彩印软包装材料结构与工艺技术探讨

2017-10-20 10:59:43
水平的提高和旅游业的崛起,各种方便食品“应运而生”。为了改变我国“一等产品,二等包装,三等价格”的被动局面,从20世纪80年代开始,彩印软包装在中华大地上如雨后春笋般地出现。
  所谓软包装是指二层或二层以上的薄膜材料通过一定的方式层合在一起,成为一种新的包装材料。它同时具有构成复合材料的各层薄膜优点,而克服单一材料的缺点,可代替传统的玻璃瓶和金属罐包装,主要用于包装饮料、方便面、榨菜、鱼肉、香肠、调味品、蜜饯、饼干、奶粉、洗衣粉、药品、农药等。笔者从1985年到我省彩印软包装发祥地海宁学习回来,17年来一直从事本专业工作。在担任苍南佳佳复合彩印厂技术厂长和县软包装厂部门经理期间,以奶粉袋为例进行剖析并结合其它产品,试论彩印软包装材料结构与工艺技术要点。
  一、基材选用和结构设计
  众所周知,20世纪80年代我国奶粉包装多采用BOPP20μ/LDPE50μ,其保质期只有半年,为了延长保香、保色、保质、保味期,防止奶粉结块,寻求高阻气、高阻湿的材料就成为奶粉包装的重要开发课题。由于塑料薄膜真空镀铝后可以大大降低水蒸气透过量,如12μm厚的PET薄膜水蒸气透过量为45g/m2·24h,降低100倍左右,真空镀铝膜又具有阻气、隔热、遮光、防红外线等性能,由其制成的复合软包装能保持食品的色、香、味和营养,加上其艳丽夺目的金属光泽,深受消费者欢迎。由于单一材料各有其固有的优缺点,不可能同时具备多功能。高阻性奶粉袋经研究、试验采用三层薄膜复合结构,外层用具有一定强度、透明度好,价格低廉,易于印刷的BOPP薄膜,内层用具有良好热封性能,能耐低温而价廉的CPE膜。关键是中间层高阻隔材料的选择,开始我们选用OPP/AL/PE结构,由于采用塑料薄膜同铝箔复合,其水蒸气透过量大大降低,延长了保存期,加上其华丽的金属光泽,对消费者极具吸引力。然而由于铝箔脆而易断,易腐蚀,加之其水蒸气透过量同厚度成反比。
  为了提高阻隔性能,AL箔必须具有一定的厚度,随着AL箔厚度的增加,金属铝的需要量就增大,同时生产铝箔需要消耗大量电能,其电费约占材料费的50%以上。而真空镀铝PET薄膜,其阻隔性能极好,紫外线和可见光的透过量接近零,使保鲜、保质、保味期延长3倍以上,加上具有美丽的金属光泽,在BOPP薄膜背面印刷后再与其复合,因光线通过塑料薄膜表面增加了反射量,可以产生悦目的光学效果,特别适宜于出口产品包装,可以提高产品的附加值。同时,镀铝膜铝的耗用量仅为铝箔的千分之几,从而达到节能、节约金属材料并降低包装袋的重量,方便运输降低成本的目的。
  二、油墨、粘合剂等辅助材料选择
  (1)油墨:用塑料里印复合油墨,其要求为:A、复合牢度好;B、易干燥,残留成分少;C、再现性好;D、价格适中。
  (2)粘合剂:必须具有粘结力强,与油墨相溶性好,涂布均匀,色泽透明,符合食品卫生要求等特点。为些我们选择黄岩新东方食品级双组份聚氨脂胶粘剂PU180。
  (3)甲苯、二甲苯;作油墨溶剂用。由于焦化二甲苯含有致癌物质,并往往混有炼焦生产中的苯、甲苯、乙苯……等混合物,有时有难闻的焦油臭味,不宜用于生产食品包装作溶剂,故选用石油二甲苯。同样道理,甲苯亦以石油甲苯(炼油厂产)为佳,不用焦化甲苯。
  (4)醋酸乙酯:作为双组份聚氨酯胶粘剂、溶剂用的醋酸乙酯,其纯度必须≥98%,水分和醇的含量要≤02%,否则固化剂异氰酸酯与OH反应,破坏了胶粘剂中的活性基因,从而使粘合剂效率降低,影响复合牢度。
  三、工艺技术要点
  (一)印刷
  1、塑料薄膜及其印刷性能:塑料薄膜品种规格较多,有厚有薄,有宽有窄,各种基材性能也不同。因此在印刷过程中材料的张力变化情况不一样。材料的张力变化对印刷图套印精度有直接的影响。为了使印刷图案套色准确,印刷操作人员必须对薄膜的张力进行适当控制。另外,为了提高印刷牢度,薄膜表面必须经过电晕处理,使其达到38dyn以上。
  2、油墨与溶剂:印刷用的油墨必须杂质少,再现性好,易干燥,残留成分少,且复合强度高。奶粉袋彩印一般用氯化聚丙稀里印油墨。软包装彩印油墨溶剂通常有甲苯、二甲苯、丁酮(甲乙酮)、醋酸乙酯、异丙醇、丁醇等。由于溶剂对树脂的溶解力和挥发性各不相同,故在印刷中,印何种薄膜,使用什么油墨,用何种溶剂稀释,均有规定要求。正确合理地使用溶剂,对提高薄膜印刷质量有密切的关系。油墨和溶剂的掺和比例受气温、印刷速度、油墨型号不同而不同。
  3、干燥:为使印刷上各色油墨的薄膜中的溶剂完全挥发,要使薄膜每印一色后都需经过烘箱。这时应特别注意风量、风速及干燥温度等工艺参数,以防印刷粘连,外观不清,制品臭味等。一般干燥温度为40~80℃。
  4、影响印刷因素
  版辊精度,张力控制,套版技术,薄膜等级,干燥程度。
  (二)复合
  1、干式复合用聚氨酯胶粘剂选择
  (1)干燥食品包装:黄岩新东方PU180
  (2)煮沸用:安吉175和黄岩新东方PU8850
  (3)透明蒸煮袋用:国产蒸煮胶
  (4)铝箔蒸煮用:进口蒸煮胶,如美国莫顿公司585K,日本东洋油墨化学公司AD502、品公司A310,德国汉高公司UK3640/6800。
  2、稀释与涂布
  (1)稀释溶剂为醋酸乙酯。聚氨酯胶粘剂配制顺序为:往主剂中按用量渐渐加入溶剂进行充分搅拌后,加入固化剂搅拌均匀等变成均匀的溶液后再予使用,胶粘剂使用浓度通常为20%~35%(干基含固量),3#粘度杯(察恩杯)18~25s。
  (2)涂布辊一般选用网辊、光辊,所需涂布量随包装用途而定。涂布量不足常会出现质量事故,如复合膜外观及粘合力不良,容易发生脱层,热封、煮沸、蒸煮等各种耐性下降……胶粘剂的最佳涂布量,要考虑到基材结构,印刷面的大小,复合膜的后加工条件以及最终用途。干式复合胶粘剂标准涂布量如表3所示:
  (3)干燥:为使涂上粘合剂的薄膜中的溶剂完成挥发,要使薄膜通过烘箱。这时应特别注意风量、风速及温度等工艺参数,一般干燥温度为50~80℃。
  (4)粘合:干式复合加工用薄膜,须经电晕处理达到38 dyn以上(BOPP、CPP),PET和PE膜,表面张力为42 dyn以上,尼龙膜,即PA或ONY为52dyn以上。复合辊温度为50~80℃。
  (5)熟化:复合加工后,需要将其送入熟化室,促进主剂和固化剂反应的进行,以获得最佳的复合强度。(复合膜置于一定的温度下保存一定的时间,此过程称为熟化)。熟化温度一般为50±5℃,时间1~2天。因粘合剂,复合结构,产品等不同而有所差异。
  (三)制袋
  将复合膜按不同规格要求制成不同型式的袋,如三边封袋、背封袋、中封折边袋、自立(立体)袋、冲洞提手袋等,其工艺参数主要为:温度、压力、速度(时间),根据材料结构和厚度的不同而不同。(项芳相)

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