芒稈漿、蔗渣漿、廢紙漿等一種或兩種混合漿作芯層和底層，并且開發(fā)出l00N竹漿?；蛴?0-70竹漿與草漿或廢紙漿或20木漿與棉稈漿和紅麻稈漿等抄造最后再經(jīng)過施膠與壓光制成牛皮箱紙板其施膠度均在075mm以上，因此有較強的抗水、防潮性能。牛皮箱紙板是運輸包裝用的高級紙板。它比一般箱紙板更為堅韌、挺實，有極高的抗壓強度、耐戳穿強度與耐折度，具有防潮性能好、外觀質(zhì)量好等特點，主要用于制造外貿(mào)包裝紙箱及國內(nèi)高檔商品包裝紙箱。近年來由于對包裝質(zhì)量的要求逐步提高一些高檔商品(如高檔酒類、飲料等)的包裝紙箱逐步用全木

16、漿生產(chǎn)的白面牛皮卡紙?zhí)娲瓉淼幕业装装寮?、本色牛皮紙等。發(fā)展速度很快，需求量很大因而防潮包裝要求的防潮白面牛皮卡紙也應運而生。白面牛皮卡紙的生產(chǎn)原料底漿采用自產(chǎn)的本色硫酸鹽針葉木漿以及一部分外購木漿，面漿則全部使用自產(chǎn)的全漂硫酸鹽針葉木漿。底漿與面漿的配比為7：3。實際生產(chǎn)過程中可根據(jù)不同要求調(diào)整漿料配比。4.4.5防潮平黏合紙板平黏合紙板是一種由兩層或兩層以上的平面層紙板緊緊黏結(jié)而成的多層材料。平黏合紙板可以使用不同的材料往外層和內(nèi)層上黏合，通常使用較低性能的紙板。紙板是用硅膠進行黏合的，紙板的層數(shù)根據(jù)對紙板箱的要求而定。同時應考慮到原材料的性質(zhì)及其強度指標。平黏合紙板與瓦楞紙板相比較有較高

17、的強度指標和較高的承壓抗力。防潮平黏合紙板由抗潮的原材料和防潮膠制造而成，可達到一定要求的防潮能力。有的防潮平黏合紙板是在表面經(jīng)過聚乙烯處理得到。通常在成卷的紙板外層上預先用噴壓的方法加上聚乙烯覆蓋層。然后在壓粘機上與紙板進行壓合用這種方法可以獲得具有一面或兩面為聚乙烯覆蓋層的平黏合紙板。由于聚乙烯層的不透水性，因此與紙板的黏合必須使用含水量最少的膠液，如乳膠、聚醋酸乙烯酯乳液以及熱熔膠等。為提高黏合紙板的抗潮性，還可在其外表面涂以蜂蠟混合物。這些輔助劑都為無毒材料不會造成化學藥劑污染。防潮平黏合紙板包裝箱主要用于高濕度條件下要求包裝箱有足夠強度的品，如果品、蔬菜、爆炸物、各種備用零件、五金制

18、品等，以及用于寒冷地區(qū)運輸產(chǎn)品的轉(zhuǎn)運包裝箱等。5.防潮包裝儲運期限的計算，分析5.1防潮阻隔層材料的透濕率判斷包裝材料的阻隔性能，一般是測定其透濕率，單位g/ h。透濕率是防潮包裝材料的一個重要參數(shù)，是選用包裝材料、確定防潮期限、設計防潮包裝的主要依據(jù)。設包裝材料厚度為x，氣體在高壓側(cè)的壓強為P1，在低壓側(cè)的壓強為P2，氣體濃度為c，高濃度為c1，低濃度為c2。根據(jù)費克第一擴散定律，單位時間、單位面積的氣體滲透量m與濃度梯度成正比，可用下式表示：m =-D(dc/dx)式中：dc/dx-濃度梯度，負號是因為從高濃度向低濃度擴散；D-水蒸氣或氣體在包裝材料中的擴散系數(shù)(Cs)。即：mdx= 一D

19、dc兩端積分可得：m=D(c1一c2)/x根據(jù)亨利定理，在一定溫度下，水蒸氣或氣體溶解在包裝材料中的濃度c與該氣體的分壓力P成正比，即c=sp，式中S稱溶解度系數(shù)，用單位體積中所溶解水蒸氣質(zhì)量或氣體體積來表示。因此得：m=D(Sp1-Sp2)/x=DS(p1-p2)/x式中,取P=DS，并命名P為水蒸氣或氣體在包裝材料中的滲透系數(shù)，水蒸氣：g·cm(cm3·kPa)，氣體：cm3·cm(cm3·s·101325kPa)。則：m=P(p1-p2)/x或P=ml/(p1-p2)由式可見，水蒸氣透過包裝材料的滲透系數(shù)P與水蒸氣在這種包裝材料中的擴散系數(shù)D和溶解度系數(shù)s有關。因而，水蒸氣對包裝材料的滲透性就取決于水蒸氣在包裝材料中的擴散能力和溶解能力。水蒸氣滲透量(滲透率)與m之間的關系為：式中：A-塑料薄膜包裝總面積(c)；t-時間(s) 因此，可以求得：并且可以得到溫度為40條件下的透濕率：式中f-是Q(·24h)與(·s)之間的面積與時間單位換算因子(1·24h=864×106c·