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1、第五章封口工艺技术 封缄技术 封缄也称封闭 封合 是指包装容器装过产品后 为了确保内装物品在运输 储存和销售过程中保留在容器中 并避免受到污染而进行的各种封闭工艺 包装封缄的方法和使用的材料和元件种类很多 如粘合 封盖 塞 帽等 热封和钉封等 演示 第一节粘合 两种同类或不同类的固体 由于介于两者表面之间的另外一种物质 粘合剂 的作用而牢固结合起来的现象叫粘合 特点 工艺简单 生产率高 结合强度大 应力分布均匀 密封性好 适应范围广 并有增加绝热 绝缘性能应用 纸 布 木材 塑料 金属等各种材料的结合 在封口 复合材料的制造 封箱 盒 贴条 贴标等过程中 起重要作用 分类 按基质材料分类无机粘
2、合剂 有机粘合剂 按物理形态分类水溶性 溶剂性 热熔性 按操作温度分类冷胶 热熔胶 一 粘合方法 1 冷胶粘合2 热熔胶粘合3 胶带粘合 1 冷胶粘合 水溶型和乳液型在包装中使用最多 具有操作简单 安全 节能 成本低和粘合强度高等特点 水溶型 有淀粉基和蛋白基的 如糊精 酪素 骨胶等 以纸制品粘合应用最多 其优点是不需要加热 节省能源 耐热性好 价格便宜 缺点是固化时间长 易霉腐 不能适应高速包装机的要求和卫生条件 广泛用于手工操作的普通包装场合 化学溶剂的冷胶虽然粘合速度快 但多有挥发物质 易燃或有毒性 适合粘合疏水性材料 因此 用途受到限制 乳液型粘合剂 具有粘合作用的热塑性树脂 在水中被
3、分散乳化 待水分挥发或被吸收后固化的物质 其特点是 粘合力强 能得到可靠的和长期稳定的粘结效果 操作简便 具有足够的耐水 耐油性 比水溶性粘合剂固化快 常用的有醋酸乙烯乳胶 乳胶型粘合剂是具有粘合作用的天然橡胶和合成橡胶的分散物 多用于纸箱 纸袋和包裹产品的封合 冷胶的粘合过程 由人工将纸箱的大折页打开 放到输送带上 送入封箱机 涂胶器即将胶水同时喷涂到箱子上下折页上 然后折页器将大折页压下 完成封箱过程 在纸箱送出前还要通过上下加压 使胶水凝固 生产能力为9 15箱 min 全自动封箱过程 从纸箱输入到完成均为机械操作 生产能力为20 25箱 min 2 热熔胶粘合热熔胶粘合是用一种热熔胶加
4、热后溶化 涂敷于被粘合表面 经冷却固化而粘合 热熔胶是一种不含水分的固体粘合剂 在一定温度下呈流体状 经涂敷器涂敷到被粘合表面上 再压合使之散热 冷却而固化 完成粘合作用 在包装作业中 常用的热熔胶是以乙烯 醋酸乙烯共聚物为基础 与低分子量树脂和蜡组成的 1 热熔胶的特点a 粘合速度快 这是热熔胶的突出特点 冷却后即完成了粘合作用 加压时间很短就可得到很好的粘合效果 所需粘合时间只有2 3s 在很多粘合剂中 是粘合速度最快的一种 适用于自动化和高速化的封缄工艺 b 无溶剂 不含水分及溶剂等 完全为固体成分 因而不存在因有机溶剂引起的中毒或火灾危险 也不需要蒸发水分和溶剂的设备 热源和时间 c
5、经济效益高 虽然单位重量的价格比其它胶高一些 但由于完全是固体成分 用胶量减少 生产效率高 设备占地面积少 操作费用低 所以综合衡量仍是经济的 d 无毒 适合食品工业的要求 e 需要使用涂敷机 因为作业时需加热至120 200 操作要迅速 手工操作难以满足要求 而且容易烫伤 所以必需有涂敷设备 f 作业时易受环境温度的影响 胶加热后 必需达到一定的流动性和湿润性 才符合涂敷胶和粘合的要求 因此 车间温度 胶和被粘合表面的温度对粘合质量有直接影响 g 耐热性差 多数热熔胶在60 以上 其粘合强度显著下降 少数耐热的热熔胶 也只能在70 以下保证强度 因此 耐热性差是热熔胶的主要缺点 3 胶带粘合
6、将粘合剂预先涂敷于带状基材上制成胶带 然后用胶带进行粘合 按基材上涂敷的粘合剂种类不同 胶带分为普通胶带和压敏胶带两类 1 普通胶带 通常采用纸质 布质 纤维增强纸质 复合材料制作 用于瓦楞纸箱的中央及端部的结合处 2 压敏胶带 是在基材上涂以橡胶或树脂为主要成分的粘合剂 使用时不需要加热或用水湿润 只要贴上去压一压短时间内即可达到满意的粘合效果 这是当前包装用得最多的胶带 第二节热封法 一 常用的热封法有以下几种1板式热封 将要封合的薄膜紧压在耐热橡胶与加热到一定温度的加热板之间实现热封 特点 这是热封原理与结构最为简单的一种 封合速度较快 可恒温控制 这种方法常应用于封合聚乙烯等复合薄膜
7、而对受热易收缩与分解的薄膜 如各种热收缩薄膜 聚氯乙烯等不宜应用 演示 2滚轮式热封 加热一对滚轮中的一个或两个 使叠合的薄膜从两滚轮之间通过而热封 特点 连续封合 主要适合于复合包装薄膜 因单层薄膜受热易变形会导致封缝外观质量较差而不宜应用 演示 3带式热封 将叠合的两层薄膜夹在一对回转的聚四氟乙烯 钢带 之间 经带内侧的加热部和冷却部使薄膜封合 特点 结构稍为复杂 一般用于袋口的最后封口上 即能在运动中封合 以能适应受热易变形的薄膜 演示 4滑动滚压式热封 将叠合的两层薄膜从一对加热板之间通过 然后用压轮压紧粘合 特点 本方法结构简单 能适应那些热变形大的薄膜的连续封合 演示 5滑动式热封
8、 用于裹包包装 用薄膜包住被包装物 使其在加热板上滑动 靠被包装物所加的轻微压力和加热板的热量来粘合两层薄膜叠合部分 6脉冲热封 镍铬合金条将薄膜压在耐热橡胶上 瞬间通过大电流加热镍铬合金条 利用这种热进行热封 接着用空气或通冷却水强制封缝冷却 特点 结构上略比热板状封合复杂 但适用于易热变形与受热易分解的薄膜 所得封口质量较好 因冷却占有时间 故生产率受到限制 只适用于间歇封合 在电热丝与薄膜间常用耐热防粘的聚四氟乙烯织物 薄膜另一端承压台上带耐热的硅橡胶衬垫 使焊缝均匀 7熔切式封口 利用加热刀 或钢丝 同时进行薄膜的熔融切断和封合 演示 8脉冲熔切式热封 压板带动镍铬合金线材将薄膜压紧在
9、耐热橡胶上之后 钢丝瞬间通电 并继续压紧加热熔断的封合部分 直到冷却后才放开 演示 1 压板2 圆电热丝3 薄膜4 封缝5 耐热橡胶垫6 工作台 上两种封缝的强度不大 封口的外观独特 其中熔切式封口是恒温加热的热刀熔断封口 脉冲熔切式热封是电热丝熔断封合 后者所得封缝强度较好 特别对热收缩薄膜封口较有力 9熔融热封 将热源与要封合的薄膜靠近 使封口部熔化成球状 特点 这种封缝的封口强度较大 适用于热收缩薄膜 但不适应热分解性薄膜 10 超生波封合严格来说 超声波封合不是热封而是机械封合 用机械脉冲频率1800 2000次 秒使电晶体在电磁场的作用下 产生膨胀和收缩 超声头将封口压到铁砧板上 依
10、靠交变电磁场的高频振动产生机械变形 高频头作高频振动 使薄膜封口表面的分子高振动 以至相互交融 界面而消失 形成一个封合的整体 超声波封合的特点如下 1 冷封合 热效应很小 可得到无收缩 不起皱的封口 2 无噪音 无温升 操作简便 速度较快 若输入功率为400 则封口30米 分 3 封口强度略低于单层材料强度 4 超声波封合尤其适应热封性能差的拉伸薄膜 如OPP等 5 对于较厚的薄膜和1 25mm以下的厚薄片 均可采用超声波封合 6 设备投资费用较大 特点 适用于双向拉伸薄膜受热易收缩薄膜的连续封合 演示 1 工作台 2 超声波发生器3 封缝 4 5 薄膜 11高频热封 薄膜用上 下电极压着
11、外加高频电源时 聚合物有感应阻抗而发热熔化形成封缝 因是内部加热 中心温度较高而不过热 所得封缝强度较高 对聚氯乙烯很适合 但不适用低阻抗薄膜 演示 1 压头2 高频电极3 封缝4 薄膜5 工作台 12 电磁感应封合向圈状的电阻通上高频电流 就在其周围产生高频磁场 磁场内如有磁性材料就会根据磁滞损耗而发热 若在薄膜之间加上很薄的磁性材料 或在塑料中预先掺加一些磁性氧化铁粉 塑料即瞬时熔化粘合 加热部分可不需直接和塑料袋接触 因此能连续又高速地进行封合 适合于生产线的生产 这是近几年内热封塑料的新方法 11 红外线封合将红外线直接照射在薄膜有关位置进行熔化封口 照射源的发热极高 深色容易加热 对
12、透明薄膜只要在封口层下铺上黑布即可 本方法能对一般加热无法封口的聚四氟乙烯和厚度达5 6毫米以上的聚乙烯片进行封合 这亦是近年来国内外研制出热封塑料的新方法 热封方法对各种薄膜的难易程度 注 O 表示好 一般 不行不明 热封塑料薄膜的方法很多 但每一种方法仅适用于某些种类的塑料薄膜为设计中选用方便 上表供参考 二 热封质量影响因素 包装材料熔点 热稳定性 耐热分解性与耐热收缩性 与流动性 在包装材料已确定的情况下 决定热封质量的条件则是热封的时间 分别为5 10 3 12 9 10 3 15 2 10 3 双面加热使薄膜热合所需时间仅为单面金属板的1 3 因而过热很少 封接的质量取决于封接温度
13、 压力和时间等三因素的合理选择 一般说 温度低点 压力小点 时间长点 封接质量较好 因为温度太高 薄膜易软化或收缩变形 影响封口美观 甚至烧穿 时间太长 有的塑料会热分解 压力太大 则封口变形增加 封接强度下降 上限为收缩超过3 下限为封接强度小于1kg cm 上下限间范围越宽 则其热封性能越好 对于单体薄膜 封头表面大都采用光板 上板用不锈钢 下板用硅橡胶 为了美观 封口宽度一般为2 3毫米 对于复合薄膜 为了提高封接强度和增加美观 封头表面常刻有纵横花纹 封口宽度一般为10毫米 除采用高频和超声波之类内部加热方式外 与其他加热板接触的表面温度 总高于薄膜之间的封接面温度 封接时间越短 薄膜
14、越厚 这一温差就大 越易引起接触热板表面的薄膜过热 为此 最好采用双面加热方法 例如厚0 05毫米的聚氯乙烯膜 采用204 的封头 在室温为27 的情况下 对于双面加热 单面用硅橡胶和单面用金属板三种加热方式 计算封接面达到104 三 环带式薄膜自动封口机 主要技术参数封口速度 15m min温控范围50 250封口宽度10 13mm封口膜厚度0 02 0 4mm电源电压220V 50Hz整机功率1 07kW 工作原理 将塑料薄膜的联接部分夹在一对转动的环形钢带之间 钢带带着薄膜同步移动 在移动过程中 钢带与其内侧放置的预先确定了温度和压力的加热体及预先确定了压力的冷却体接触 从而使夹在钢带之
15、间的两层塑料薄膜热压粘合及冷却定型 在封口还未完全冷却时 使封口通过一对预先调整好压力的压花轮压花 然后再通过墨轮和印字码轮打印生产日期 最后完成封口工作 第三节用封闭物封缄 封闭物是包装容器装进产品后 为了确保内装物在运输 储存和销售过程中保留在容器里并避免受到污染而附加在包装容器上的盖 塞等封闭物或复盖器材的总称 封闭物种类繁多 功能各异 需根据包装容器 被包装物品来选择 一 封缄对封闭物的要求 封闭物的形状 结构 材料和功能等直接影响包装质量 因此 对封闭物的要求是多方面的 1 必须保证包装物品经过贮运 销售 直到使用时 无滴漏和逸散等情况 同时也不会受到包装件外部的影响 2 必须容易开
16、启 有时能重复使用 有的不用取下盖 塞就能取用包装件内部物品 还有的不取下盖 塞 而是用注射针头刺入容器中取用等 3 封闭物不得影响包装内物品 必要时需进行消毒灭菌等过程 4 有的包装需要用防盗盖 塞 以防止假冒商品 或在销售时开启封闭物 破坏包装件的无菌或真空状态 造成商品损坏 5 特殊的商品要求气密性包装 以防潮 防挥发等 也有的商品要保持一定真空或压力 6 除保护商品质量 方便使用外 还要具有较好的可印刷性和装饰性 以达到美观和宣传商品的作用 总之 封闭物往往都是些很小的零件 但对商品的作用和影响却很大 不可忽视 二 封缄常用的封闭物 1 用于瓶 罐类包装件的封闭物这类封闭物主要是盖和塞 盖的种类很多 目前多为金属和塑料制成 常用的以下几种 1 密封型 螺旋盖 皇冠盖 滚压盖 凸耳盖和压合盖 2 方便型 3 控制型 显示偷换封闭物 儿童安全封闭物 4 专用型 为特殊用途或高级容器设计的封盖 它包括艺术化封盖 特殊功能封盖 瓶塞和罩盖 5 封合工艺 压纹封口机 滚压封口机 压力封口机和旋合封口机 充填内装物的瓶罐容器及所用封闭物送达封口工位 将封闭物施加于容器的封口部位 进行封口操
