用于智能包装的创新塑料和聚合物添加剂

发表于2017年7月31日

智能包装市场正在获得动力,特别是在食品和制药等行业,并有可能在未来几年蓬勃发展。

这篇文章首先出现在SpecialChem.com

智能包装,也被称为主动或智能包装,是一种超越传统包装的包装系统,具有传感或测量环境和产品特性、记录数据或在发生不希望发生的变化时通知用户等功能。智能包装系统中的“主动”部分执行传感功能,而“智能”部分将传感信息传达给用户。

系统还可以通知用户产品与其包装之间的交互,这可能进一步触发包装中的修改。智能包装还有助于延长产品的保质期,监测其新鲜度,并检查质量和安全。

智能包装应用于各种应用领域,如食品、饮料、医疗保健、个人护理、汽车、电子、通信和物流,因为它提供了更强的防盗保护并协助实时跟踪。

使用智能包装

智能包装 - 材料和关键功能

各种类型的材料,如金属,玻璃,纤维素,多孔纤维材料,和含有丙酸钠的醋酸纤维素薄膜,用于智能包装。根据需要的性能和功能类型,在智能包装系统中可以使用不同的材料。乙酰化纸、香料提取物、酶和氧化钙等材料在去除气味、清除气味和温度控制等各种应用领域正在积极探索。以下是智能包装技术中正在使用或正在考虑应用的不同材料列表。

函数
材料列表

气味去除

  • 纳米纤维素 - 沸石复合薄膜
  • 纤维素三乙酸纸
  • 乙酰化纸

抗菌

  • 香料提取物(如肉桂,丁香,百里香,迷迭香,牛至)
  • 植物提取物(如洋葱,大蒜,萝卜,芥末,辣根)
  • 多肽乳酸链球菌肽
  • 游霉素
  • Pediocin
  • 多糖
  • 蛋白质
  • 脂质
  • 溶菌酶
  • 山梨酸钾
  • 土豆素固定在纤维素上

食腐动物


氧气清除剂

  • 金属/抗酸
  • 金属catalyst-based
  • 抗坏血酸盐/金属salts-based
  • 铁基
  • 光敏染料

乙烯脱除

  • 高锰酸钾
  • 活性炭
  • 活性炭

水分拾荒者

  • 硅胶
  • 氧化钙

温度控制

  • 铝制/二氧化硅
  • 硝酸铵
  • 氯化钙

为什么在智能包装中使用塑料和聚合物?

虽然,有机起源的金属,玻璃和材料在智能包装系统中具有几种(主动和理论)应用,塑料和聚合物由于以下优点而获得牵引力。

  • 灵活性与玻璃或金属包装相比,塑料/聚合物可以很容易地模压成任何形状和大小;这是使用塑料/聚合物包装的最大优势。各种各样的包装,如袋,容器,薄膜和托盘可以很容易地制造。
  • 耐用性:塑料包装可以按照要求进行硬包装,这样可以帮助产品安全地从制造商运送到客户手中。
  • 轻的:塑料/聚合物比其他形式的包装轻约4.5倍。
  • 可持续性塑料/聚合物也很容易回收。与回收玻璃相比,塑料的回收过程只需要10%的能源。
  • 经济例句:塑料通常被认为是其他包装形式的一种经济有效的替代品。由于塑料包装很轻,运输的总成本也降低了。

不同的塑料/聚合物在智能包装

下表是智能包装中使用的不同高分子材料的综合列表。它们是根据应用情况进行广泛分类的。


应用程序
塑料/聚合物材料

氧气清道夫

  • 铁的盐/共聚酯
  • 聚氯乙烯涂层聚酯层压聚乙烯薄膜
  • 尼龙mxd6
  • 聚二烯
  • Polydienes-co-PET
  • Polydienes-co-polyamides
  • Polyperpenes.
  • 酯共聚物
  • 芳香族聚酰胺
  • 聚酮

乙烯清除剂


  • 聚苯乙烯
  • 聚乙
  • 聚丙烯
  • 1-methylcyclopropane (1-MCP)

水分清除


  • PVA
  • 聚乙烯
  • 聚丙烯
  • 固体高分子保湿剂

温度控制


  • 无纺布塑料(晶晶)
  • 聚对苯二甲酸乙二醇酯

气味去除


  • 聚乙烯tetraphthalate (PET)
  • 聚乙烯
  • 铝或不锈钢(沉积在塑料薄膜上)

抗菌


  • HDPE
  • 低密度聚乙烯
  • 离子交联聚合物
  • 抗菌酶,如乳过氧化物酶和乳铁蛋白
  • 抗菌肽(如巨噬肽、天蚕素、防御素)
  • 脂肪酸酯类
  • 抗氧化剂酚类
  • 抗生素
  • 加入聚合物中的金属(如铜)

智能包装中不同的塑料/聚合物添加剂

包装材料中使用不同类型的添加剂,如抗氧化剂、阻燃剂、热稳定剂、抗微生物剂、光稳定剂、氧气清除剂/吸收剂、风味和气味控制剂等。塑料/聚合物添加剂主要分为增塑剂、稳定剂、阻燃剂、冲击改性剂和其他性能增强剂。

以下是智能包装中使用的聚合物添加剂的综合列表:

函数
聚合物添加剂

香水加法

  • 合成或天然精油

颜色指示

  • 溴甲酚紫
  • 甲基红

氧气清道夫

  • 加酸(Ga)和碳酸钠
  • 维生素C和E
  • PVdC——涂层
  • 甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸环己烯

乙烯脱除

  • 激活粘土/沸石
  • Tetrazine

二氧化碳清道夫

  • 氧化铁/氢氧化钙
  • 碳酸铁/金属卤化物
  • 抗坏血酸/碳酸氢钠

抗真菌/抗菌

  • Enilconazole
  • 银离子
  • 壳聚糖

气味去除

  • 盐盐+有机酸(抗坏血性,柠檬酸等)

智能包装技术

  • 布斯基斯语包装
    在2017年INTERPACK大会上,Braskem包装公司与克莱姆森大学和南大里约热内卢联邦大学一起提出了一种智能包装技术,当产品不适合消费时,该技术会改变包装的颜色。它使用特定的指标来检查产品的转换状态,并通过警告将其传达给用户。当产品质量不合格时,包装会改变颜色,这对消费者来说是一个明确的指示。它可以用于易腐的产品,如食品或化妆品。Braskem全球技术和创新总监Patrick Teyssonneyre表示:“这为消费者带回家的产品提供了更大的质量保证,并允许企业在生产后控制产品的完整性,无论是在运输过程中还是在销售点。”

    除热塑性树脂外,还添加了一些与特定指示剂发生反应的其他化学物质。当产品的完整性(如pH值水平)受到任何类型的改变,它表明在包装的颜色变化。
  • 可转运瓶(FOBO)
    喜力公司的一项新发明——可前进瓶(FOBO),希望能减少包装对环境的影响。除了可以重复使用外,它还刻有日期和独特的代码,这些代码可以用来连接数字平台,用户可以在瓶子里留言,如果你愿意的话。用户可以查看瓶子的完整生命周期以及以前用户的信息。另一个有趣的特点是它的压纹,它变得越来越白,越磨损。在法国,已经建立了800个FOBO站点。一个月后,它在大约1600家酒吧销售。与不可回收的瓶子相比,它在碳足迹方面也产生了巨大的差异(约78%)。
  • Pilsy
    Pilsy通过一款应用程序和一款智能药帽来跟踪药量。这款智能药帽可以安装在任何标准的药瓶上,并与该应用程序无线连接。该应用程序支持iOS和Android两种操作系统。皮尔西追踪了服用药物的数量和服用时间。如果用户错过了一剂,它会在他们的智能手机上生成一个通知。假设通知发出时用户不在设备附近,当用户在设备附近时,设备会给予提醒。当需要服用剂量时,它还会闪烁并发出哔哔声。如果用户跳过剂量,Pilsy应用程序将向用户的管理员发送通知。Pilsy还可以访问FDA数据库,为用户提供任何药物的信息。
  • E Ink和Texen的个性化数字包装
    E墨水以及TEXEN使这款专业数字包装用于紧凑型,香水和其他化妆品。E墨水使得这种低功率纸张显示器,由近场通信提供动力。此显示可以由智能手机更新。智能手机用于生成RF信号,其携带用于更新显示器的信息和能量。切换图像后,显示屏将继续显示无需进一步电源输入的信息。这些显示器是轻量级,耐用的,并且允许用户通过将名称/消息放在它上来自定义它。它还可以具有一种传感器,可以基于皮肤状况来实现美容治疗。
  • 银子弹啤酒
    银子弹光墨水使用太阳激活油墨技术,反应来自太阳的紫外线。它们是由光致变色和热致变色油墨绘制的。这些变色包装主要是为了美观,从而使他们的产品在现有的竞争对手中独具一格。

关键参与者-智能包装技术

智能包装-市场视角

智能包装在其中的各个部门,食品和饮料首席使用。因此,显而易见的是用于的添加剂食品饮料包装将是发展新型包装技术和相应添加剂的主要贡献者。

在添加剂中,颜色指示添加剂是最重要的,因为它们主要用来指示产品的新鲜程度。另一个引起人们兴趣的添加剂是氧清除剂;这种添加剂通过控制氧的渗透,有助于保存包装内的内容物。

快速增长的智能包装需求,特别适用于食品保鲜,导致了对芳香保护聚合物添加剂的需求增加。这些添加剂有助于保持内容物的新鲜度,因为它们减少了存在于外部环境中的气味的渗透。

鉴于目前的研究和应用兴趣,可以肯定的是,用于氧清除剂、乙烯清除剂、颜色指示器和气味去除添加剂将是重点。

智能包装-未来展望

智能包装已成为现在二十多年的研究主题。智能包装部门已经开始获得牵引力,很快就会蓬勃发展。前进,预计食品和制药部门将主导智能包装领域。

然而,人们仍然对智能软件包的可重用性感到担忧。智能包裹中包含传感器和小型电子设备,这使得回收它们变得困难。未来,这个领域的大部分研究活动很可能会集中在开发可持续的智能软件包上。然而,目前的大多数研究将集中在氧清除和气味去除添加剂的开发上,所有这些都有助于延长食品的保质期。此外,一些研究活动也将倾向于开发具有杂化特性的智能添加剂,即与聚合物兼容,热稳定性和机械稳定性。