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智能包装
时间:2015-06-11 10:46:55 作者: 点击数:

  智能包装是指对环境因素具备“识别”和“判断”,并对感知信息作出响应的功能型包装,主要包括:功能材料型智能包装技术、信息型智能包装技术、功能结构型智能包装技术,具备多学科交叉融合的特征。主要研究利用自控技术实现产品的先进制造;利用功能材料、结构与形式对商品的质量和流通安全进行积极干预与保障;利用信息收集、控制与处理技术完成商品运输包装系统的优化管理。为产品(军品)的先进制造系统、食品安全及溯源系统、现代物流业供应系统提供质量保障。

  绿色包装

  绿色包装是研究对生态环境和人体健康无害,能重复使用或再生利用,符合可持续发展原则的包装方式。重点开展包装与环境间作用关系的原则和方法研究,并在这些原则和方法的指导下进行绿色包装设计、绿色包装材料研制、绿色包装工艺创新,为相关环境政策、法规、标准及实施战略提供依据。其中,绿色包装材料的合成、表征、性能及应用是本研究方向关键内容。

  绿色包装材料又称环境协调材料或生态材料,指原料在选择、生产、加工、使用、废弃、回收处理及复用的整个生命周期中,对人体健康和生态环境不造成危害,能节约资源和能源,废弃后能迅速自然降解或回收再利用,不破坏生态平衡,而且来源广泛,耗能低,易回收且再生循环利用率高的材料或材料制品,被广泛使用在食品、药品、日化品、消费电子品等的包装与印刷领域,是符合环境友好、可持续发展的新型材料。

  1、包装材料生命周期评价(PMLCA)

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  ISO将生命周期评价法(LCA)定义为:汇总和评估一个产品(或服务)体系在其整个生命周期间的所有投入及产出对环境造成的和潜在的影响的方法。评估对象为产品和服务,但产品系统的实质是材料的转化、使用和处理的过程,在一定意义上材料就是产品,材料系统是产品系统生命周期的主要组成。将其用于包装材料,便形成了包装材料生命周期评价(packaging materials LCA, PMLCA)。

  2、绿色包装材料的生态设计

  生态设计(eco-design, ED)是指在材料和产品的设计中将保护生态、人类健康和安全的意识有机地融入其中的设计方法,目的是要在保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等的前提下着重考虑产品在整个生命周期内环境负载最小(自然资源的利用、对环境和人的影响、可回收性、可重复利用性等)。从发展本源角度来看,环保包装设计也是包装产业纳入循环经济的重要方面。以循环经济3R原则为指导,绿色包装延伸出4R1D原则,需要充分斟酌包装设计在整个生命周期的运动、变化过程中的状态以及对资源能源及生态环境所产生的影响力。

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  3、纸质包装材料的绿色性

  纸质包装原材料来源于可再生的木材及植物莲秆,且可降解、易回收再使用,其绿色环保性能很好,是一种可持续发展环境友好型的绿色包装材料,采用纸浆模塑工艺(如下图)制得的产品在包装电子产品、精密机械产品和家电用器等行业用量很大。

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  4、可降解塑料

  可降解塑料是指在特定的环境条件下,其化学结构明显变化而引起某些性质损失的一类塑料,根据引起降解的客观条件或机理不同,降解塑料大致可分为生物降解塑料、光降解塑料(聚氧乙烯薄膜、乙烯和一氧化碳聚合塑料等)、氧化降解塑料以及化学降解塑料等。为了解决塑料废弃物的“白色污染”问题,降解塑料以其理想的环境适应性受到了人们的广泛关注,目前已成为国内、外塑料及包装等行业的研究热点之一。

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  5、可食性包装材料

  可食性包装物以可食性生物大分子及其衍生物为基材,辅以可食性增塑剂,经过一定地加工处理,使各成膜剂分子相互作用,具有一定的物理性能、机械性能和气体渗透性的包装材料。根据其原料、辅料的不同,分为淀粉型可食性包装材料、蛋白型类可食性包装材料、植物纤维型可食性包装材料、天然复合型可食性包装材料等。

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  6、绿色包装印刷油墨

  无公害的绿色包装印刷材料是绿色包装发展的必然要求,其中,油墨是包装印刷造成环境污染的主要因素,因此发展绿色包装印刷油墨是印刷行业的当务之急。新型绿色包装印刷油墨主要有水性油墨、UV(紫外光固化)油墨、EB(电子束固化)油墨、大豆油墨及水性UV油墨。

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  武汉大学印刷与包装系顺应国际及国内环保形势要求,早在2008年就建立了“教育部广东省绿色包装与数字印刷产学研联盟”及 “湖北省中小企业包装印刷材料共性技术研发推广中心”,2013年作为发起单位参与了“中国绿色包装专业产业技术创新战略联盟”的建设工作。主持和参与完成了包括国家科技支撑计划、广东省科技厅、湖北省科技厅等相关项目,在绿色包装材料及产业化推广取得了骄人的成绩。

  智能包装

  智能包装具有多学科交叉融合的特色,主要研究利用自控技术实现产品的先进制造;利用功能材料、结构与形式对商品的质量和流通安全进行积极干预与保障;利用信息收集、管理、控制与处理技术完成商品运输包装系统的优化管理;为产品的先进制造系统、食品安全及溯源系统、现代物流业供应系统提供质量保障。

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  当前,中国大地已吹响“智能制造2025”的号角。智能制造是实现工业革命4.0和互联网+产业的完美结合,是利用物联信息系统,将生产中的供应、制造和销售环节实现数据化、智慧化,形成快速、高效和个性化的产品链系统,是中国未来发展的高科技战略规划之一。

  智能包装是实现智能制造和质量安全溯源的重要环节,如图2所示。目前智能包装在世界各国的普遍应用才刚刚开始,有些技术还处于实验和研究阶段。如何抓住机遇,加速发展我国包装事业,提升行业技术含量,不仅是重大战略问题,也是现实迫切需要。

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  智能包装是包装产业的未来,但要真正把智能包装普及到位,更好地开发其中的利润空间,除了加大对包装的智能技术开发的人力、物力投入之外,更要紧跟当前我国从工业化向信息化转变的脚步,从关注智能技术新动向和推广成熟技术两个方面加大研发力度。

  随着科技的不断发展与进步,未来微电子、电脑、工业机器人、图像传感技术和新材料等在包装机械中将会得到越来越广泛的应用。我国包装企业亟须学习和引进新技术,研发生产效率高、自动化程度高、可靠性好、灵活性强、技术含量高的包装设备,向集成化、高效化、智能化方向发展。

  我系多年来积极布局智能包装研究,初步形成材料型、结构型和信息型智能包装技术研究、产品转化的完整体系,培养的毕业生深受医疗器械包装、包装印刷机械、智能物流、白色家电等中外名企的青睐。

  我系将牢牢把握学科发展脉搏,加快人才引进和在职培养,融合工业革命和互联网发展的新机遇,依托旺盛的行业需求,不断推进智能包装研究发展,抢占该领域的学科高地。