第三篇專用包裝工藝工程技術(shù)學(xué)院包裝工程專業(yè):王桂英

第十章防護包裝工藝

第一節(jié)防潮包裝

第二節(jié)防水包裝第三節(jié)防偽包裝

本章重點:防潮包裝、防水包裝第十章環(huán)境防護包裝工藝環(huán)境防護包裝:

防止環(huán)境對包裝內(nèi)容物的影響而采取一定的防護措施的包裝。

防潮包裝:針對自然環(huán)境因素；防護包裝防水包裝:針對自然環(huán)境因素；防偽包裝:針對社會環(huán)境因素；第一節(jié)防潮包裝一、包裝產(chǎn)品與水蒸汽的關(guān)系采用防潮包裝的目的：隔絕大氣中的水分對被包裝產(chǎn)品的作用，避免其變質(zhì)、發(fā)霉、受潮、生銹等。防潮包裝與包裝產(chǎn)品的吸濕特性和包裝所處的外界條件有關(guān)。1、水蒸氣的來源-主要來自大氣。

相對濕度RH

RH=(p/p0)×100%RH–相對濕度p–空氣中水蒸氣分壓力p0–飽和水蒸氣壓力由右表可以看出,在相對濕度一定的條件下,溫度↗,大氣中含水量↗；溫度↘,大氣中水蒸氣達到過飽和狀態(tài)產(chǎn)生水分凝結(jié)，或相對濕度升高。

2、包裝產(chǎn)品的吸濕特性(1)什么樣的產(chǎn)品要進行防潮包裝？容易吸收水分或表面吸附水分，引起潮解、長霉和腐蝕的產(chǎn)品。(2)水分活性(WaterActivity)

引起食品腐敗的最低水分含量，也就是微生物生長、繁殖所需要的最低水分含量，稱作水分活性。Aw=P/P0=nA/(nA+nB)

P–溶液的蒸汽壓，食品中的水蒸氣分壓;P0–溶劑的蒸汽壓，純水的蒸汽壓;nA–溶劑的摩爾分數(shù)；

nB–溶質(zhì)的摩爾分數(shù)，食品中的砂糖、鹽和其它可溶性調(diào)味品。水分活性（WaterActivity,Aw）食品中被微生物利用的實際含水量。Aw值反映了溶液和作用物的水分狀態(tài)，每種微生物只能在一定的Aw值范圍內(nèi)生長。AW微生物生長能力0.98~0.99大多數(shù)微生物生長0.80~0.851~2周內(nèi)，霉菌等引起變質(zhì)0.70較長時間防止微生物生長0.65極少數(shù)微生物有生長可能，較長期不變質(zhì)

二、防潮包裝原理1、防潮包裝的目的與方法(1)防潮包裝的概念

就是采用防潮包裝材料對產(chǎn)品進行包裝，隔絕外界濕氣對產(chǎn)品的影響，同時使包裝內(nèi)的空氣保持干燥，達到被包裝物品處于臨界相對濕度以下，以達到防潮目的包裝。

(2)為什么要進行防潮包裝？①防止產(chǎn)品脫濕而變質(zhì)；②防止產(chǎn)品受潮而發(fā)霉；③防止金屬極其制品的變色和生銹；④防止易吸濕產(chǎn)品潮解。(3)防潮包裝方法①靜態(tài)干燥法：采用干燥劑，適合中小包裝或有限期的包裝；②動態(tài)干燥法：采用降濕機械，適合大型包裝和長期儲存包裝；

(1)包裝材料的滲透率

就是在單位面積上、單位時間內(nèi)水蒸氣和氣體的滲透量，對于水蒸氣，單位為Qwv=g/(m2·24h)；對于氣體，單位為Qg=cm3/(m2·24h)，滲透率與阻隔性成反比。

(2)滲透機理

d–包裝材料厚度；

P1,P2–氣體在高、低壓側(cè)的壓強；C1,C2–氣體濃度，C1為高濃度；C2為低濃度。

2、滲透機理

根據(jù)費克第一擴散定律和亨利定律，則有：

m=DS×(p1-p2)/dP=DS其中：m–單位時間，單位面積上的滲透量，對水蒸氣為：g/(s﹒cm2)；對于氣體，單位為：cm3/(s﹒cm2);

p1,p2–包裝材料兩側(cè)的壓強，p1為高側(cè),p2為低側(cè)壓強,kPa；

d–包裝材料的厚度,cm；

D–水蒸氣或氣體在包裝材料中的擴散系數(shù)，cm2/s;

S–水蒸氣或氣體在包裝材料中的溶解度系數(shù)，單位為g/(cm3﹒kPa)或cm3

/(cm3﹒101.325kPa);

P-水蒸氣或氣體透過包裝材料的滲透系數(shù)，單位為g﹒cm/(cm2﹒s﹒kPa)或cm3﹒cm/(cm3﹒s﹒101.325kPa);3、滲透系數(shù)在防潮包裝設(shè)計中，主要考慮水蒸氣的滲透系數(shù)，也稱透濕系數(shù)，以Pwv（wv:watervapor)表示。

Pwv﹒θ=Pwv﹒40×p40×90×K/pθ

-10-100℃時飽和水蒸汽壓強值（KPa)

各種薄膜在不同溫度下的K值

包裝用塑料薄膜在不同溫度下的透濕率與透濕系數(shù)借助于物理化學(xué)中化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的理論，研究在滲透中各個因素（溫度、濕度、濃度、壓力、材料等等）對滲透速度的影響。以溫度對反應(yīng)速度影響為例。(1)經(jīng)驗公式范特霍夫規(guī)則

PT+10/PT=2～4(2)定量公式（阿侖尼烏斯方程）

P’wv=P0exp(-E/(RT))其中：P0-指前因子

E–活化能,J﹒mol-1T–熱力學(xué)溫度，K4、滲透反應(yīng)動力學(xué)

R–摩爾氣體常數(shù)，8.314J﹒mol-1﹒K-1

結(jié)論：在一定溫度條件下，滲透系數(shù)是一個常數(shù)；從阿倫尼烏斯方程可知，溫度對滲透系數(shù)有顯著影響；活化能越高，滲透系數(shù)越小，滲透反應(yīng)速度就越慢；反之亦然。在選擇包裝材料時，應(yīng)選擇活化能較高，滲透系數(shù)較小的材料。

(4)活化能較大，溫度對滲透系數(shù)的影響越顯著；活化能較小，溫度對滲透系數(shù)的影響也較??；

(5)指前因子P0與活化分子發(fā)生滲透反應(yīng)的速度有關(guān)。三、防潮包裝的設(shè)計與計算

防潮包裝的分類1、第一類防潮包裝的設(shè)計與計算采用干燥劑和透濕率低的防潮包裝材料。保護產(chǎn)品質(zhì)量，防止產(chǎn)品增加水分，加入干燥劑防止被包裝物品吸收或排除水分，采用低透濕率的防潮包裝材料

常用干燥劑類型：吸附型（硅膠、泡沸石[Al2O3+SiO2]、分子篩和鋁凝膠[活性氧化鋁]）和潮解型（生石灰）。各種干燥劑

(1)采用較低透濕率材料包裝時，干燥劑用量計算

ω=（K1ARM+K2D)/K0其中：ω-干燥劑用量，kg;A-防潮包裝總面積，m2;R-防潮包裝材料的透濕率，g/(m2﹒24h)；M-包裝儲運的最長保護期限，月；

D-襯墊材料的質(zhì)量，kg;K0–干燥劑的吸濕率關(guān)系系數(shù)（K0

=Kb/Ka，Ka為細孔硅膠在25℃、相對濕度為60%時的吸濕率，為30%；Kb為其它干燥劑在同樣溫度、同樣條件下的吸濕率)；K1–儲運地區(qū)氣候的溫、濕度關(guān)系系數(shù)；

K2–襯墊材料吸濕率關(guān)系系數(shù)。

(2)采用較透濕率為零的材料作包裝時，干燥劑用量ω計算

ω=（eV/950+K2D)/K0其中：ω-干燥劑用量，kg;

e-包裝場所絕對濕度，kPa;

V-包裝件的容積，m3；

K0

–干燥劑的吸濕率關(guān)系系數(shù)（K0

=Kb/Ka，Ka為細孔硅膠在25℃、相對濕度為60%時的吸濕率，為30%；Kb為其它干燥劑在同樣溫度、同樣條件下的吸濕率)；

K2

–襯墊材料吸濕率關(guān)系系數(shù)。

當(dāng)包裝場所的絕對濕度單位用g/m3時，可用下式計算

ω=（aV/70+K2D)/K0其中：ω-干燥劑用量，kg;

a-包裝場所絕對濕度，g/m3。對小批生產(chǎn)的小容器，可用下式計算：

ω=V/（2K0）(3)干燥劑用量計算實例例10-1:

采用厚度為0.08mm的低密度聚乙烯薄膜,(透濕率為11g/m2·24h)包裝一臺儀器,包裝的全表面積為1m2,儲運時間為5個月,其中在溫帶地區(qū)(平均溫度為20℃,平均相對濕度為75%),儲運3個月,在熱帶地區(qū)(平均溫度為30℃,平均相對濕度為90%),儲運2個月,內(nèi)裝物品帶有瓦楞紙箱吸濕性襯墊材料1kg,問需要多少干燥劑?

2、第二類防潮包裝設(shè)計與計算(1)根據(jù)被包裝產(chǎn)品的性質(zhì)、防潮要求、儲存期限、形體特征和使用特點來合理選用防潮包裝，設(shè)計包裝容器和包裝方法。(2)根據(jù)給定的包裝材料,按照被包裝產(chǎn)品的條件，驗算是否能滿足儲存期限的要求。用透濕系數(shù)Pwv.θ表示的儲存期公式：Tθ=qwv.θ·d/[Pwv.θ(P1θ-P2θ)·A](s)用透濕率Q40表示的儲存期公式：

Tθ=qwv.θ/[A·Q40(h1-h2)K](天）

例10-1:

某種濕敏感性產(chǎn)品，干燥時重為200g，裝入厚度為0.03mm的聚偏二氯乙烯（PVDC)塑料袋中,包裝的全表面積為1300cm2；該產(chǎn)品干燥時含水量為3%，允許最大含水量為8%；如果儲存在平均溫度為22℃和相對濕度為70%的環(huán)境中,計算儲存期是多少天？用兩種方法計算

(1)用透濕系數(shù)計算

Tθ=qwv.θ·d/[Pwv.θ(P1θ-P2θ)·A](s)[10-14a]

①確定在22℃時的透濕系數(shù)Pwv.22

Pwv﹒22=Pwv﹒40×P40×90×K/Pθ

由表10-4可知，0.03mm的PVDC,在40℃和90%RH的

環(huán)境條件下，其透濕系數(shù)為：

Pwv﹒40=0.13×10-11g.cm/cm2.s.kPa由表10-2可知，在40℃時的飽和水蒸氣壓強為：

p40=７.3７6kPa用插值法求得22℃時的飽和水蒸氣壓強為

p22=2.670kPa由表10-3插值法求得在22℃時的K值為：

K=0.165×10-2用上面的數(shù)值代入10-14a中得：

Pwv﹒22=0.053×10-11g.cm/cm2.s.kPa

②該產(chǎn)品的容許透濕量量為：

qwv.22=200×（8%-3%）=10g

③求包裝材料兩側(cè)水蒸汽分壓差：

a.包裝外側(cè)分壓差p1θ。由表10-2可知，22℃飽和水蒸氣的壓強為p22=2.670kPa，相對濕度為70%時，水蒸氣的壓強為p1θ=2.670×0.7=1.869kPab.包裝內(nèi)部分壓p2θ。由產(chǎn)品的吸濕曲線圖10-6可知，平衡含水量8%時的相對濕度為67%，含水量3%時的相對濕度為20%，因此，包裝內(nèi)的相對濕度為（67+20）%/2=43.5%,水蒸氣的分壓為p2θ=2.670×0.435=1.161kPac.包裝兩側(cè)的壓差為p1θ

-p2θ=0.708kPa

④代入Tθ=qwv.θ·d/[Pwv.θ(P1θ-P2θ)·A](s)得：Tθ=10×0.003/(0.053×10-11×0.708×1300)Tθ=

711.795dayTθ≈2年(2)用透濕量計算Tθ=qwv.θ/[A·Q40(h1-h2)K]

因為Q40=2.5g/m2.24h,代入上式得：

Tθ=10/[0.13×2.5×(70-43.5)×0.165×10-2]Tθ=

703.699dayTθ≈2年

3、加速試驗的應(yīng)用

為判斷包裝材料對水蒸氣的阻隔性能，要在使用環(huán)境條件下進行環(huán)境儲存試驗，這種試驗雖然可靠，可花費時間太長。因此采用在高溫、高濕條件下進行加速試驗。一般是在溫度為40±1℃和相對濕度為（90±2）%的條件下進行試驗，測得被包裝物含水量達到額定的數(shù)值時所需的時間，設(shè)為t40,而在任意溫度θ℃所預(yù)定的時間為tθ，那么：

tθ=t40（90-h2)/[K×(h1-h2)×90](day)t40–溫度為40℃時的時間；K–不同材料的值；h1%、h2%-包裝外部和內(nèi)部的相對濕度。

第二節(jié)防水包裝一、防水包裝的重要性

1、什么是防水包裝？防水包裝是指防止因水浸入包裝件而影響內(nèi)裝物質(zhì)量所采取一定防護措施的包裝。防水包裝屬于外包裝，但對某些要求不高的商品包裝時，可用內(nèi)包裝作防水處理。但防水包裝和其它包裝不能互相替代。2、防水包裝的重要性

(1)避免產(chǎn)品在流通過程中受到雨水的侵蝕；

(2)保護產(chǎn)品的性能和使用價值。二、防水包裝方法

1、防水包裝材料：外殼框架壁板材料、內(nèi)襯防水材料、密封材料、防水涂料和外覆蓋材料等。

(1)包裝的外殼壁板材料：確保包裝的強度。①木材：各種木材、膠合板和硬質(zhì)纖維板。②金屬板：低碳鋼板、鋁或鋁合金材料等。③瓦楞紙箱：表面經(jīng)過防水處理。(2)內(nèi)襯材料：確保防水性能。①紙類：石油瀝青紙、防潮級柏油紙、蠟劑浸漬紙、石蠟紙。②塑料類：各種塑料薄膜以及涂布的、復(fù)合的薄膜等，如，LDPE、HDPE、PVC、PS、PU、PVA、CPP和塑料瓦楞板和泡沫板等。③復(fù)合材料：鋁塑復(fù)合膜、紙塑復(fù)合、布塑復(fù)合等復(fù)合材料。

(3)密封材料：壓敏膠帶、防水膠黏帶、防水黏結(jié)劑、密封用橡膠等。(4)防水涂料：石蠟、清漆等。(5)外覆蓋材料：防水蓬布等。2、防水包裝方法(1)防水等級：根據(jù)包裝儲運的環(huán)境條件和耐受浸水或噴水實驗的等級來劃分的。

(2)防水包裝的一般方法：根據(jù)包裝儲運的環(huán)境條件和耐受浸水或噴水實驗的等級來劃分的。①Ⅰ、Ⅱ級防水包裝：金屬材料、硬質(zhì)塑料容器或玻璃容器。②Ⅲ級防浸水及防噴淋包裝：封閉木箱或花格箱，內(nèi)壁襯防水阻隔材料。

③防凝露的防水包裝

(3)防水包裝的特殊密封工藝①金屬容器的密封

②蠟封防水密封結(jié)構(gòu)

防偽和顯示偷換物包裝都是為了防止偽造、假冒、盜竊商品的包裝。主要分為以下幾類：1、激光全息防偽技術(shù)：利用激光進行全息照相的技術(shù)。第二節(jié)防偽包裝技術(shù)防偽商標圖片

激光防偽商標圖片

2、特種油墨防偽技術(shù)(1)可逆變油墨防偽技術(shù)：當(dāng)視角改變60°時，可以看到原來的圖案的顏色發(fā)生了改變。(2)無色（隱形）熒光與磷光油墨防偽技術(shù)：印品在紫外線的照射下，可顯現(xiàn)發(fā)光的暗記，隱蔽性極好。(3)有色熒光與磷光油墨防偽技術(shù)：印品中的某一顏色在紫外線的照射下，磷光效應(yīng)明顯,隱蔽性強,不易仿制。(4)熱變(熱敏)油墨防偽技術(shù)：有可逆和不可逆的兩種,加熱后，會變成紅色、綠色或黑色3種。(5)金屬油墨防偽技術(shù)：用特制的有色或無色的金屬油墨印在特定位置上，鑒別時用含鉛、銅等的金屬制品輕劃，就可顯出劃痕以辯真?zhèn)巍?/p>

(6)塑料凹印熒光防偽技術(shù)：塑凹熒印油墨在日常光線下不顯色，在紫外燈下可發(fā)光，隱蔽性強，不影響裝潢的整體畫面設(shè)計，是唯一用于紙張以外的防偽。3、金屬隱形防偽技術(shù)適用于金屬或硬質(zhì)包裝的防偽商標，在陽光或聚光照射下能將圖紋暗記反映出來，防偽性能好并具有裝飾美化商品的效果，廣泛用于名酒的金屬瓶蓋上。4、制版與印刷防偽技術(shù)①印版防偽：雕刻凹版，特殊印版等；②圖文防偽：精密細致的底紋、縮微文字、隱型文字。③印刷防偽：彩虹印刷、補色印刷、對印、疊印、多色接線印刷等。

5、綜合防偽技術(shù)將上面的防偽技術(shù)結(jié)合起來使用的一種防偽技術(shù)。6、條形碼防偽技術(shù)有不變的條形碼和可變條形碼兩種。7、激光編碼防偽技術(shù)也稱激光“燒字”，用于包裝的生產(chǎn)日期、產(chǎn)品批號等的印刷。被印物通常是塑料、玻璃及有鍍層的金屬。

酒類最新防偽技術(shù)大觀

1、每瓶酒都有一個指紋—紋理防偽標簽；即在白色紙漿中按比例摻進有色纖維，經(jīng)過特殊方法制造成肉眼可見的、紋理圖案清晰的紋理紙，然后通過特殊技術(shù)把紋理紙印制成防偽標簽，每一枚標簽印制成后，企業(yè)防偽中心運用圖像采集系統(tǒng)將自然紋理拍攝登記，編號建檔，并存儲到計算機識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，供需求者查詢真?zhèn)?。由于每個標簽的自然紋理都是獨一無二的，在這一點上和人類的指紋類似，所以紋理防偽標簽也可以看作酒包裝的“指紋”。劍南春酒就在采用這一防偽技術(shù)。

2、商標上的萬花筒—激光全息圖象標簽；目前最新的成果是從全息圖上呈現(xiàn)隱藏圖像。

3、名酒也發(fā)身份證——電話電碼標簽電碼電話防偽屬我國首創(chuàng)，它采用的是密碼防偽的辦法，即在防偽標志上隱藏一組密碼，消費者撕開（或刮開）防偽標志，就可看到這組密碼，然后撥通查詢電話，鍵入密碼，瞬間即可與全國聯(lián)網(wǎng)的防網(wǎng)數(shù)碼中心檢索核對。同一組密碼第二次輸入，電腦即答復(fù)已被查詢，密碼作廢。這樣每一件產(chǎn)品針對一組密碼，既不相同也無順序，這就如同給每一件產(chǎn)品發(fā)了一個身份證，要識別真假，只需通過電話核對一下即可。水井坊酒就在采用此項防偽技術(shù)。4、受傷總是這么輕易——易碎紙標簽

易碎標簽是用非常容易被撕碎的材料制成的。撕掉后，該標簽不可能用另外一個標簽替換。若要撕掉標簽，只會使標簽被撕碎，產(chǎn)品授權(quán)使用者由此很容易就知道標簽是否被竊啟過?？蛻粢部少徺I不帶連續(xù)編號的標簽，然后自己給標簽編碼。對于客戶需要標上條形碼的產(chǎn)品，條形碼標簽也可用作易碎標簽。

5、核子時代的商標——重離子微孔（核徑跡）防偽技術(shù)重離子微孔（核徑跡）技術(shù)是原子能科學(xué)技術(shù)與其他學(xué)科應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的高新防偽技術(shù)。其基本原理是：利用反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱中子轟擊特定的鈾靶，使鈾發(fā)生裂變，用其裂變碎片穿透PET塑料薄膜，或者用加速器加速的重離子照射塑料薄膜，在塑料薄膜中裂變碎片（或重離子）通過的路徑上，造成電離損傷，留下痕跡。這些痕跡通過化學(xué)處理，可以形成微孔，微孔很小，通常為5微米，為一根頭發(fā)絲的百分之一左右，每平方厘米可以有幾百萬個。然后用微孔制成商標圖案。利用光通過微孔時產(chǎn)生的折射和散射作用，有微孔處為乳白色，無微孔的地方透明，可以制成在視覺上呈現(xiàn)為乳白色的顯性圖案。同時，也可以通過特殊的工藝，制成人眼看不見的隱性圖案。這類產(chǎn)品可以采用用彩色筆涂抹和抹水等手段，很方便地為消費者識別

6、商品上的紋身——激光噴碼技術(shù)激光以極高的能量密度聚集在被刻標的物體表面，在極短的時間內(nèi)，將其表層的物質(zhì)氣化，并通過控制激光束的有效位移，精確地灼刻出精致的圖案或文字。激光標記清晰永久，不可擦涂和更改。同時激光標記的不可擦涂性使其也具有一定的防偽效果，有許多企業(yè)已經(jīng)開始利用激光打標來進行防偽，并取得了良好的效果。這項技術(shù)也是標記地區(qū)代碼的最佳選擇。7、立體化防偽——酒類防偽的未來方向隨著技術(shù)的不斷進步，綜合各種防偽手段的立體化防偽技術(shù)逐漸成為酒類防偽的未來方向。這方面具有代表性的是五糧液的三層防偽體系：最外層包裝采用的是一次性成型技術(shù)生產(chǎn)的PET聚酯盒，盒口是一次性扭折防偽封口蓋。當(dāng)酒瓶取出時，PET聚酯盒被破壞，無法再次使用，組成了第一道防偽屏障。

第二道防偽是在酒瓶表面標識上。五糧液引進了意大利高溫烤標技術(shù)來制作頸標，并采用了金膏邊線，提高了貼標技術(shù)難度，同更加精美牢固。酒瓶的胸徽則采用了德國模內(nèi)轉(zhuǎn)移技術(shù)，使五糧液徽標圖案更閃亮、更富立體感。第三道防偽是在瓶蓋上。五糧液集團引進了目前世界上最先進的美國3M公司的回歸反射防偽膠膜技術(shù)。這項技術(shù)利用了光的回歸反射原理，在五糧液專用防偽酒瓶蓋上，用光把直徑為0.06mm的玻璃微珠，涂布在可視印刷品的表面上，形成特定的五糧液廠徽圖案，并對印刷品的可視部分起到保護作用。

ThankYou!Yourcompanyslogan東北林業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院包裝工程專業(yè):王桂英樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。7月-237月-23Thursday,July27,2023人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。14:13:5314:13:5314:137/27/20232:13:53PM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。7月-2314:13:5314:13Jul-2327-Jul-23加強交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。14:13:5314:13:5314:13Thursday,July27,2023安全在于心細，事故出在麻痹。7月-237月-2314:13:5314:13:53July27,2023踏實肯干，努力奮斗。2023年7月27日2:13下午7月-237月-23追求至善憑技術(shù)開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。27七月20232:13:53下午14:13:537月-23嚴格把控質(zhì)量關(guān)，讓生產(chǎn)更加有保障。七月232:13下午7月-2314:13July