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20世紀包裝的十大發明(上)
2012-11-12 18:41:22   作者:   來源:   評論:0 點擊:

  20世紀是人類進步、社會發展最快的歷史時期。在這短短的一百年里,科學家們發明了汽車(工業化生產)、飛機、坦克、人造衛星、計算機、不銹鋼、電影、傳真、空調、光纖、彩照、心電圖、微波爐、電冰箱、殺蟲劑……等等,對人們的生活、工作、居住的面貌,有了極大的改觀。 在20世紀里,影響最大、持續時間最長、參與人數最多的當屬綠色革命。從綠色工業到綠色農業,從綠色江河到綠化沙漠,從綠色環境到綠色城市,從綠色食品到綠色住房,這一切人類賴以生存的“生命保障系統”里都有了綠色革命的結晶。
  在這100年里,世界包裝領域有了長足的進步、宏大的發展和不少的發明。在回顧包裝百年史的時候,我們根據“包裝”的技術難易性、應用的廣泛性、科學的合理性和前景的光明性等方方面面,選擇了十大包裝發明或重大包裝應用技術予以評價,旨在促進21世紀的包裝大發展。
  1、賽璐玢(Cellophane)
  1908年發明了賽璐玢(纖維素薄膜),是20世紀最早的最光輝的包裝發明。開創了現代透明軟包裝的先河。
  那年春天瑞士化學家雅克•布蘭登伯格(Jecgues Brandenbergev),在用木材紙漿作噴涂試驗時,首次獲得了纖維素膜,因其“顯現透明”性(Phane法語),則取名“透明的纖維素”Cellophane,中文音譯為“賽璐玢”。
  1991年,布蘭登伯格設計了一臺機器,用于試生產賽璐玢,但產量很小。1924年,Cellophane公司將技術轉讓給世界最大的美國杜邦(Du Pont)公司布法羅工廠生產。從此,Cellophane作為包裝材料正式登上了舞臺。
  1926年,日本東京的光進公司也開始生產Cellophane,1930年,美國艾威斯科(Avisco)公司,隨后許多公司先后投產。 賽璐玢是天然纖維素制成,有100多個品種。如今所有的生產廠商都生產不同規格品種的Cellophane薄膜,從內包裝到外包裝,從襯盒袋到專用袋。單一的賽璐玢(PT)性能良好,但防潮性不佳,涂布一層硝酸纖維素膜后,就是柔軟防潮的不透水蒸氣的包裝薄膜,由于成本低廉應用廣泛。若是高品級的阻氧包裝,則采用聚偏二氯乙烯(PVDC)涂布的賽璐玢(KPT)其耐油性、氣密性和不透濕性極好,涂層很薄且熱封性能好。
  1963年,為了適應美國超級市場多骨雞和肉類包裝的需要,美國開發了聚乙烯涂布賽璐玢包裝材料,由于價格低于PVDC涂布型,其應用很是紅火了一陳。 賽璐玢當初進入市場時價高,僅用于奢侈品的包裝,在1924年~1939年間,價格下降過21次(為每磅0.4美元),應用大為拓寬。如今90年代末,質優價廉的“玻璃紙”必將在綠色包裝大潮中煥發青春。
  2、聚丙烯(PP)
  1954年由意大利Nata博士發明的聚丙烯,在60年代發展起來的雙向拉伸聚丙烯(BOPP)薄膜,成了包裝的主力軍,在國外被譽為“包裝皇后”倍受歡迎。
  1957年,意大利蒙特愛吉遜公司用Zigler-Natta法打槍量生產PP。1958年,首次生產出聚丙烯擠出薄膜,1962年雙向拉伸聚丙烯薄膜開始工業化生產,B)OPP作為新型透明軟包裝材料得到迅速發展。到本世紀末,全世界已有150多家企業、300多條生產線,年產量已接近2000萬噸;中國年需求量接近50萬噸。
  聚丙烯具有無毒無臭、防潮性好、機械強度高,廣泛用于食品、糖果、香煙、茶葉、果汁、牛奶、紡織品、化妝品等包裝領域。BOPP由于原料豐富,性能優、用途廣泛,成為比玻璃紙(如PVC),更受歡迎的包裝;它的制造工藝簡單,價格合理,又成為比BOPET、BOPA更為普遍的包裝,特別是在復合包裝、珠光包裝、食品糖果包裝中占有重要地位。
  聚丙烯盡管是發展最快,應用最廣的品種,但也有不足之處。目前正通過共聚、接枝、交聯、共混(ABC技術)等物理、化學方法賦予新的性能,它不僅是優秀的包裝材料,也是優質的工程塑料。
  ABC技術是現代改性的重點技術,即合金(Alloy)、共混(Blend)和復合(Composite)技術。第一批復合薄膜是1963年由美國Kordite公司開發的PE/PP/PE共擠出薄膜,最先用于面包等食品的包裝,當時三層的厚度各為10μm、25μm和平共處0μm,如今已有了各種類型的復合薄膜,并向高質量、多元化、非對稱復合的方向發展。
  此外,為了拓展聚丙烯的用途,國外正在研制高強度、高剛性的高晶度聚丙烯(HCPP),它具有明顯的七大優點,已具備與其他塑料競爭的能力。
  3、輻照包裝(Irradiated Packaging)
  1896年法國物理學家A.H.貝可勒爾(Antoine Henri Becquerel)發現放射性,1898年居里夫婦(Mdane Curie)發現放射性元素釙和鐳,1900年法國物理學家P.維拉德(Paul Villard)發現γ射線。不久之后出現了輻射性物學和輻射工藝學等應用學科。
  用γ射線輻照包裝食品始于本世紀70年代,最初用于肉制品的包貯存和保鮮包裝,這是建立在科學理論和實踐基礎上的。其時輻照包裝的明顯優點有:①延長食品保存期;②可以采用新型包裝(如果聚合物)并對包裝產品直接輻照;③保持產品特性;④無化學物質殘留(如防腐劑);⑤減少產品損失;⑥包裝生產過程自動化;⑦節約能源資源、保護環境、最佳綠色工藝;⑧良好的技術經濟指標。如據國際原子能專題會議資料介紹:食品貯存耗能冷凍法為:90千瓦/小時•噸,加熱巴氏殺菌為230千瓦/小時•噸,加熱消毒為300-700千瓦/小時•噸,輻照選擇性殺菌為0.76千瓦/小時•噸,輻照完全殺菌為6.3千瓦/小時•噸。因此,即使按照綠色環保標準ISO 140000之要求,亦是正宗的綠色包裝工藝。
  例如,用高分子材料(耐輻射者)包裝的牛肉、豬肉用劑量0.6Mard的γ射線幅照,可在3-50°d環境下保鮮2個月;用熱處理結合輻照選擇性殺菌可以使產品在5~20°d下的貯存期延長到5個月。
  牛奶是大自然賜給我們的最好食物,但保鮮卻較為難:加熱處理(巴氏殺菌、煮沸)會使牛奶發生一些物理的或化學的變化,用電場、紫外線或化學試劑處理效果均不佳。用電離輻射處理(輻照劑量為0.3~0.4Mard)即可對牛奶消毒保鮮。
  進入90年代,輻照包裝產品范圍也大大拓寬,諸如蔬菜、干鮮果品、方便面料、熟肉制品、保健飲料、中西藥材、化妝用品、衛生用品、土特產品、糧食制品以及新鮮果蔬菜等,輻照源為γ射線,x射線、高能電子束等,輻照劑量嚴格控制在安全范圍內,不會留下放射性物質。
  由于第一顆原子彈在廣島的負效應,30多年來,輻照產品一直處于“鋮抱琵琶半遮面”的狀態。按照國際規定,我國亦在兩年前制定了我國《輻照食品管理辦法》從1998年6月1日起,凡在我國市場上出售的所有輻照食品(含進口)外包裝上均應貼有“輻照食品”(IRRADIATED FOOD)綠色圓形標識圖案。
  輻照還可用于高分子材料的接枝、交聯改性,也用于廢棄包材的處理和再生。
  4、聚酯(Polyester)
  1847年發明、1922年開始研究、1941年完成的聚酯(PET)樹脂,是現代包裝工業研究最長、應用最廣泛、家族(泛指聚酯)成員最多的、前景最光明的包裝材料和包裝材料和包裝制品
  1847年瑞典化學家本澤路斯(Benzelius)化學合成第一個聚酯(PET)樹脂后卻無人問津。1922年美國杜邦公司化學家以卡洛瑟斯(W.Carethers)進行高分子研究,1926年發明了尼龍,卻沒有完成PET的最后研究。1941年英國化學家溫菲爾德(Whinfield)和迪克生(Dickson)在卡洛瑟斯的基礎上終于用對苯二甲酸和乙二醇縮聚制成聚對苯二甲酸乙二(醇)酯樹脂。
  熱塑性聚酯樹脂(泛指)是由芳香族二羧酸與脂芳族二元醇組成的聚合物。PET為最早發現者,因其性能優異,作主國包裝薄膜得到快速發展。當時因其成型性差,60年代加工性優異的PBT(聚對苯二甲酸二甲酸)得到廣泛的應用;與此同時,綜合性能優異的PEN已得到一定應用,但因其價格高受到遏制。隨后PBN、PTT聚酯樹脂也相繼問世。
   1987年PET樹脂開始實現商品化產,成為塑料的支柱之一迅速發展,近二年既用PET發展最快,PET薄膜次之,PET纖維萎縮。最近世界PET發展速度趨緩,價格回落,預行2000年后全球PET需求增長率降至4%左右。
  1995年7月,美國Amoco公司首先實現PEN原材料NDC(萘二甲酸二甲酯)的商品化生產,導致PEN價格大幅下降,成為PET最強烈的競爭對手。PEN樹脂與PET相似,僅以萘環取代了PET的苯環,因而所有各方面的必能都優于PET。特別是在耐熱性、耐化學性、耐輻射、阻氣性、抗紫外線諸方面還優于PET等等。 由于PEN(聚苯二甲酸乙(醇)酯)的諸多優秀性能,除了向PET的包裝領域進軍外,還可以用作熱灌裝容器、壓力容器(啤酒瓶)以及其它化工程領域,被譽為世界包壇的“明星”、“新聚酯”。
  1997年6月,英國Shell公司正式發布PTT(聚對苯二甲酸丙二(醇)酯)上市。由于開發了丙二醇生產新工藝,PTT價格與PET相當,且PTT同時具有PET的高性能和PBT的優良成型加工性,因而用途日廣。
   此外,聚酯樹脂尚有PBS(聚丁二酸丁二(醇)脂)、PBSA(聚己二酸丁二(醇)酯)、PES(聚丁二酸乙二(醇)酯)等生物降解塑料,更是綠色包裝的新品。  

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