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高温蒸煮袋破袋原因探析

文章作者:包装材料 上传时间:2019-12-26

以下内容来自华印软包装微信公众订阅号:rb3602000

图片 1蒸煮袋在蒸煮之后脱层,到底是怎么回事?下面就带大家一起了解一下蒸煮袋脱层的原因和解决办法。
1、油墨或胶水的耐热性不好造成粘结强度不够蒸煮袋的油墨和胶水一般采用聚氨酯树脂制造,其耐热性能主要表现在聚氨酯树脂的耐湿性能决定。
因为聚氨酯树脂本身的酯键、氨酯键等基团有较强的极性,湿热条件下容易受到湿气的进攻而发生水解,聚氨酯树脂与基材表面形成的氢键易受到湿热而破坏,从而使粘结强度降低。
油墨和胶水的厂家应该通过改变聚氨酯树脂的化学结构以及采用添加剂来提高蒸煮油墨在经过高温蒸煮后的附着强度。
2、油墨或胶水使用与操作存在问题在使用以及操作中如果不当,也会造成脱层情况产生。
首先是固化剂用量不符合要求,用纱,固化剂与树脂交联程度不够,粘着强度会降低。
用量过多,过度交联,影响高分子结晶,内应力增加造成墨层过分收缩,引起脱层。
其次,熟化时间没有达到要求。
时间短交联不充分,墨层耐温、耐水解性能降低。
第三,油墨或者胶水活性不够,则用来连接基材的基团数量少,造成附着力不强。

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  1. 油墨胶水及薄膜的配伍性不符

[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。

蒸煮袋蒸煮后里层的原因主要有四个,基材原因,油墨和胶水原因,油墨、胶水、基材配伍性不符原因,熟化时间和上胶量控制原因。

根据粘结理论,胶黏剂与被粘物表面张力相等且极性相同,界面张力最小,粘结强度最高。
因此,油墨、胶水固化成膜后的表面以及薄膜表面的状况可能由于不同的厂家产品差异而产生不同的界面张力。

关键词:高温蒸煮袋;破袋;软塑包装

1、蒸煮袋常用的基材有PET、NY、AI、RCPP等,这些基材电晕处理的效果直接影响着蒸煮袋的复合强度;

  1. 胶水类型选择

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。

2、在高温蒸煮过程中,基材会发生不同程度的收缩,如果基材电晕处理达不到预期效果,复合强度低,复合袋层间就没有足够的力去阻碍基材收缩,造成高温蒸煮后袋子有比较严重的离层现象。
一般情况下,蒸煮袋所用的PET、NY的表面张力要达到50mN/m,RCPP要达到40~42mN/m;

最终用途的包装有不同形态与内容物,其中含有酸、辣、咸、油等就要选择抗介质型的胶水,不能用普通型胶水。
否则蒸煮在80%以上便会分层。
所以还要根据复合膜的结构和用途来选用胶水类型。
5、薄膜处理不佳薄膜表面处理达不到要求或者根本未处理,靛会造成蒸煮袋蒸煮后脱层。
其次是薄膜内的某些添加剂在高温时游离到表面,也会造成附着力下降。
比如开口剂、抗静电剂、爽滑剂。

1、高温蒸煮袋的生产工艺流程

3、基材内的某些添加剂在高温时加快游离到表面,可能造成附着力的下降。
如塑料薄膜中添加的开口剂、爽滑剂、抗静电剂等。

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:

原因二:蒸煮类油墨、胶水

原料准备——印刷——复合——熟化——分切——制袋

1、蒸煮袋用的油墨或胶水一般为双组份聚氨酯树脂类型的,油墨或胶水的耐热性主要取决于聚氨酯树脂的耐热性,高温提供了油墨胶水的反应特性,如果油墨、胶水的耐温性不够,则在高温下发生水解造成复合强度下降;

2、高温蒸煮包装袋的质量特性

2、就聚氨酯树脂体系特性而言,树脂中的氨基、酯基有极强的极性,在湿热条件下易受到湿气的进攻发生水解,聚氨酯树脂与基材表面的氨键易受到破坏,从而使粘结强度降低,甚至会出现胶黏层脱落。
目前,蒸煮袋所用的油墨、胶水都是经过树脂改性或采用添加剂来提高油墨、胶水的附着力和耐热性的。

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。

原因三:油墨、胶水、基材配伍性不符

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。

复合包装袋的制作是各种材料各种性能叠加的过程,因而需要基材、油墨、胶水等具有良好的配伍性。
根据黏结理论可以知道,当胶黏剂与被黏物表面张力相等且极性相同时,界面张力最小,黏附强度最高。
因此,油墨、胶水固化成膜后的表面以及基材表面的状况就可能随不同厂家的产品而异,各种表面的基团能否很好地发生吸引形成分子间力或者发生化学反应形成化学键,决定了各种表面是否具有良好的附着力,因而,在制作蒸煮袋时要充分考虑油墨、胶水的树脂类型,避免因为油墨、胶水、基材的不兼容造成蒸煮袋整体性能的不良。

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。

原因四:熟化时间和上胶量的控制

3、常用高温蒸煮包装袋材料质量特性

1、一般蒸煮袋的上胶量都需要达到4g/㎡以上;

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。

2、熟化时间是影响复合强度的又一重要因素,蒸煮袋的熟化时间一般都要达到72h以上,有时虽然达不到这个时间,剥开袋子后胶黏层也干燥完毕,似乎熟化已经完全,但是在实际高温处理过程中,由于其内部仍存在残留应力,还是会与固化时间足够的产品在耐热、耐湿性能方面相差甚远,且在后续制袋过程中,容易产生受热隔离层现象。

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。

因而,在高温蒸煮袋的生产过程中不能盲目求快,应以蒸煮袋的质量为重,严格按照工艺要求生产。

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。

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。
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现位于无锡新区硕放中通路99号,毗邻上海车程2小时内。

4.影响高温蒸煮时破袋的因素

文章转自

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。

4.1.2原材料包装结构

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。

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。

4.3胶粘剂及胶水浓度

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。

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。

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。

4.4.1胶粘剂涂布量

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。

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。

4.4.2机器烘箱温度及张力

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。

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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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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。
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