基于纸张本构模型的瓦楞纸板边压强度仿真分析

目的采用LS-DYNA软件中的MAT274纸张本构模型,研究瓦楞纸板边压强度有限元仿真计算问题,并结合理论和试验结果验证模型的可靠性。方法参照瓦楞纸板边压强度测试试验标准,使用ANSYS和LS-PREPOST软件建立与此标准相吻合的瓦楞纸板边压强度计算的有限元模型;采用边压强度试验及Li的简化公式和Garbowski的改进经验公式,分别得到瓦楞纸板的边压强度;对相关结果进行对比分析,以验证瓦楞纸板边压强度仿真计算模型的可靠性。结果针对B型、C型2种瓦楞纸板,采用以上方法得到其压缩过程及压缩曲线或边压强度的试验、理论和有限元计算结果。结论试验和仿真得到压缩过程中样品的变形模式和压缩曲线,以及边压强度理论、试验和仿真值结果的吻合性,证明了有限元模型的可靠性。这为瓦楞纸板设计应用提供了重要的参考和指导。

不沾奶盖膜性能的影响因素探究

目的研究涂布量、封合工艺及常温发酵乳体系对盖膜不沾奶性能的影响,为不沾奶盖膜在液体类包装中的应用提供途径。方法研究固含量及涂布次数对涂布量的影响。探索涂布量对盖膜密封和不沾效果的影响,同时探索封合工艺对盖膜不沾效果和密封性能的影响,以及常温发酵乳体系对盖膜不沾效果的影响。结果涂布量的增加使盖膜不沾效果得到提高,当盖膜涂布量达到0.81 g/m^(2)时盖膜几乎不沾奶,但是固含量≥7%时出现粉体掉落情况。当涂布量在0.62~0.81 g/m^(2)时,盖膜具有长效不沾效果。在260℃、400 kPa、0.8 s、涂布量为0.62 g/m^(2)的条件下,封盖膜密封良好,具有最佳不粘效果和最小为10%的沾奶面积。随着温度从220℃升高到270℃,盖膜的密封性能得到改善,沾奶面积从0增加到65%。在去除发酵乳中的稀奶油、淀粉、食用胶后,体系黏度从1197 mPa/s下降到423 mPa/s;同时去掉稀奶油和淀粉,则体系黏度下降至208 mPa/s。发酵乳体系黏度与其成分密切相关,体系黏度越低,盖膜表面越不容易黏附。奶液的滑落时间从15 s下降至1 s,且较普通盖膜具有更优的不沾效果。结论低固含量多次涂布可提高盖膜表面涂层的均匀性和不沾效果。不沾涂层的涂布量、封合温度、封合时间的增加,会降低不沾效果,但利于密封性能的提高。发酵乳体系黏度与其成分密切相关,淀粉对体系黏度的影响最大,而体系黏度越大,发酵乳越容易黏附。

布基线束胶带用高性能丙烯酸酯压敏胶的制备

布基线束胶带广泛应用于汽车、电子行业,但国产布基线束胶带应用时普遍存在开胶、开线、剥离残胶等问题。以丙烯腈(AN)为硬单体,丙烯酸丁酯(BA)和丙烯酸异辛酯(2-EHA)为软单体,丙烯酸(AA)和丙烯酸十二烷基酯(LA)为功能单体,乙酸乙酯为溶剂,过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,通过自由基溶液聚合合成了聚丙烯酸酯,并添加增黏树脂(氢化松香甘油酯)和交联剂(乙酰丙酮铝),制备了高性能布基线束压敏胶。通过对聚丙烯酸酯分子链的设计,改变配方组成,调控了压敏胶的黏接强度和表面能,并利用流变、接触角测试等手段,探究了聚合物分子结构与压敏胶黏接性能、表面能及应用性能关系。结果表明,硬单体AN质量分数为10%、软单体(BA与2-EHA质量比为1:4)质量分数为80%、功能单体AA和LA质量分数分别为9.4%和0.6%,氢化松香树脂和乙酰丙酮铝用量分别为总单体质量的6%和0.8%时,所制备丙烯酸酯压敏胶的初黏为10#钢球,180°剥离强度为30 N/25 mm,持黏大于100 h,该压敏胶能有效解决布基线束胶带包线开胶、剥离残胶的问题。

淀粉基气凝胶的制备及其在食品包装中的研究进展

目的对现阶段淀粉基气凝胶的制备、影响因素及其在食品包装领域的应用进行总结,以期为开发低成本高性能的淀粉基食品包装材料提供参考。方法首先通过综述前体水凝胶的形成及干燥的方法介绍淀粉基气凝胶的主要制备方式,其次讨论了淀粉基气凝胶制备过程中的主要影响因素,最后对淀粉基气凝胶在食品包装中的应用进行了总结。结果淀粉基气凝胶的制备主要遵循形成溶胶、凝胶后干燥成为固体的流程。淀粉种类、浓度、凝胶形成条件、干燥方式均会对气凝胶的实用特性产生影响。淀粉基气凝胶具有低密度、优异的机械特性和阻隔特性,可作为食品有效且稳定的保护屏障。高比表面积和孔隙率使其可以负载活性化合物,为食品提供抗菌、抗氧化的环境,延长食品保质期。结论制备过程中综合考虑各项影响因素可以开发出成本更低、功能特性更强的淀粉基气凝胶。未来需进一步优化淀粉基气凝胶的构建,降低生产成本,同时应多加考虑淀粉基活性包装的安全性,以此推动淀粉基气凝胶食品包装材料的工业化生产进程。

聚异丙基丙烯酰胺/明胶热致变色水凝胶的制备及在智能窗的应用

以异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和明胶(gelatin)为基体原料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为交联剂,采用光引发聚合和盐析效应有机结合制备聚异丙基丙烯酰胺/明胶(PNIPAM/ Gelatin)热致变色水凝胶。采用扫描电子显微镜(SEM)、拉伸试验机、电化学工作站和紫外分光光度计等手段对制备的变色水凝胶的力学性能、电导率和变色行为进行分析。结果表明:随着NIPAM含量的减少,水凝胶力学性能先上升后下降;水凝胶透明度随温度会发生明显的变化,当温度上升时,水凝胶透明度下降,当温度下降时,水凝胶透明度提升。PNIPAM/ Gelatin热致变色水凝胶在智能窗领域具有很好的应用前景。

增材制造技术在不同材料和部件上的应用

增材制造作为一种革命性的制造方法,已经在多个领域取得了显著成效。梳理增材制造技术在不同材料和部件上的应用现状,深入剖析其在多领域的前沿研究。在多材料应用方面,探讨了增材制造技术在金属、聚合物和陶瓷等不同材料上的应用。在金属材料方面,激光熔化和电子束熔化等技术为制造高强度、轻量化的金属零件提供了新途径。而在聚合物领域,生物相容性强的材料广泛应用于医疗植入物和生物打印等领域。陶瓷材料的增材制造则为高温、耐腐蚀零部件的制造提供了创新解决方案。增材制造技术应用于不同部件上,如航空航天领域的轻量化零部件制造和医疗器械领域的个性化植入物等。同时,汽车制造、电子设备、包装材料等领域也在增材制造的推动下迎来了更为高效和灵活的生产方式。随着材料科学和制造技术的不断进步,通过多材料、多工艺的融合,增材制造将更加广泛地应用于各个行业,进一步推动制造业的创新和发展。

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。

聚乙烯醇包装薄膜的制备及其抗菌性能研究

聚乙烯醇(PVA)是一种新型的绿色环保材料,开发无毒且光学性能和力学性能优异的PVA抗菌包装薄膜能扩大其在包装领域的应用范围。PVA抗菌包装薄膜制备的难点在于选择合适的抗菌材料以解决大部分抗菌剂分散难、与基材相容难的问题。本研究以无毒安全的抗菌剂单辛酸甘油酯(GMC)作为抗菌剂、甘油/山梨醇为复配增塑剂,制备PVA包装薄膜。首先将GMC溶于甘油后再与水混溶形成乳状抗菌液,而后加入PVA膜液中,共混制备了PVA包装薄膜,并对其力学性能、光学性能和透氧性能进行研究。实验结果表明,当GMC用量在0.2~0.3mL之间时,PVA包装薄膜的透光率保持在92%以上,雾度低于10%,拉伸强度为211.485MPa,断裂伸长率为140.41%,其具有良好的光学性能和力学性能且GMC用量的增加对PVA包装薄膜氧气透过率影响不大。然后,利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪对PVA包装薄膜进行了表征。实验结果表明,GMC的加入使PVA包装薄膜红外光谱图中3200cm^(-1)左右的峰明显变宽,薄膜中羟基(-OH)的含量增加;加入GMC后的PVA包装薄膜表面出现均匀分布的抗菌液滴,且随着GMC含量的增加,GMC在薄膜中的分散性减弱;差示扫描量热仪曲线反映出GMC、PVA和复配增塑剂(甘油/山梨醇)之间具有较好的相容性。最后,对PVA包装薄膜进行抗菌性能测试。研究表明,GMC的加入对金黄色葡萄球菌的生长繁殖起到一定的抑制作用,且GMC的含量越多,其作用效果越明显。

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。

塑料材料在物流包装领域中的应用

物流作为现代商业运作的关键组成部分,其快速响应和高效运作是推动全球供应链顺利发展的关键,有助于不同国家和地区实现资源优势互补,优化全球资源配置。在物流领域,物流包装是保障货物安全、维护商品质量、提升运输效率的关键环节。

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。

微胶囊化植物精油在果蔬保鲜包装中的应用

植物精油的天然抑菌性和抗氧化活性使其在果蔬保鲜领域有着广泛的应用前景。然而,植物精油具有强烈气味、易挥发等缺点,应用效果不佳。微胶囊技术可以掩盖精油的强烈气味,保持其化学稳定性,且具有缓释效果,可以更好地发挥植物精油在果蔬保鲜包装方面的优良性能。介绍了植物精油的抑菌活性、抗氧化活性以及植物精油微胶囊的芯材、壁材和常用的制备方法,对植物精油微胶囊保鲜剂控释包装、复合保鲜薄膜包装和可食性涂膜包装在果蔬保鲜包装方面的研究现状进行综述,以期为微胶囊化植物精油在果蔬保鲜包装方面的进一步研究与应用提供参考。

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。

课程设计:从全生命周期角度看塑料包装材料的环境危害

将“环境伦理学”中的人与自然相结合的思政观展开,从塑料包装材料中复合软包装全生命周期与环境的层层对接角度出发,贯彻包装人以环境保护为己任的价值维度思政观。通过对复合软包装全部材料要素的全生命周期进行全面探讨,探查其环境危害性,展开环境伦理学解析,开展“知识、能力、价值”三维度教学,在提高学生课程兴趣和专业价值度的基础上,更加指向具有“工程—环境意识的卓越包装人”培养,并提升学生科研兴趣和素养。七步法教学可以体现该模式的教学成效,通过课堂参与度调查,该教学模式对学生吸引力大,大大增强了学生的专业自信,专业兴趣,在知识教学的过程中,提升了学生的能力,树立了环保理念,增强了专业环保能力。

可降解阻隔包装的研究现状及发展趋势

目的对可降解石油基聚酯生物基、生物基可降解材料以及高阻隔纸基包装材料在提高阻隔能力方面的研究进展进行综述和分析。旨在促进包装材料未来的绿色化、安全化发展。方法通过对相关文献的梳理和分析,简要介绍可降解包装材料的应用需求、分类和特点。分析可降解石油基聚酯生物基、生物基可降解材料以及高阻隔纸基包装材料的降解原理以及提高其阻隔能力的方法,并对改性方法的类型及其优缺点进行总结。结论经过改性的3种有阻隔潜能的可降解材料,都表现出对水蒸气和氧气一定的阻隔效果,在包装领域具有广阔的应用前景。

食品国际化创新应用型人才培养研究与实践

目的经济全球化进程不断加快、文化多元化态势不断加剧,这势必使国际化教育面临新的挑战,对创新应用型人才培养提出新的要求。面向未来、产业需求,食品国际化创新应用型人才培养研究与实践将拓展国际化教育发展途径。方法以渤海大学与布隆迪大学共建“中文+食品”应用型人才培养机制为例,阐述了项目合作基础、人才培养存在的困难以及策略与实践。结果从落实立德树人根本任务、推进“中文+食品”标准体系建设、构建双师双语师资队伍、推进课程体系建设等方面,阐明了“中文+食品”创新应用型人才培养的对策。结论渤海大学的“中文+食品”创新应用型人才培养体系已初步形成,这将为地方高校食品专业、包装工程专业等工科专业国际化创新应用型人才培养提供新思路。

塑木材料发展前景的探讨

介绍了塑木材料在国际国内的发展情况、环保意义、制造的工艺流程及理化性能,并建议我国有关部门加快该材料的研发速度。

不同尺寸纳米塑料团聚行为的定量研究

由于塑料制品大量使用和不当处置,环境中微塑料(尤其是纳米塑料)的地球化学行为已成为全球关注的热点问题。团聚效应是控制纳米塑料地球化学行为的重要因素。自然界中纳米塑料大小不一,然而已有的研究结果对于纳米塑料尺寸与团聚效应的关联性还存在一定矛盾。为揭示不同尺寸纳米塑料的团聚行为及影响作用机制,本文以50nm、100nm、200nm聚苯乙烯纳米塑料(PS50、PS100、PS200)为研究对象,利用动态光散射技术实时监测不同pH(3.0~10.0)及NaCl溶液(浓度0~800mmol/L)中纳米塑料的Zeta电位(ζ电位)和水动力直径,并通过理论计算得到三种粒径纳米塑料的临界团聚浓度(CCC)和总相互作用能。PS50、PS100和PS200去离子水中的初始ζ电位分别为-35.2mV、-35.1mV和-38.2mV,高的表面负电荷使其在水中保持分散。离子强度增加引起的电荷屏蔽效应促进了纳米塑料的团聚,PS50、PS100、PS200在NaCl溶液中CCC值分别为325mmol/L、296mmol/L、264mmol/L,表明初始ζ电位值接近时,粒径越小的纳米塑料越稳定,能够在环境中较长时间地迁移。随着pH从酸性增加至碱性,纳米塑料表面酸性官能团发生去质子化,负电荷增多,导致其团聚行为受到抑制。当pH=7时,即使是在较高离子强度下(400mmol/L NaCl),PS100和PS200基本恢复稳定,但PS50仍发生快速团聚,可能因为在此条件下PS50的ζ电位仍较小(-19.3mV)。通过回归分析可知,三种尺寸纳米塑料的团聚行为与ζ电位密切相关(r2为0.70~0.88)。因此在实际应用中,需要综合考虑溶液pH、离子强度以及纳米塑料自身尺寸等容易影响ζ电位的因素,以更精准地预测和评估纳米塑料在自然环境中的地球化学行为。

木质素生物合成可降解包装材料聚羟基脂肪酸酯的研究进展

目的通过对木质素生物合成聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的研究,实现PHAs的低成本、规模化生产和木质素的高值化利用。方法归纳分析现阶段国内外木质素降解菌及生物合成PHAs的主要菌种和目前存在的问题,介绍生物合成PHAs的木质素底物种类、合成过程中工艺优化策略的相关研究进展,同时总结PHAs在包装领域的相关应用。结果木质素生物合成PHAs过程中,通过筛选木质素降解菌、培养PHAs合成菌、优化PHAs的合成工艺及影响因素,可有效提高木质素底物的转化率和PHAs的产量,从而降低生产成本。结论木质素转化为PHAs的过程虽然面临着一些挑战,但随着技术的不断创新和生产工艺的优化,木质素为底物合成的绿色生物塑料PHAs在包装领域会有广阔的应用前景和发展空间,必将推动包装材料向绿色化、安全化方面发展。