知名软包厂生产蒸煮袋全过程,高温蒸煮袋破袋

2019-11-16 23:05栏目:包装材料
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破袋率高是高温蒸煮袋常出现的主要质量问题之一,与材料结构、上胶量不稳定和制袋工艺这三个方面有很大关系。 同时,本次华印展3.29活动中,沟通创造价值,为促进软包装行业的健康发展,华印传媒、上海市包装技术协会塑料制品委员会、中国塑膜网3大机构将共同于2017年3月30日13:00-17:30,在上海虹桥国家会展中心召开“中国软包装产业创新与发展”互动论坛。

1.材料结构

高温蒸煮袋表面材料在蒸煮后的热稳定性非常重要,特别是在蒸煮冷却后尺寸的稳定性,热稳定性不好容易出现蒸煮冷却收缩后离层剥离从而导致破袋的现象。

2.上胶量不稳定

高温蒸煮包装基本都是采用干式复合,在复合中一般采用由主剂和固化剂两个组分构成的聚氨酯胶黏剂。
为了耐高温蒸煮,通常为高固含量的脂肪族双组分聚氨酯胶。
如果要得到更高的耐水耐热性,可以在胶黏剂中添加月1%的偶联剂。
胶水浓度太高容易堵塞涂胶网版的网点,使上胶量越来越少;胶水浓度太低则胶水不容易转移到材料上,通常是使主剂和固化剂按规定比例混合,加溶剂稀释至混合后胶黏剂的工作固含量为30%左右。

3.制袋工艺

制袋工艺中影响包装袋的热封强度即密封性的3个因素:热封刀的温度、压力和机速。
下表为PET12/AL7/NY15/CPP70结构的制袋工艺参数和测试数据。
由表可见:

制袋工艺参数和测试数据

热封温度、压力、速度的合理匹配是热封质量的必要保证。

热封后的焊缝若冷却不好,不但会影响焊缝的外观平整度,而且对热封强度有一定的影响。
冷却过程就是在一定的压力下,用较低的温度对刚刚熔融热封后的焊缝进行定型消除应力集中的过程。
因此,压力不够、冷却水循环不畅、循环量不够、水温太高或冷却不及时都会致使冷却不良、热封边起翘、热风管强度降低。

热封次数越多,热封强度越高。
纵向热封次数取决于纵向焊棒的有效长度和袋长之间;横向热封次数由机台横向热封装置的组数决定。
良好的热封,要求热封次数至少达到两次以上。
一般的制袋机的烫刀有2组,而烫刀位置重叠程度越高,热风效果越好。

相同结构和厚度的复合膜,复合层间剥离强度越高,热封强度越大。
对于复合剥离强度较低的产品,焊缝破坏往往是焊缝处的复合膜先层间剥离,致使由内面热封层独立承受破坏拉力,而面层材料失去补强作用,焊缝的热封强度大为降低。
若复合强度较大,则不会发生焊边处层间剥离,所测得的实际热封强度就大得多。

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复合包装袋的热封质量一直是包装生产厂家控制产品质量的最重要的项目之一。小编特整理了以下影响热封工艺的几大因素,希望对你有所帮助!

[摘要]着重分析了目前普遍存在的高温蒸煮袋破袋的原因,重点探讨了原材料、胶粘剂、复合工艺参数、制袋工艺参数的影响,提出一些控制破袋不良现象出现的建议方法,为提高产品质量,对生产工艺的改进提供参考。

本文从印刷稿件的准备,到印刷工艺、复合工艺,再到制袋工艺关键控制点,讲解了某知名软包厂生产蒸煮袋的全过程,以供各位同仁学习参考。

复合包装袋的热封质量一直是包装生产厂家控制产品质量的最重要的项目之一。以下是热封工艺的影响因素:

关键词:高温蒸煮袋;破袋;软塑包装

一、印刷稿件

1、热封层材料的种类、厚度以及质量对热封强度有决定性的影响。一般复合包装常用的热封材料有CPE、CPP、EVA、热熔胶以及其它一些离子型树脂共挤或共混改性薄膜。热封层材料的厚度一般在20~80m之间,特殊情况下也有达100~200m的。同一种热封材料,其热封强度随热封厚度的增大而增大。蒸煮袋的热封强度一般要求达40~50牛顿,因此,其热封材料厚度应在60~80m以上。

高温蒸煮袋又叫软罐头,用于食品包装并能承受高温蒸煮、加热、杀菌的复合薄膜袋。
由于它在抽真空的条件下充填或灌装食品后进行高温蒸煮杀菌,杀菌后的食品可以在常温下长期保存。
食用时,既可冷食又可热食,能在3分钟以内加热食用,使用方便,且废弃物容易处理,空间占据小,因此很受人们的欢迎。
但容易破袋,特别是灌装果汁之类的酸性液体进行高温蒸煮杀菌时,破袋的情况屡有发生,是各厂家最为棘手的问题。
通过对高温蒸煮袋破袋原因进行调查、实验、分析,提出了一些解决问题的办法。

印刷稿件主要考虑颜色渐变、文字要求、压印、套印、拖白以及生产设备、生产工艺的限制要求,还需进一步考虑以下两点:

2、热封温度对热封强度的影响最为直接。各种材料的熔融温度的高低,直接决定复合袋的最低热封温度。生产过程中,由于热封压力,制袋速度以及复合基材的厚度等多方面影响,实际采用的热封温度往往要高于热封材料的熔融温度。热封的压力越小,要求热封温度越高;机速越快,复合膜的面层材料越厚,要求的热封温度也越高。热封温度若低于热封材料的软化点,则无论怎样加大压力或延长热封时间,均不可能使热封层真正封合。但是若热封温度过高,又极易损伤焊边处的热封材料熔融挤出,产生根切现象,大大降低封口的热封强度和袋子的耐冲击性能。

1、高温蒸煮袋的生产工艺流程

1、图案最好不要满版,热封边最好设计为透明的。

3、要达到理想的热封强度,一定的压力必不可少。对于轻薄包装袋,热封压力至少要达到2kg/cm22,而且随着复合膜总厚度的增加而相应提高。若热封压力不足,两层薄膜之间难以达到真正地熔合,致合局部热封不好,或者难以赶尽夹在焊缝中间的气泡,造成虚焊;当然,热封压力也不是越大越好,应以不损伤焊边为宜,因为在较高的热封温度时,焊边的热封材料已处于半熔融状态,太大的压力易挤走部分热封料,使焊缝边缘形成半切断状态,焊缝发脆,热封强度降低。

软塑包装多采用凹版印刷和干式复合,以下仅就此工艺进行分析说明。
其生产工艺流程为:

2、图案以简洁为宜,色数不易过多。一方面是为了提高热封强度,另一方面是为减少油墨的影响,在油墨中往往添加了固化剂,便于降低成本,但无法回收利用。

4、热封时间主要由制袋机的速度决定。热封时间也是影响焊缝封合强度和外观的一个关键因素。相同的热封温度和压力,热封时间长,则热封层熔合更充分,结合更牢固,但热封时间太长,容易造成焊缝起皱,影响外观。

原料准备——印刷——复合——熟化——分切——制袋

二、印刷工艺

5、热封后的焊缝若冷却不好,不但会影响焊缝的外观平整度,而且对热封强度有一定的影响。冷却过程就是通过在一定的压力下,用较低的温度对刚刚熔融热封后的焊缝进行定形,消除应力集中的过程。因此,压力不够,冷却水循环不畅,循环量不够,水温太高,或冷却不及时都会致使冷却不良,热封边起翘,热封强度降低。

2、高温蒸煮包装袋的质量特性

1、印刷油墨

6、热封次数越多,热封强度越高。纵向热封次数取决于纵向焊棒的有效长度和袋长之比;横向热封次数由机台横向热封装置的组数决定。良好的热封,要求热封次数至少达到两次以上。一般的制袋机的烫刀有2组,而烫刀位置重叠程度越高,热封效果越好。

a、有良好的耐热性,耐蒸煮性,蒸煮后尺寸稳定,对强度的影响小,根据蒸煮袋的杀菌温度,可分为高温蒸煮袋,低温蒸煮袋,超高温蒸煮袋(杀菌条件:145℃,几秒钟至几分钟)。
同时耐寒性好,热封性要好,热封强度要高,热封的尺寸稳定性好,不会因热封而收缩,即便污染,仍有良好的热封强度。

采用聚氨酯型油墨进行里印,如蒸煮温度超过121℃,应添加一定比例的固化剂,增加油墨的耐温性。

7、相同结构和厚度的复合膜,复合层间剥离强度愈高,热封强度亦愈大。对于复合剥离强度较低的产品,焊缝破坏往往是焊缝处的复合膜先层间剥离,致使由内面热封层独立承受破坏拉力,而面层材料失去补强作用,焊缝的热封强度由此大为降低。若复合剥离强度较大,则不致发生焊边处层间剥离,所测得的实际热封强度就大得多。

b、蒸煮袋的填充性能要好,袋子的开口性好,有良好的机械加工性能,耐冲击性要好,耐针孔性要好。

耐蒸煮油墨以丁酮作主溶剂溶解树脂。首先,由于丁酮的挥发速度快于甲苯,所以在使用聚氨酯油墨时,为防止真溶剂的过分挥发而产生的溶解性不好、油墨转移性变坏等现象,需保证溶剂组成中的丁酮的量占一定的比例。其次,聚氨酯油墨有两液反应型。当生产蒸煮包装,需要经过121℃以上高温杀菌时,必须使用聚氨酯油墨,而且要加入适量的硬化剂,搅拌均匀后方可印刷。二液反应型油墨使用剩余时要先过滤,部分加入新墨中或作为溶剂来使用。当剩墨发生结块或出现严重发涨现象时不可继续使用。第三,聚氨酯油墨的复合性能好,有相当高的剥离强度。聚氨酯油墨的剥离强度可以达到3~8N/15mm,而且蒸煮型油墨经过121℃高温杀菌后,剥离强度反而升高。

通过了解,我们认为本次包装袋破袋率高的原因是二组热封烫刀部位没有完全重叠,靠近热封边处产生虚焊,CPP膜变薄,部分结构被破坏,在蒸煮时变薄的CPP层无法承受压力而产生破袋。

c、要有良好的防湿阻气性能,要有良好的卫生性,耐油脂性,无臭味。
价格要合理,外表要美观。

在夏季时,使用耐高温复合油墨印刷NY膜或PET时,可能会出现发粘现象,特别是高湿度的南方。由于NY膜的吸湿性较强,当相对湿度达到80%以上时,容易出现质量故障,需要控制车间环境,否则就不要生产高要求的耐蒸煮包装。

关键词:复合包装袋破袋率

3、常用高温蒸煮包装袋材料质量特性

2、印刷张力

a、内层材料:PE使用温度最高110℃;特殊PE使用温度最高120℃;RCPP使用温度最高125℃,有较好的挺度;特殊CPP使用温度最高145℃,都有较好的热封性。
但也都各有其不足,如PE在120℃时有一定的臭味,流延聚乙烯CPE抗冲击强度不好热合温度较高,综合而言一般都采用它作为内封材料。

以1000mm宽、15m厚BOPA及12m厚的PET为例,参考张力值见下表1。

b、中层材料:AL阻隔性好,不透光,耐高温;NY薄膜阻隔性好,耐高温,机械性能好,耐针孔性好:PET薄膜阻隔性好,耐高温。

3、BOPA印刷的特殊要求

c、外层材料:PET薄膜有较好的机械性,加工性,内层材料保护性,耐水煮性。
由于高温蒸煮袋使用的材料质量特性直接影响袋成品的质量,对原材料的检验就显得十分重要,实际生产过程中出现的问题也证明了这一点。

印刷时最好预热去湿、印后空转1~2色加热烘干。印刷完毕立即密封防潮包装。

4.影响高温蒸煮时破袋的因素

三、复合工艺

任何一种物料的表面都会受到一种迫使物料减少表面面积的力,这种力就是表面张力,要使油墨及胶水有好的附着力,必须使物料的表面张力等于甚至大于油墨及胶水的表面张力,因此物料表面张力直接影响到油墨及胶水在物料上的附着牢度。
塑料薄膜成型后表面张力值不足以便油墨及胶水牢固地附着在薄膜上,特别是对一些非极性材料,如:PE、PP料,必须经过一定的表面预处理来增大材料的表面张力,表面预处理的方法有很多,但是适用于工业化生产并应用最广的还是电晕处理。

1、粘合剂

4.1.2原材料包装结构

采用耐高温专用蒸煮胶,对于稀释剂乙酸乙酯的含水量要求苛刻,至少采用工业一级品以上的品种。另外对复合环境要求高,湿度必须小于85%。

高温蒸煮袋表层材料在蒸煮后的热稳定性非常重要,特别是蒸煮冷却后尺寸的稳定性,否则容易出现蒸煮冷却收缩后离层剥离,导致破袋的现象。
对于耐热表层材料PET是最佳防尺寸变化的表层材料,其热收缩率只有1%~1.5%,而NY作为表层材料时温度不能超过120℃,否则容易劣化收缩,其热收缩率将达到5%以上。
因此高温蒸煮袋中材料结构选择:一般选PET为表层材料;RCPP为蒸煮级CPP,作为内层热封材料;而NY和AL的选择与排列则需根据内容物来决定。

较好的耐高温蒸煮胶有以下特点:

对于高温蒸煮袋印刷所使用的油墨必须是耐高温的,否则会出现包装袋从油墨层剥离的现象。
通常采用聚异氰酸酯类树脂和适量的含活泼氢的固化剂为连接料的油墨,如DIC或东洋的蒸煮油墨,不会出现网点扩散、油墨层剥离现象同时不会有重金属的迁移发生。

①高固含量、低粘度、涂布性好。

4.3胶粘剂及胶水浓度

②初黏力大、蒸煮后剥离强度不下降、生产中不产生隧道、蒸煮后不起皱。

高温蒸煮包装基本都是采用干式复合,在复合中一般采用由主剂和固化剂二个组分构成的聚氨酯胶粘剂。
为了耐高温蒸煮,通常为高固含量的脂肪族双组份聚氨酯胶。
如果要得到更高的耐水耐热性,可以在胶粘剂中添加约1%的偶联剂。

③粘合剂卫生安全性好、无毒、无异味。

胶水浓度太高容易堵塞涂胶网版的网点,使上胶量越来越低;胶水浓度太低则胶水不容易转移到材料上,通常是使主剂和固化剂按规定比例混合,加溶剂稀释至混合后胶粘剂的工作固含量为30%左右。

④反应速度较快、熟化时间短(塑塑复合产品48小时以内,铝塑复合产品72小时以内)。

复合工艺参数的设定直接影响到产品的复合强度,也是控制高温蒸煮袋不破袋的很重要的一环,如胶粘剂的涂布量、张力及温度的设定、熟化条件等等。

⑤涂布量少、黏结强度高、热封强度高、耐温性好。

4.4.1胶粘剂涂布量

⑥稀释黏度较低,可高固态作业,且涂布性良好。

涂布量对复合强度非常重要,涂布量太少会达不到复合强度的要求,而且会产生小气泡,影响产品的外观;涂布量太高则不仅不能增加复合强度,而且会下降,同时产品的透明度也差,容易起皱,使产品的成本增加,所以必须严格控制好涂布量。
涂布量的控制是通过涂胶网版网点深浅来控制的,同一浓度的同种胶水配比网版网点越深则上胶量越大。
一般来说如果胶粘剂工作固含量为30%,则140线的网版涂胶量为1.5~1.8g/m2,120线网版涂胶量1.8~2.5g/m2,90线网版涂胶量3.5~4.5/m2。
同时涂胶量还与胶粘剂的浓度、刮刀的角度、胶压辊的硬度与压力、机器的速度有关;其它条件相同的情况下,浓度越大,上胶量越大;刮刀越平,软刀片伸出越长,上胶量越大;机速慢,上胶量要稍大;胶压辊硬度越小,压力越大,上胶量也越大,通常复合的胶压辊的硬度为70度。
涂胶量与复合强度的关系如下表1所示。

⑦应用范围广,适用于各种薄膜。

由表1可见从成本控制及质量保障方面来说涂布量采用4.5g/m2最为合适。

⑧具有良好的耐抗性(耐热、耐冻,耐酸、碱盐、油、辣等)。

4.4.2机器烘箱温度及张力

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由于塑料材料都有一定的耐热性,如果烘箱温度及张力太大,就会造成材料如RCPP的拉伸,冷却后收缩,再经过高温蒸煮加热后又冷却,这样就很容易使材料在膨胀收缩中发生离层最终导致破袋。
因此烘箱的温度通常都在40~90℃之间,温度太低会造成溶剂残留超标,国家标准是不超10mg/m2,欧美、日本要求更高不超过5mg/m2,而且溶剂残留太高会在熟化或蒸煮时爆发出来,破坏胶粘剂层,也会导致破袋的产生。
特别需要注意的是烘箱温度通常是三段温区控制,温度是由低到高设置,如果第一段设置太高会造成胶水表面局部高温结皮,内部溶剂无法干燥,最终导致离层。

由于复合是蒸煮袋生产的关键工序,复合设备的状态又直接影响蒸煮袋的质量。因此在生产蒸煮袋之前应对复合机进行仔细保养。

表中数据是装入10%的食盐水后排气封口,在121℃蒸煮30min冷却后测得,经济日报度数据为PET/AL/NY/RCPP中的NY/AL层。
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①擦净所有导辊,保证不发粘、无杂物、表面光洁。导辊轴承状态良好,转动灵活。

熟化也叫固化,是将复合材料放置在40~60℃的一个恒温室内维持一段时间,通常在24~72hr。
其目的是让双组份聚氨酯胶粘剂的主剂与固化剂产生化学反应,便分子量成倍的增加,生成网状交联结构,从而达到更高的复合强度、更好的耐热性和抗介质性。
当温度提高时,反应的速度就会加快,固化时间缩短复合强度效果也较好,但是温度一定得在材料的承受范围内增加,否则会使材料变形、收缩等。
所以固化温度大多数都在40~60℃范围内。

②网线辊必须彻底清洁,保证上胶量。

制袋工艺中影响包装袋的热封强度即密封性的有3个因素:热封刀的温度、压力和机速。
表2为PET12/AL7/NY15/CPP70结构的制袋工艺参数和测试数据。
由下表可见:热封强度必须达到65N/15mm,机速越高,热封温度、压力设置要越高;温度太低,压力太低,热封强度达不到;温度太高,压力太高,会使热封部位出现裂纹,同样影响热封强度,使密封性下降,导致蒸煮时破袋。

③复合压辊和上胶辊必须无任何缺陷、无任何杂质。

影响高温蒸煮袋蒸煮时破袋的因素很多,涉及到原材料、油墨、胶水、复合及制袋工艺参数等方面,其中每一道工序都必须严格把关,只要有一点控制不好,就会功亏一篑。
通过在生产第一线的长期观察了解,以及取样测试,对实验和工艺参数的统计和分析,得出以下结论及解决方案。

④冷却辊光洁、灵活。

a、尽量使用由固定供应商提供的原材料,利于把握原材料的加工特性,要对原材料按技术条件进行检验。

⑤进排风无任何堵塞。

b、原材料结构要视内容物酸碱性、重量、对光、氧的敏感性等特征来龙去脉决定。
无AL的结构,可视内容物,成本低,但遮光及阻氧的性能不如有AL的结构;如果是酸碱性内容物:采用含AL结构的包装一定在AL及热封层RCPP之间加复一层NY以增加抗酸碱渗透性,同时如果内容物是液体蒸煮杀菌,杀菌装置必须有反压装置。

⑥烘道清洁,无灰尘杂质落下。

c、油墨必须采用高温蒸煮油墨,且须与所采用的高温蒸煮胶具有很好的亲和性。

⑦上胶系统彻底清理,更换滤网,胶水桶清洗干净。

d、胶水采用耐高温蒸煮的双组份聚氨酯胶。
胶水的主剂与固化剂配比、工作固含量及涂布量一定要进行实验测试,找出最佳数据,而不能只为减少成本使用低工作固含量及涂布量。

3、复合工艺参数

e、复合及制袋工艺参数、熟化条件一定要根据材料结构,胶粘剂的具体情况设置,要进行数据积累,并进行统计分析,不能一概而论。

上胶量:4~5g/㎡

f、复合强度必须达到7.0N/15mm以上;热封强度必须达到65N/15mm以上。
除以上分析的主要因素外,还有溶剂的纯度,车间的温度、湿度,复合机的第二放卷预热辊温度,热合辊的温度、压力等等都对蒸煮袋的性能产生影响。

复合压力:2.5~4kg/cm2

江苏申凯包装高新技术股份有限公司成立于2002年,公司注册资本8000万RMB,天交所上市企业,,股权代码000057,高新技术企业,公司总投资超过2.1亿RMB,拥有20000余平方米普包厂区;拥有13000平方米的药包厂区,11000平方米的办公面积。
公司拥有二位行业顶尖研发博士,每年新增超过100多个专利,专业生产食品包装膜、化工包装膜、电子监管码防伪包装等各类彩印复合包装膜。
现位于无锡新区硕放中通路99号,毗邻上海车程2小时内。

复合温度:70~80℃

网线辊:80~100lpi

干燥温度:50~60℃,60~70℃,70~80℃

胶液工作浓度:25%~35%,一般使用30%的浓度。

复合张力:以PET/AL/PA/CPP为例,见下表2。

4、熟化

熟化根据粘合剂的特性而定,温度一般在50~60℃,时间至少72h,建议熟化时间严格按照粘合剂的厂商要求,一定要保证充分熟化。有些粘合剂要求复合第一遍先熟化6~12h再复合,要引起注意。

四、制袋工艺

制袋内层CPP树脂的熔合过程,封口质量是蒸煮袋的重要指标之一,制袋应控制以下几点:

1、设备保养,热封压力无缺陷、光洁。烫刀温度均匀、高温布干净平整、冷却刀冷却水通畅。烫刀的内侧边缘适当磨削一点。

2、合理调整温度、压力及制袋速度,热封温度不能一概而论,一般在180~230℃之间,与复合膜的层数、厚度、烫刀的压烫次数等相关联。

3、不时检查封口的状态,避免压力过大以及封口皱褶、气泡的出现。

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