壳聚糖/AKD乳液改善纸浆模塑制品防水防油性能的研究

目的以壳聚糖/AKD乳液替代传统的AKD乳液,作为安全无毒的防水防油剂,以改善纸浆模塑的防水防油性能。方法采用壳聚糖作为乳化剂,在高剪切分散乳化条件下与AKD蜡共混,获得稳定均一的壳聚糖/AKD乳液,然后通过浆内施胶的方式制备纸浆模塑制品,对纤维的滤水性能、纸浆模塑制品的力学性能以及防水防油性能进行研究。结果以壳聚糖质量分数为1.5%的壳聚糖醋酸溶液,可制备得到AKD蜡质量分数为5%的乳白色壳聚糖/AKD乳液;乳液的添加未影响纤维的滤水性能,且当其用量占绝干浆质量的7%时,纤维悬浮液的打浆度和保水值分别达到23°SR和(1.71±0.06)g/g,满足生产要求。对比未添加乳液的样品,添加了质量分数为7%的乳液后,纸浆模塑制品的力学性能,包括紧度、抗张强度、耐破指数和撕裂强度分别提高了26.2%、60.6%、152.6%和67.1%,Cobb_(60)值降低到了(18.5±0.68)g/m^(2),静态水接触角提高到了(119±4.1)°,体现防油性能的Kit值提高到了第8等级,油接触角提高到了(97.9±3.1)°。纸浆模塑制品具有良好的防热水和防热油的性能。结论壳聚糖/AKD乳液可作为一种新型防水防油助剂用于纸浆模塑制品生产,拓展了环保造纸助剂品类。

基于包装材料数字图像的RGB颜色空间色差评价方法研究

目的解决包装材料复杂颜色区域色差评价,目测检验方法存在判定标准复杂、结果一致性差等问题。方法提出一种基于包装材料高清数字图像的RGB颜色空间色差评价方法。通过搭建高清数字图像采集装置,获取包装材料标准样(上限、中限、下限)的全幅数字图像。通过采用RGB颜色空间降维的方法,对标准样测试区域的颜色空间进行离散边界拟合,构建标准样品测试区域的三限样RGB色差模型,与测试样对应测试区域的颜色空间进行对比;根据颜色空间模型的一致性判定测试样色差是否合格。结果对比多种离散边界拟合模型,采用滚球法边缘拟合模型的包含率和多出率分别达到100%、78.9%,模型拟合效果最佳。通过对包装材料色差缺陷样验证测试,采用上述色差评价方法准确率达到100%。结论本文提出的滚球法颜色空间边缘拟合模型和色差评价方法,可实现对包装材料复杂颜色区域的色差合格性判定,有利于提高企业生产的智能化检测水平。

准静态压缩下“EPE/瓦楞纸板”缓冲系统能量吸收的研究

本研究主要探讨了发泡类材料与瓦楞纸板的共同缓冲作用。本研究将“EPE/瓦楞纸板”看作缓冲包装系统,并对其进行准静态压缩试验,得到材料的应力-应变曲线和能量吸收图,探究环境温度、EPE密度、EPE厚度对缓冲包装系统力学性能、能量吸收性能的影响。在应变为0.6时,组合缓冲系统(EPE_3、EPE_5)标准化能量(W/Es)吸收分别为0.2266、0.2024,较对照组EPE(W/Es=0.1835)增加了23.5%、10.3%;应变为0.6时,随着温度由-20℃增加至23℃、40℃,EPE_3吸收的标准化能量明显减小,EPE_3吸收的能量分别减少17.7%、20.9%,而EPE_5吸收的能量分别减少11.8%、19.9%;在上述应变状态下,EPE密度为24g/cm3的试样组合缓冲系统(EPE_3、EPE_5)具有最高的标准化能量吸收,分别为0.1916、0.1745;EPE厚度为30mm、40mm、50mm的组合材料(EPE_3、EPE_5)能量吸收曲线(W/Es-ε)重合度较高。瓦楞纸板在组合缓冲系统(EPE_3、EPE_5)中的缓冲作用不可被忽略;温度升高,组合缓冲系统的能量吸收会减少;EPE密度对组合缓冲系统力学性能有影响且存在“阈值效应”。EPE厚度对组合缓冲系统的力学性能影响不显著,增加EPE厚度会导致能量吸收曲线(W/Es-σ/Es)趋于平滑,使得最佳吸能点难以辨识。

瓦楞纸板方管柱力学性能与压溃模式研究

目的研究不同构造瓦楞纸板方管柱在准静态轴向荷载作用下的力学性能和破坏模式,获得综合性能最优构造方案。方法通过改变瓦楞纸板方管柱构造方向和层数,设计制作4种构造形式的瓦楞纸板方管柱,通过开展轴向荷载作用下的静载荷试验,系统研究典型构造瓦楞纸板方管柱的力学性能和破坏模式。结果获得了4种构造形式瓦楞纸板方管柱载荷-位移曲线、分阶段变形破坏形态和试验关键参数。竖向瓦楞纸板方管柱呈现2种变形模式,平台阶段为体现瓦楞板叠层压缩小变形特征的塑性坍塌渐进屈曲模式,压溃阶段为体现薄壁管凹凸大变形特征的塑性坍塌渐进屈曲模式,破坏阶段呈现明显的脆性特征。横向瓦楞管柱呈现稳定的锯齿形塑性坍塌渐进屈曲模式。双层瓦楞管柱在压缩过程中会发生相互作用,脆性破坏特征减弱。外横内竖瓦楞管柱构件整体压溃模式稳定,呈现塑性破坏特征。结论瓦楞纸板方管柱的力学性能和破坏模式与构造形式有关,外横内竖瓦楞纸板方管柱融入了约束设计和导向设计理念,其力学性能优越。

MNTH-YOLOv8:一种用于食品包装中蚊虫高效检测的深度学习方法

食品安全一直是社会关注的焦点,而在食品包装印刷生产过程中,蚊虫的夹杂会对食品安全构成威胁。针对食品包装质检过程中蚊虫检测仍是人工筛查的现状,以及蚊虫目标尺寸小、所处背景复杂的特点,提出了一种基于深度学习的全自动MNTH-YOLOv8检测方法。该方法是在YOLOv8强大的目标检测功能基础上,结合通道特征部分卷积模块、SimAM注意力机制和改进的特征融合模块,并以CIoU与归一化Wasserstein距离作为定位回归损失函数的优化模型。对真实数据集的检测结果表明,MNTH-YOLOv8表现出显著优势,不仅有效提高了小目标蚊虫的检测精度,还在保持检测速度的前提下减少了参数量。MNTH-YOLOv8在食品包装中蚊虫的实时检测应用上拥有广阔前景。

基于双层胶合模型的蜂窝纸板分切仿真

为探究不同分切路径对分切力和分切质量的影响,课题组以蜂窝纸板的直刀分切工艺为研究对象开展仿真研究。首先,分析了胶层对分切形貌和分切力的影响;其次,运用双层胶合建模方法建立了蜂窝纸板的结构仿真模型,探究了不同分切路径下分切形貌产生的原因,并对X和Y方向的分切力进行了对比分析;最后,提取分析了各个路径分切过程的最大应力,得到了较理想的分切路径。分析结果表明:胶层能够改善蜂窝纸板的分切质量,减小分切力的变化;不同的分切路径呈现出不同的分切形貌,其中分切路径3的X和Y方向的分切力较小,蜂窝纸板和蜂窝芯壁断口处分切形貌的缺陷较少,且分切过程应力变化较小,为较理想的分切路径。

基于BPNN-XGBoost组合模型的瓦楞纸板线湿部生产速度预测方法

目的满足瓦楞纸板行业日益个性化的定制需求,减小复杂多变的生产条件对瓦楞纸生产速度的影响,帮助企业合理安排生产,提高生产线管控水平。方法首先对瓦楞纸板生产速度进行重采样,统一订单参数和各传感器参数采样间隔,采用ButterWorth滤波器进行高通滤波,并采用四分位距统计量方法筛选稳定的湿部生产速度区间,提取B瓦和BC瓦的数据,然后根据提取的数据使用BP神经网络和XGBoost预测湿部生产速度,并采用贝叶斯优化和网格搜索分别寻优2种模型的超参数,最后使用粒子群算法组合2种模型的预测结果。结果实验结果表明,2个模型都具有一定的预测能力,其中XGBoost的预测效果更好,组合模型的预测效果最好。结论基于BPNN-XGBoost组合模型的方法能有效预测瓦楞纸板湿部生产速度,可指导实际生产。

食品接触用水性涂布纸中半挥发性迁移物的筛查及安全评估

目的将水性涂布纸作为食品接触用纸时,其安全风险未知,通过对水性涂层纸中半挥发性迁移物进行筛查和安全评估,探究水性涂布纸的潜在安全风险。方法以体积分数为4%的乙酸、体积分数为50%的乙醇、体积分数为95%的乙醇和异辛烷为食品模拟物进行迁移试验,使用二氯甲烷液萃取迁移物,并通过气相色谱–质谱联用(GC-MS)法、MS-DIAL软件和NIST质谱库对半挥发性迁移物进行非靶向筛查和定量分析,结合特定迁移限量(SML)和毒理学关注阈值法(TTC)进行初步风险识别和评估。结果初步识别出21种半挥发性迁移物,主要与造纸纤维原料、乳液助剂等有关,比如长叶烯、脱氢枞酸甲酯等,包括7种CramerⅢ类毒性物质、1种CramerⅡ类物质。少数具有SML的物质(比如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯)在体积分数为95%的乙醇迁移中的最高浓度均处于安全范围,CramerⅢ类油酸酰胺、秋水仙胺的迁移量超出了安全摄入暴露阈值(0.09 mg·kg^(−1)·d^(−1)),存在一定安全隐患。在其他条件下,迁移物的浓度均低于相应的Cramer安全阈值。结论水性涂布纸在长时间接触酒精性食品的情况下,更多的风险物质会迁移到食品中,存在潜在的安全问题。

酒包装用纸板的霉变特性研究

目的分析酒包装用纸板上霉菌的生长过程,以及霉菌对纸板中2种主要成分(α-纤维素、淀粉)的侵蚀,并探究4种酒包装用纸板的耐霉变特性。方法将前期在霉变酒盒上识别鉴定的9种霉菌分别接种至单白工业纸板(Q)、灰纸板(D)、涂布白纸板(T)、双胶纸板(S)上,在温度为28℃、相对湿度为98%的环境下培养28 d。测定28 d内纸板上霉菌孢子数量以及28 d时纸板中α-纤维素含量、淀粉含量和聚合度变化,并用扫描电镜(SEM)观察霉菌在纸板表面附着状态。结果28 d时,4种纸板的孢子总数从大到小依次为Q(1.61×10^(8)CFU/mL)、S(1.51×10^(8)CFU/mL)、D(1.12×10^(8)CFU/mL)、T(9.34×10^(7)CFU/mL);纸板上孢子数量最多的4个菌种依次是匍枝根霉、黑曲霉、草酸青霉、扩展青霉;纸板中α-纤维素质量分数减少了3.90%~40.38%,从小到大依次为T、S、Q、D;纸板中淀粉质量分数减少了0.59%~6.87%,从小到大依次为D、T、S、Q;纸板聚合度下降了19.56%~40.22%,从小到大依次为D、T、Q、S。结论Q纸板易受霉菌污染,T纸板具有一定抗霉菌性,为酒包装用纸板材料的选择及防霉的措施提供了理论指导。

纸质包装的视觉传达设计研究

在社会发展新时期,人们对于精神文化生活体验提出了更高的需求,市场消费者在选择购买某款产品时,不仅会关注到该产品的安全质量,还会留意产品包装设计的艺术美感与内在含义。因此,设计人员要想充分发挥出纸质包装的功能作用,就必须加强其视觉传达设计工作,结合产品性质与目标受众群体审美需求特点,科学明确纸质包装视觉传达设计主题与风格,合理融入应用各项视觉元素,确保能够全面提升产品包装的整体设计效果,吸引到更多潜在消费者用户。

姜黄色素油墨在烟用接装纸上应用及活性研究

目的选用姜黄色素作为色粉,制备具有高透明性的姜黄色素油墨,将该油墨应用于烟用接装纸上,并研究该油墨在烟用接装纸上的活性。方法考察姜黄色素油墨中不同组分对附着力、耐磨性的影响,以及考察姜黄色素油墨在烟用接装纸上的耐晒性、抑菌性以及抗氧化活性。结果确定姜黄色素油墨配方为质量分数6.0%的聚乙烯醇缩丁醛、质量分数0.75%的姜黄色素、质量分数0.6%的附着力促进剂TB440、质量分数0.2%的蜡粉3620、质量分数92.45%的无水乙醇。通过物理性能指标分析,采用姜黄色素油墨制备的烟用接装纸具有良好的附着力、耐磨性,且耐晒等级为4级。该烟用接装纸对金黄色葡萄球菌具有较强抑菌作用,20min时抑菌率达到91.41%,而对大肠杆菌的抑菌作用稍弱。同时,该烟用接装纸上的姜黄色素对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼与2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐自由基均有清除能力,且比较姜黄色素、丁基羟基茴香醚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的IC50值可知,姜黄色素的抗氧化能力比丁基羟基茴香醚、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚强。结论姜黄色素油墨在烟用接装纸上呈现出优异的透明性、附着力、耐磨性以及良好的抑菌性与抗氧化活性。

无铝内衬纸复合涂层对阻隔性能的影响研究

目的研究无铝内衬纸使用不同类型油墨及涂布层数的组合,得到阻隔性能优良的样品,推动无铝内衬纸的生产应用。方法采用扫描电子显微镜、水蒸气透过率测试仪、透气性测试仪测试内衬纸的表面微观结构、透湿率和透气性,考察对比不同来源内衬原纸、单层多层涂布无铝内衬纸的阻隔性能,并与其他类型内衬纸性能做比对分析。结果无铝内衬纸在原纸基础上涂布多层油墨,可显著提升产品的阻隔性能。单层涂布透湿率最大降低了59.80%,透气性最大降低了98.37%;三层涂布后透湿率趋于稳定,降幅为79.70%,而随涂布层数的增加,阻气效果提升不明显。结论纸张涂布多层油墨能获得阻隔性能优良的无铝内衬纸,其阻隔性能与常规直镀内衬纸相近。

提高瓦楞纸箱抗压强度(或堆码强度)的措施——间壁设计

提高瓦楞纸箱抗压强度(或堆码强度)的措施有很多,在结构设计方面,采用合适的间壁结构,是非常有效的措施之一。间壁,本意指的是隔壁,或把房间隔开的简易墙壁。该术语被运用到在瓦楞纸箱的结构设计中,是指能够把瓦楞纸箱的空间隔开的瓦楞纸板,一般称之为间壁板。间壁板把瓦楞纸箱的空间分隔成若干个相等或不相等的隔开状态,能有效分隔或固定单个内装物,可以防止被包装的物品相互碰撞、相互摩擦,对内装物起到保护作用,有时也能够提高瓦楞纸箱的抗压强度(或堆码强度)。

芯纸厚度对瓦楞纸板边压强度的影响及模拟

目的 针对瓦楞纸板的强度设计未进行系统研究的问题,通过改变楞纸的厚度研究瓦楞结构的改变对其边压强度的影响。方法 对WH81287型号的五层BE型瓦楞纸箱进行取材,对瓦楞纸板进行边压强度(Edge Crush Test,ECT)试验,通过试验数据验证有限元软件中模型的可靠性,并在Matlab中对数据进行分析,通过调整瓦楞芯纸厚度以用于瓦楞纸板的强度设计。结果 在边压强度的试验中,根据实验数据可以得到,瓦楞纸板的平均变形量为0.824 0 mm,最大边压力均值为1 041.2 N。在仿真分析中,B瓦厚度趋近于0.210 0 mm时,瓦楞纸板的最大变形量均趋近于1.195 0 mm,最大等效应变均趋近于0.1150,最大等效应力趋近于23.5000MPa;在B瓦厚度增加或减少过多时,瓦楞纸板的最大变形量呈现逐渐增加的趋势,最大等效应变与最大等效应力出现陡增或骤减。结论 通过不同楞纸厚度与各参数之间的函数曲线图,找到了瓦楞纸板的最优参数,其最大变形量最小,最大等效应力、应变均较小且趋于稳定,这为实际应用中瓦楞纸板的强度设计提供了指导,提升了瓦楞纸板楞纸结构的设计效率。

纸包装的视觉效果及其品牌价值提升

纸包装是商品的直接外观介质,其设计质量直接影响消费者的第一印象和购买决策;而视觉效果优秀的纸包装能够有效传达品牌理念,增强消费者的品牌记忆,从而提升品牌的市场竞争力。本文围绕纸包装的视觉效果及其对品牌价值提升的影响进行了分析,旨在为包装设计提供可参考的设计范例,以帮助品牌更好地应对市场竞争,同时为消费者提供更具吸引力的产品体验。

红外光谱结合统计学方法对纸质包装盒的检验研究

目的建立一种高效准确的红外光谱检验纸质包装盒的研究方法。方法利用傅里叶变换红外光谱仪测得了56个不同类型不同来源的纸质包装盒的红外光谱数据;根据纸盒主要填料的不同,将样品初步分为三大类;利用主成分分析对初步分类后的数据降维,提取出4个主成分,再利用系统聚类将样品最终分为6组,使用K-means聚类算法结合Pearson卡方检验进行验证,与最终分类的结果基本吻合。基于该分组,训练朴素贝叶斯分类、随机森林模型、XGBoost分类3种判别模型,实现对新样品组别的分类预测。结果56个快递包装纸盒样品被分为3类,而后进一步细分为6组,3种判别预测模型均有较高的准确率,其中随机森林模型的准确率最高。结论该方法快速方便地实现了对样品的区分,并且可以实现无损检验,为犯罪现场纸质包装盒的鉴别提供依据,从而为公安侦查工作的开展提供帮助。

搬运手孔对瓦楞纸箱抗压强度的影响

搬运手孔是影响瓦楞纸箱抗压强度的重要因素。以同一规格的瓦楞纸箱为研究对象,在单因素试验的基础上进行L_(9)(3^(4))正交试验,优化了搬运手孔形状、大小、和位置的参数,探讨不同搬运手孔形状、大小、位置对瓦楞纸箱抗压强度的影响。结果表明:各因素对瓦楞纸箱强度的影响次序为搬运手孔位置>搬运手孔形状>搬运手孔大小,瓦楞纸箱搬运手孔最佳条件为:开孔位置位于箱宽度侧面几何中心(0.0)处,开孔大小为96 mm×40 mm,开孔形状为半圆形(半径为48 mm),此时瓦楞纸箱抗压强度达到最大值1 842.7 N。可为瓦楞纸箱的设计和生产提供一定的参考。

蜂窝纸板振动传递特性关系的研究

为快速获取蜂窝纸板振动传递特性曲线的峰值数据,开展振动仿真实验;研究蜂窝纸板孔径、砝码与蜂窝纸板的接触面积、纸板厚度、砝码质量4个变量与振动传递率及其对应频率的关系;通过多项式拟合得到变量-频率和变量-振动传递率2个关系式,并评估所得关系式的预测准确性。结果表明,用于表示关系式拟合精度的R2分别为0.997和0.991,表示其预测精度的R2分别为0.996和0.969;R2均接近1,说明所得关系式的拟合、预测准确度均较高。对11种优化算法的拟合结果进行对比,发现麦夸特法+通用全局优化法的拟合精度最高。本课题所提出的方法可在一定环境条件下、设定的参数范围内进行振动传递率-频率曲线关键数据的有效预测,可以降低实操中的实验工作量。

新型叠层结构瓦楞纸板设计及其动态性能研究

目的设计一种新型叠层结构瓦楞纸板,解决传统瓦楞纸板耐反复冲击性能较差等问题,获得缓冲及防振性能提升的包装用新型瓦楞纸板。方法首先设计新型纸板芯纸结构;其次设定新型纸板和传统纸板参数,并手工制作试样;最后对这2种纸板分别进行动态缓冲性能试验和随机振动试验,对比分析2种纸板性能。结果动态缓冲性能对比试验表明,在不同跌落高度下新型纸板的缓冲性能优于传统纸板;在反复冲击条件下,新型纸板的累积缓冲性能亦优于传统纸板的。随机振动试验表明,新型纸板的减振区间为63.4~200 Hz,而传统纸板在5~200 Hz内无减振现象;新型纸板在40 Hz左右的振动传递率达到峰值4.2,传统纸板的固有频率为163 Hz,新型纸板在此频率下弹性模量相对较小;新型纸板用于公路、铁路运输包装设计时应避开40 Hz的共振频率。结论与传统纸板相比,新型纸板的动态缓冲性能及减振性能均有提升。

烘焙纸中残留甲苯向食品模拟物中迁移分析

目的 研究烘焙纸中残留甲苯向食品中的迁移规律,并考察烘焙纸微观结构变化对迁移的影响。方法 采用气相色谱-串联三重四级杆质谱(GC-MS/MS)法,研究在不同烘焙温度、时间、纸张定量、甲苯初始浓度、微波加热等条件下,残留甲苯向橄榄油和改性聚苯醚(Tenax-TA)中的迁移规律,通过扫描电镜等技术手段,考察迁移前后烘焙纸微观结构的变化。结果 烘焙温度越高,甲苯迁移率越大;迁移率随迁移时间的延长而升高,但超过40 min后,甲苯向Tenax-TA中的迁移率出现明显下降趋势;纸张定量越大,迁移率越低;初始浓度对迁移率的影响不显著;微波功率越高,迁移率越大。随着微波时间的延长,迁移率呈先升高后降低的现象。扫描电镜结果表明,经过高温烘焙后,纸张纤维孔隙的尺寸及数量有所增加。结论 烘焙纸中残留甲苯在一定条件下向食品模拟物中发生迁移,纸张内部纤维结构的变化使甲苯分子更容易穿过孔隙进入食品中,加速了迁移的发生。