高溫蒸煮袋破袋原(yuán)因探析
[摘要]著重分析了目(mù)前普遍(biàn)存在(zài)的高(gāo)溫蒸煮袋破袋的原因,重點探(tàn)討了原材料、膠粘劑、複合工藝參數、製袋工藝參(cān)數的影響,提出一些控製破袋(dài)不良現象出現(xiàn)的建議方法,為(wéi)提高(gāo)產品質量,對生產工藝的(de)改(gǎi)進提供參考。
關鍵詞:高溫蒸煮袋;破袋;軟塑(sù)包(bāo)裝
高(gāo) 溫蒸煮袋又叫軟罐頭,用於食(shí)品包裝並能承受高(gāo)溫蒸煮、加熱、殺菌的複合(hé)薄膜袋。由於它在(zài)抽真空的條件下充填或灌裝食品(pǐn)後進行(háng)高溫蒸(zhēng)煮殺菌(jun1),殺菌後的食品可 以在(zài)常溫下長期保(bǎo)存。食用時,既可冷食又可熱食(shí),能在3分鍾以內加熱食用,使用方便,且廢棄物容易(yì)處(chù)理,空間占據小,因此很受人們的歡迎(yíng)。但容易破(pò)袋,特 別是灌裝果汁之類的酸性(xìng)液(yè)體進行高溫(wēn)蒸煮殺菌時,破袋的情況屢有發生,是各廠家最為棘手的問題。通過對高溫(wēn)蒸(zhēng)煮袋(dài)破(pò)袋原因進行調查、實驗、分析,提出了一 些解決問題(tí)的辦法。
1、高溫蒸煮袋的生產(chǎn)工藝流程
軟塑包裝多采用凹版印刷和幹式複合,以下僅就此工藝(yì)進行分析說明。其生產工藝流程為:
原料準(zhǔn)備——印刷——複合——熟化——分切(qiē)——製袋
2、高(gāo)溫(wēn)蒸煮包裝袋的質量特性
a、 有良(liáng)好的耐熱性,耐蒸煮(zhǔ)性,蒸煮(zhǔ)後尺寸(cùn)穩定,對強度的影響小,根據蒸煮袋的殺菌(jun1)溫度,可分為高溫蒸煮袋(殺菌(jun1)條件:135℃,半小時),低溫蒸煮袋(殺菌 條件:100℃,半小時),超高溫蒸煮(zhǔ)袋(殺菌條件:145℃,幾秒(miǎo)鍾(zhōng)至(zhì)幾分鍾(zhōng))。同時耐寒(hán)性好,熱封性要好,熱(rè)封強度要(yào)高,熱封的尺(chǐ)寸穩(wěn)定性好,不會因 熱封(fēng)而收縮,即便汙染,仍有良(liáng)好的熱封(fēng)強度。
b、蒸煮袋的填充性能要好,袋子的(de)開口性好,有良好的機械加工性能,耐衝擊性(xìng)要好,耐針孔性要好。
c、要有(yǒu)良好的防濕阻氣性能,要有良好的衛生(shēng)性(xìng),耐油脂性,無臭(chòu)味。價格要合理,外表要美觀。
3、常用高溫蒸煮包裝袋(dài)材料質(zhì)量特性
a、 內(nèi)層材料:PE使用溫度(dù)最高110℃;特殊PE使用溫度(dù)最高120℃;RCPP使用溫度最高125℃,有較(jiào)好(hǎo)的挺度;特殊CPP使用溫度最高145℃,都 有較好的熱封性。但也都各有其不足,如PE在120℃時有一定的臭味,流延聚乙烯CPE抗衝擊強度不好熱合溫度較高(gāo),綜合而言一般都采用它作為內封材料。
b、中層材料:AL阻隔性好(hǎo),不(bú)透(tòu)光,耐高溫;NY薄膜(mó)阻隔性好,耐高(gāo)溫,機械性能好,耐針孔性好:PET薄膜阻隔性好,耐(nài)高溫。
c、外層材料:PET薄膜有較好的機械(xiè)性,加工性,內層(céng)材料(liào)保護性,耐(nài)水煮性。由於高溫蒸煮袋使用的材(cái)料質量特性(xìng)直接影響袋成品的質量,對原材料的檢驗就顯得十分重要,實際生產過程中(zhōng)出現(xiàn)的問題也證明了這一點。
4.影響高溫蒸煮時破袋的因素
4.1原材料的影響
4.1.1表麵張力
任 何一種物料的(de)表麵都會(huì)受到一種(zhǒng)迫使物料減少表(biǎo)麵麵(miàn)積的力,這種力就是表麵張力,要使油墨及膠水有好的附著力,必須使物(wù)料的表麵張力等(děng)於甚(shèn)至大於油墨及膠水 的表麵張力,因此物(wù)料表麵張力直接(jiē)影(yǐng)響到油墨及膠水在物料上的附著牢度。塑料薄膜成型後表麵張力值不足以便油墨及膠水牢固地附著在薄膜(mó)上,特別是對一些非 極性材料,如:PE、PP料(liào),必須經過一(yī)定的表麵預處理來增(zēng)大材料的表(biǎo)麵張力,表麵預處理的方法有很多,但是適(shì)用於工業(yè)化生產並應(yīng)用最廣的還是電暈處(chù)理(lǐ)。
4.1.2原材料包裝結構
高 溫蒸煮(zhǔ)袋表層材(cái)料在蒸煮後的熱穩定性非(fēi)常重要,特別是蒸煮冷卻後尺寸的穩定性,否則容(róng)易出現蒸煮冷卻收縮(suō)後離層剝離,導致破(pò)袋的現象。對於耐熱表(biǎo)層材料 PET是最佳防尺寸變化(huà)的表層材料,其熱收縮(suō)率隻有1%~1.5%,而NY作為表層材料時溫度不(bú)能超過120℃,否則容易劣化收縮,其熱收縮率將達到5% 以上。因此高溫蒸煮袋中材料結構選擇:一般選PET為表層材料;RCPP為蒸煮級(jí)CPP,作為內層熱封(fēng)材料;而NY和AL的選擇與排列則需根據內(nèi)容(róng)物來決 定。
4.2油墨
對於高溫蒸煮袋印刷所使用的油墨必須(xū)是耐高溫的,否則會出現包裝袋從油墨層剝離的現象。通常采用聚(jù)異氰酸酯類樹脂和適量的(de)含活潑氫的固化劑為連接料的油墨,如DIC或(huò)東洋的蒸煮油墨(mò),不會出現網點擴散(sàn)、油墨層剝離現象同時不會有重金屬的遷移發生。
4.3膠粘劑及膠水濃度
高溫蒸煮包裝(zhuāng)基本都是采用幹(gàn)式複合,在複合中一般采用由主劑和固化劑二個組分構成(chéng)的聚氨酯膠粘劑。為了耐高溫蒸煮,通常為高固(gù)含量的脂肪族雙組份聚氨酯膠。如果要(yào)得到更高的耐水耐熱性,可以在膠粘劑中添加約1%的偶聯劑。
膠水濃度太高容(róng)易堵塞塗膠網版的網點(diǎn),使上膠(jiāo)量越來越低;膠水濃度太低則膠水不容易轉移到材料上,通常是使主劑和固化劑按(àn)規定比例混合(hé),加溶劑稀釋至混合後膠粘(zhān)劑的工作(zuò)固含量為30%左右。
4.4複合工藝參數
複合工藝參數的設定直接(jiē)影響到產品的複合強度,也是控製高溫蒸(zhēng)煮袋(dài)不破袋的很重要的一環,如膠粘劑的塗布量、張力及溫度的設定、熟化條件(jiàn)等等。
4.4.1膠粘劑塗布量
塗 布量對複合強度非常重要,塗布量(liàng)太少會達不到複合強度的要求,而且會產生小氣泡(pào),影響產品(pǐn)的(de)外觀;塗布量太高則(zé)不僅不能(néng)增加複合強度,而且會下降,同時產 品(pǐn)的透明度也差,容易起皺,使產品的成(chéng)本增加,所(suǒ)以必須嚴格控製好塗布量。塗布量的控製是通過(guò)塗膠網版網點深淺來控製(zhì)的,同一濃度的同種膠水(shuǐ)配比網版網(wǎng)點 越深則上膠量(liàng)越大。一般來說如果膠粘劑工作固含量(liàng)為30%,則140線的網版塗膠量(幹基)為1.5~1.8g/m2,120線網版塗膠量1.8~2.5g/m2,90線網(wǎng)版塗膠量3.5~4.5/m2。 同時塗膠量還與膠粘劑的濃度、刮刀的角度、膠壓輥的硬度與壓(yā)力、機器的(de)速度有(yǒu)關;其它條件相同的情況下,濃度越大,上膠量越大;刮刀越平,軟刀片伸出越 長,上膠量越大;機速慢,上膠量要稍大;膠壓(yā)輥硬度越小,壓力(lì)越大,上膠量也越大,通常複合的膠壓輥的硬度為70度。塗膠量與複合強度的關係(xì)如下表1所 示。
由表1可見從成本控製及質量保障方麵來(lái)說(shuō)塗布量采用4.5g/ m2最為合(hé)適。
4.4.2機器烘箱溫度及張力
由 於塑料材料都有一定(dìng)的耐(nài)熱性,如果烘箱溫(wēn)度(dù)及(jí)張力太大(dà),就(jiù)會造成材料如RCPP的拉伸,冷卻後收縮,再經過高溫蒸煮加熱後又冷卻,這樣(yàng)就很容易使材料在膨(péng) 脹(zhàng)收縮中發(fā)生離層最終導致破袋(dài)。因此烘箱的溫度通常(cháng)都在(zài)40~90 ℃之間,溫度太(tài)低會造成溶劑(jì)殘留超標,國家標準是不超10mg/m2,歐美、日本要求(qiú)更高不超(chāo)過5mg/m2,而(ér)且溶劑殘留太高會(huì)在熟化或(huò)蒸煮時(shí)爆發出來,破壞膠粘劑層,也會導致破袋(dài)的(de)產生。特別需要注意的是烘(hōng)箱(xiāng)溫(wēn)度(dù)通常是三段溫區控製,溫度是由低(dī)到高設置,如果(guǒ)第一段設置(zhì)太高會造成膠水表麵局(jú)部高溫結(jié)皮,內部溶劑無法幹燥,最終導(dǎo)致離層(céng)。
表中數(shù)據是裝入10%的食(shí)鹽水後排(pái)氣封口(kǒu),在121℃蒸煮30min冷卻後測得,經(jīng)濟日報度數據為PET/AL/NY/RCPP中的NY/AL層。
4.4.3熟化條件
熟 化也叫固(gù)化,是將複合材料放置在40~60℃的一個恒溫室內維持一段時間,通常在24~72hr。其目(mù)的是讓(ràng)雙組份聚氨酯膠粘劑的主劑與固(gù)化劑(jì)產生化學反 應,便分子(zǐ)量成倍(bèi)的增加,生(shēng)成網狀交聯結構,從而達到更高的複合強度、更好的耐熱性和抗介質性。當溫度提高時,反應的速度就(jiù)會加快,固化時(shí)間縮短複(fù)合強度(dù) 效果也較好,但是溫度一定得在材料的承受範圍內增加,否則會使材料變形、收縮等。所以固化溫度大多數都在40~60℃範圍內。
4.5製袋工藝參數
製 袋(dài)工藝中影響包裝袋(dài)的熱封強度即密封性的有3個因素(sù):熱封刀的溫(wēn)度(dù)、壓力和機速。表2為PET12/AL7/NY15/CPP70結構的製袋工(gōng)藝參數和測 試(shì)數據。由下表可見:熱封強度必須達到65N/15mm,機速(sù)越高,熱封溫度、壓力設置要越高;溫度太低,壓力(lì)太低,熱封強度達(dá)不到;溫度太高,壓(yā)力太 高,會使熱封部位出現裂紋,同樣影響熱封強度,使密封性下降(jiàng),導致蒸煮時(shí)破袋。
5、結束語
影響高(gāo)溫蒸煮袋(dài)蒸(zhēng)煮時破袋的因素很(hěn)多,涉及到原材料、油(yóu)墨、膠水、複合及製袋工藝參數等方麵,其(qí)中每一道工(gōng)序都(dōu)必須(xū)嚴格(gé)把關,隻要有一點控製(zhì)不好,就會功虧一簣。通過在生產第一線的長期(qī)觀察了解,以及取樣測試,對實驗和工藝參數的統計和分析,得出以(yǐ)下結論及解決方(fāng)案。
a、盡量使用由固定供應商(shāng)提供的原材料,利於把握原材料(liào)的加(jiā)工特(tè)性,要對原材料按技術(shù)條件進(jìn)行檢驗。
b、 原材料結構要視內容物酸(suān)堿性、重量、對光、氧的敏感性等(děng)特(tè)征來龍去脈決(jué)定。無(wú)AL的結構,可視(shì)內容物,成(chéng)本低,但遮光及(jí)阻氧的性能不如有AL的結構;如果 是酸(suān)堿性內容物:采用含AL結構的(de)包裝一定在AL及熱封層RCPP之(zhī)間加複一層NY以增加抗酸堿(jiǎn)滲透性(xìng),同(tóng)時如果內容物是液體蒸煮(zhǔ)殺菌,殺菌裝置必(bì)須有反 壓裝(zhuāng)置。
c、油墨必須采用高溫蒸煮油墨,且須與所(suǒ)采用的高(gāo)溫蒸(zhēng)煮膠具有很好的親和性。
d、膠水采(cǎi)用耐高溫蒸(zhēng)煮的雙組份聚氨(ān)酯膠。膠水(shuǐ)的主劑與固化劑(jì)配比、工(gōng)作固含量及塗布量一定要進行實(shí)驗測試,找出最佳數據,而不能(néng)隻為減少成本使用低工作固含量及塗布量。
e、複合及製袋工藝參數、熟化條件(jiàn)一定要根據材料結構,膠粘(zhān)劑的具體情況設置(zhì),要進行數據積累,並進行統計分析,不能一概而論。
f、複合強度必須達到7.0N/15mm以上;熱封強度必須達到65N/15mm以上。除以(yǐ)上(shàng)分析的主要因素外(wài),還有溶劑(jì)的純度,車間的溫度、濕度,複合機的第二放卷(juàn)預熱輥溫度(dù),熱合輥的溫度、壓(yā)力等等都對(duì)蒸煮袋的性能產生影響。
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