热收缩包装与拉伸包装技术

第二章热收缩包装与拉伸包装技术

热收缩包装是用可热收缩的塑料薄膜裹包产品和包装件，然后加热使薄膜收缩和包紧产品或包装件的一种包装方法；拉伸包装是用可拉伸的塑料薄膜在常温和张力下对产品或包装件进行裹包方法。这两种包装方法原理不同，但产生的包装效果基本一样，它们与裹包技术有类似的地方，但所用材料和工作原理却完全不同。

第一节热收缩包装技术热收缩包装技术与热成型和贴体包装技术都是在70年代进入我国，并得到了飞速的发展和普及，故被认为是本世纪发展最快的三种包装技术之一，也是一种很有发展前途的包装技术。

一、常用的收缩薄膜收缩薄膜是收缩包装材料中最主要的一种。根据热塑料在加热条件下会复原的特性，在由塑料原料制成薄膜的过程中，预先进行加热拉伸，经冷却而制成收缩薄膜。收缩薄膜的制造方法分片状和筒状两类。片状薄膜是先制成片状，然后分别沿薄膜的纵轴和横轴方向进行拉伸，称二次拉伸法，或者同时进行两个方向拉伸，称一次拉伸法；筒状薄膜是先制成筒状，然后进行二次拉伸或一次拉伸。适用于热收缩包装的薄膜有PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PVDC (聚偏二氯乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、EV A(乙烯—醋酸乙烯酯)和离子聚合物薄膜等，其中以PE薄膜用量最大，其次是PVC，两者用量约占收缩薄膜总量的75％左右。一般的塑料薄膜通常采用熔融挤出法、压延法、溶液流延法制得。而热收缩薄膜是将这种制得的片状薄膜或筒状薄膜，再进行纵向或横向的数倍延伸处理，使得薄膜的分子链或特定的结晶面与薄膜表面平行定向，从而增加薄膜的强度和透明度；同时在薄膜延伸时若给予一定的温度，使薄膜在凝固前被延伸的比例增加到1︰4至1︰7的延伸率(普通薄膜延伸率为1︰2)，这就使该薄膜在包装时具有所需的热收缩性能。为了满足收缩薄膜的要求，必须采取特殊的工艺，国外PE收缩膜是通过辐射交联制得交联原膜，然后再经双向拉伸制得。交联的目的，除了破坏结晶外，还可以提高收缩薄膜的收缩应力和强度。

收缩薄膜按其制造方式及使用范围不同，大致分为：一种是二轴型延伸热收缩薄膜，薄膜在加工时纵横两轴向的延伸量几乎相等；另一种是一轴型延伸热收缩薄膜。薄膜制造时只向一个方向延伸。二轴型薄膜的适用范围很广，可用于包装新鲜食品或食品的托盘包装等；一轴型薄膜常用于管状收缩包装和标签包装，如酒类容器的标签包装，矿泉水、饮料瓶上的标签包装，塑料瓶和玻璃瓶盖的密封包装及新鲜果蔬等的套管包装等。1．收缩薄膜的主要性能指标(1)收缩率与收缩比收缩率包括纵向和横向的，测试方法是先量薄膜长度L1，然后将薄膜浸放在120℃的甘油中1～2s，取出后用冷水冷却，再测量长度L2 式中Ll——为收缩前薄膜的长度；L2为收缩后薄膜的长度。目前包装用的收缩薄膜，一般要求纵横两方向的收缩率相等，约为50％；但在特殊情况下也有单向收缩的，收缩率为25％～50％左右。还有纵横两个方向收缩率不相等的偏延伸薄膜。纵横两个方向收缩率的比值称为收缩比。(2)收缩张力收缩张力是指薄膜收缩后施加在包装物的张力。在收缩温度下产生收缩张力的大小，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缩张力，而一些易碎或易褶皱的产品收缩张力过大，就会变形甚至损坏。因此，收缩薄膜的收缩张力必须选择恰当。(3)收缩温度收缩薄膜加热后达到一定温度开始收缩，温度升到一定高度停止收缩。在此范围内的温度称为收缩温度。对包装作业来讲，包装件在热收缩通道内加热，薄膜收缩产生预定张力时所达到的温度称该张力下的收缩温度。收缩温度与收缩率有一定的关系，各种薄膜不同。在收缩包装中，收缩温度越低，对被包装产品的不良影响越小，特别是新鲜蔬菜、水果和纺织品等。(4)热封性收缩包装作业中，在加热收缩之前，一定要先进行两面或三面热封，而且要求封缝具有较高的强度。包装时常用的封合方法有热封法、脉冲熔断封接法、辐射封接法、超声波封接法。热封法是最普通的方法，封合时把加热至一定温度的平板(或圆盘)压于重合的薄膜上，进行封合。为防止封口时薄膜产生热收缩，应快速封合，最好在封合后立即采取及时冷却措施。脉冲熔断封接法是以镍铬合金线压住薄膜后，瞬间通过较大电流，使镍铬合金线发热，从而使薄膜加热熔融封接，待其冷却后再放开。辐射封接法是将镍铬合金线或有尖锐口的金属片，作为发热体，嵌装在用陶瓷等材料制成绝缘绝热体的V型沟槽中，在压住薄膜加热时，薄膜受合金线的辐射热而熔断封接。超声波封接法是用振荡器发生超声波，使一次振动器接受并转换成纵振动，依靠圆锥形珩磨头，传播振动，使二张薄膜重合发生摩擦热而熔接，它适合于热收缩薄膜自

动包装机的连续封口，对于被水、油、糖浸渍的薄膜，也能良好的粘接。

2．常用的收缩薄膜的性能和用途目前使用较多的收缩薄膜是聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯，聚偏二氯乙烯、聚酯、聚苯乙烯、乙烯一醋酸乙烯共聚物和氯化橡胶等。(1)聚氯乙烯收缩薄膜收缩温度比较低而且范围广。收缩温度为40～160℃，加热通道温度为100～160℃。热收缩快，作业性能好。包装件加工后透明而美观，热封部分也很整洁。氧气透过率比聚乙烯低，而透湿度大，故对含水分多的蔬菜、水果包装比较适合。其缺点是，抗冲击强度低，在低温下易变脆，不适合用于运输包装。另外封缝强度差，热封时会分解产生臭味，当其中的增塑剂起变化后，薄膜易断裂，损失光泽。目前聚氯乙烯薄膜主要用于包装杂货、食品、玩具、水果和纺织品等。

(2)聚乙烯特点是抗冲击强度大，价格低，封缝牢固，多用于运输包装。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装鼓风冷却装置。(3)聚丙烯主要优点是透明性及光泽均好，与玻璃纸相同，耐油性与防潮性良好，收缩张力强。缺点是热封性差，封缝强度低，收缩温度比较高而且范围窄。有代表性的用途是录音磁带和唱片等的多件包装。(4)其他薄膜聚苯乙烯主要用于信件包装，聚偏二氯乙烯主要用于肉类包装。最近出现的乙烯一醋酸乙烯共聚物收缩薄膜，抗冲击强度大，透明度高，软化点低，熔融温度高，热封性能好，收缩张力小，被包装产品不易破损，适合于带有突起部分的物品或异形物品的包装，预计今后会有较大的发展。

二、收缩包装的方法收缩包装有手工热收缩和机械热收缩包装两种方法，手工热收缩通常是用手工对被包装物品进行裹包，然后用热风喷枪等工具对被包装物吹热风，完成热收缩包装。这种方法简单迅速主要是对不适合用机械包装的包装件，如大型托盘集装的产品或体积较大的单件异形产品的热收缩包装用热功率为1．5×108J/h的喷枪，包装一件体积2m2的产品，热收缩只需约2min。所用设备除喷枪外，只需一个液化气罐即可。这种方法方便而且经济，值得在国内推广。

机械热收缩包装作业工序一般分两步进行，首先是用机械的方式对产品和包装件进行预裹包，即用收缩薄膜将产品包装起来，热封必要的口与缝，然后是热收缩，将预裹包的产品放到热收缩设备中加热。这种方法是我们最常用的，因此也是我们重点讲述的内容。

热收缩包装中，热收缩薄膜对物品进行裹包所用的包装薄膜有筒状膜、平膜和对折膜三种形式，对折膜可用筒状膜剖割而成，也可以用平膜对折制成。用筒状膜裹包物品，制袋封口接缝少，但机械裹包效率低，结构复杂。1．预裹包作业预包装时，薄膜尺寸应比商品尺寸大10％～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，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商品大小、重量以及所要求的收缩张力来决定。常用的热收缩包装方法有以下几种：（1）两端开放式：当采用筒状膜时，需将筒膜开口扩展，再借助滑槽把物品送人筒状膜中，筒膜的尺寸比物品的尺寸大10％左右，如图12—2所示。这种方式比较适合于对圆柱体形物品裹包，如电池、纸卷、酒瓶的封口等。用筒状膜包装的优点是减少了1～2道封缝，外形美观，缺点是不能适应产品的多样化，通常用于单一品种大批量产品的包装。用平膜裹包物品，有用单张平膜和双张平膜裹包两种方式。薄膜要宽于物品，用单张平膜裹包物品肘，先将平膜展开，将被裹包物品对着平膜中部送进，形成马蹄形裹包，之后折成封闭的套筒，经热熔封口。双张平膜裹包，即用上、下两张薄膜，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，到位后封剪机构下落，将产品的另一个侧边接封并同时剪断，经热收缩后包装件两端收缩形成椭圆形开口，其操作过程见图12—3，用平膜包装就不受产品品种变化的限制，平膜多用于形状方整的单一或多件产品的包装，如多件盒装产品。（2）四面密封式：将产品四周(用平膜时)或两端(用筒膜时)均包裹起来，用于要求密封性好的产品包装。如果用筒状膜裹包，则只需在筒状膜切断时同时进行封口，刺孔，然后进行热收缩。如果用对折膜可采用L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，用机构或手工将开口端撑开，把产品推到折缝处，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“L”型剪断器从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，手动或半自动均可。适合包装异形及尺寸变化多的产品。用单卷平膜可采用枕形袋式。这种方式是用单卷平膜，先封纵缝形成筒状，将产品裹于其中，然后封横缝并切断制成枕型包装。其原理与制袋充填包装相似，操作过程见图12-5。四