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干式復(fù)合奶粉包裝膜加工的關(guān)鍵問題
【摘要】本文對干式復(fù)合奶粉包裝膜工藝中的PE膜選擇、復(fù)合強(qiáng)度和異味控制等問題進(jìn)行了簡要介紹和分析。
關(guān)鍵詞：包裝膜 三層共擠 復(fù)合強(qiáng)度 異味
一、前言
近 年來，隨著人民生活水平的日益提高及世界著名食品公司不斷進(jìn)入中國市場，我國奶制品行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展勢頭，其中高質(zhì)量、高營養(yǎng)的奶粉消耗量與日俱增。 與此相適應(yīng)，有著替代鐵罐趨勢的干式復(fù)合奶粉軟塑包裝逐漸擁有越來越高的市場占有率。本文針對當(dāng)前市場奶粉軟塑復(fù)合包裝的幾個常見的問題進(jìn)行簡要介紹和分 析。
二、工藝路線
(一)材質(zhì)設(shè)計(jì)：PET12μm//AL7μm //PE70μm。
在本結(jié)構(gòu)中，PET屬于受力層，具有較高的拉伸強(qiáng)度，同時其優(yōu)良的透明性可以充分展現(xiàn)印刷的精美。AL箔則是光、氧氣和水的阻隔層，對于奶粉的保質(zhì)保香起著關(guān)鍵作用。內(nèi)層PE膜屬熱封層和與奶粉直接接觸的材料。
(二)工藝流程：PET印刷——與AL光亮面復(fù)合(一遍復(fù)合) ——與PE膜復(fù)合(二遍復(fù)合)——熟化——分切——出廠
三、幾個關(guān)鍵問題
(一)PE膜的選擇
高速自動包裝機(jī)的普遍使用，對奶粉包裝膜提出了更高的要求，尤其是PE膜的熱封性能、耐污染性能和摩擦系數(shù)(C.O.F)。采用三層共擠技術(shù)，對不同擠出層進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，可達(dá)到既保證產(chǎn)品的性能要求，又可有效地控制成本的目的。可設(shè)計(jì)如下配比：
需要特別指出的是，茂金屬聚乙烯(mPE)經(jīng)過近10年的生產(chǎn)應(yīng)用和EXXON、DOW等公司的研究與開發(fā)，得到了巨大發(fā)展。茂金屬聚乙烯(mPE)相對分子質(zhì)量分布比較窄，其重均相對分子質(zhì)量(MW)和數(shù)均相對分子質(zhì)量(MS)之比為2，遠(yuǎn)低于一般PE的3-5，有著優(yōu)異的低溫?zé)岱庑阅芎洼^高的熱封強(qiáng)度。DOW公司還利用INSTTE技術(shù)在mPE中引入了長支鏈結(jié)構(gòu)，較大改善了加工性能，從而使其在高檔軟塑包裝產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，上表中的PE設(shè)計(jì)即可滿足用戶的要求。
(二)復(fù)合強(qiáng)度
在PET12μm//AL7μm//PE70μm結(jié)構(gòu)中，各層的剝離力大小直接影響著復(fù)合膜的封口強(qiáng)度，如前所述，采用上述PE膜后，只要保證PE膜的電暈強(qiáng)度在38-40dyn/cm之間，上膠量在2.5-3.5g/m2，熟化溫度45-50℃，熟化時間48小時，就可保證AL層與PE之間的復(fù)合強(qiáng)度沒有問題。但PET與AL之間的復(fù)合強(qiáng)度是個薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)證明，在正常工藝條件下，如果PET電暈強(qiáng)度只有45dyn/cm，則油墨層會轉(zhuǎn)移至AL面，剝離力極低。為此，提高PET電暈強(qiáng)度至50dyn/cm，就可避免出現(xiàn)油墨風(fēng)象，測試結(jié)果為不可剝離(PET撕裂)。另外，粘合劑層的狀態(tài)也不容忽視。粘合劑中的固化劑多為聚多異氰酸酯，其活性基團(tuán)—NCO會與—OH、--OOOH、--NH2、--RNH等基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，從而影響粘合劑固化效果。所以，必須嚴(yán)格控制乙酯溶劑中的水分含量以及容器的清潔，防止含有上述活性基團(tuán)的物質(zhì)的不良影響。
(三)異味
奶粉產(chǎn)品對包裝材料的異味是非常敏感的，嚴(yán)重的外來氣味會使奶粉的風(fēng)味發(fā)生改變，甚至危害消費(fèi)者的健康。復(fù)合膜異味主要有兩個來源：一是殘留溶劑，一是PE樹脂。下面分別對這兩個問題進(jìn)行闡述。
1、殘留溶劑的控制
殘留溶劑來自印刷和復(fù)合兩個工序。目前，凹版印刷基本上使用苯類油墨，溶劑為甲苯、乙酯和丁酮。我們在實(shí)踐中，從以下幾個方面控制，效果較好。
1)由于丁酮?dú)馕遁^重，可要求油墨供應(yīng)商禁用。
2)減少慢干溶劑的加入。環(huán)境溫度越高，溶劑揮發(fā)速度越快，為了防止堵版，常加入二甲苯、異丙醇等揮發(fā)速度較慢的溶劑。在生產(chǎn)車間安置空調(diào)，控制環(huán)境溫度在20--30℃之間，基本上不再需要加入這類溶劑。
3)合理設(shè)置干燥箱溫度和排風(fēng)量。層次版設(shè)定在55--60℃，大面積滿版印刷設(shè)定在70--85℃。進(jìn)風(fēng)壓和排風(fēng)壓并非越大越好(過大會引起墨層劃傷或斷膜)，而是要使兩者達(dá)到平衡。一般進(jìn)風(fēng)壓和排風(fēng)壓設(shè)在80—90mmHg.
4)由于滿版油墨常在最后一個機(jī)組印刷，較前面層次版經(jīng)過的干燥箱次數(shù)少，所以在許可的條件下，再空跑1—2個機(jī)組后收卷，可最大限度地減少溶劑殘留。在印刷工序，殘留溶劑總量應(yīng)控制在3mg/m2以下，其中甲苯要低于2mg/m2。
復(fù)合工序一般采用雙組份聚氨酯膠粘劑，溶劑為乙酯。殘留溶劑控制的方法為：
1)在滿足要求的情況下，通過對比試驗(yàn)，選擇對乙酯溶劑釋放性好的膠粘劑，然后確定供應(yīng)商。這一點(diǎn)常常被忽視，應(yīng)引起印刷廠家的注意。
2)控制上膠量。在復(fù)合強(qiáng)度及表現(xiàn)符合要求的前提下，應(yīng)減少上膠量。與增加乙酯來稀釋膠粘劑相比，選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)線輥調(diào)節(jié)上膠量的辦法更有效。
3)三段式干燥：干燥箱入口至出口的溫度設(shè)置60、70、80三段梯度，漸進(jìn)式提高。第一段溫度過高，會使粘合劑表層干燥成膜，從而不利于深層溶劑的釋放。
4)盡可能地提高排風(fēng)量。
5)熟化：這既是膠粘劑固化過程，也是在一定程度上降低殘留溶劑的過程。
6)包裝方式：膜卷包裝可用紙代替通常用的塑料，由于紙的透氣性非常高，會使殘留溶劑在使用之前的運(yùn)輸與貯存過程中得以不斷地釋放。
2、PE樹脂異味
樹脂異味的控制主要從兩個方面考慮。一是加工溫度。溫度過高會使樹脂氧化，產(chǎn)生異味，一般來講，吹塑PE膜異味要比擠出流延膜的異味低得多。二是樹脂中的低分子物如增塑劑、爽滑劑或其它添加劑的析出。在這方面，尋求樹脂供應(yīng)商的支持和建議是必要的。
四、產(chǎn)品主要指標(biāo)
通過前述幾個關(guān)鍵點(diǎn)的控制，包材質(zhì)量完全符合用戶的要求，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
江蘇申凱包裝高新技術(shù)股份有限公司成立于2002年，公司注冊資本8000萬RMB，天交所上市企業(yè),，股權(quán)代碼000057，高新技術(shù)企業(yè)，公司總投資超過2.1億RMB，擁有20000余平方米普包廠區(qū)；擁有13000平方米的藥包廠區(qū)， 11000平方米的辦公面積。公司擁有二位行業(yè)頂尖研發(fā)博士，每年新增超過100多個專利，專業(yè)生產(chǎn)食品包裝膜（袋）、藥用包裝膜（袋）、化工包裝膜（袋）、電子監(jiān)管碼防偽包裝等各類彩印復(fù)合包裝膜（袋）。現(xiàn)位于無錫新區(qū)碩放中通路99號，毗鄰上海車程2小時內(nèi)。
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