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牛奶塑料膜包裝印刷工藝分析和探討
隨(suí) 著經濟(jì)的發(fā)展和人們(men)生活水(shuǐ)平的提高,我(wǒ)國的乳品工業(yè)得到了迅(xùn)速發展和(hé)壯大,人們(men)的生活方式和膳食結構也(yě)發生(shēng)了重大(dà)改變,牛奶已成為(wéi)普通百(bǎi)姓餐桌上的必備 品,其中,采用(yòng)塑料薄膜軟包裝的牛奶占據相(xiàng)當大(dà)的比例,這種包裝的牛奶通常(cháng)采用自動灌裝機進行灌裝,首先要對牛奶和包(bāo)裝膜(mó)進行殺菌,之後再將牛奶無菌灌裝 入(rù)塑料包裝袋中。本文就(jiù)對這種牛奶包裝(zhuāng)膜的印刷工藝進行分析和探討。
塑料薄膜
1.薄膜(mó)材料類型
牛奶包裝膜所用的薄膜材料主要為聚乙烯(PE)共擠膜,根據層(céng)數基本(běn)可以分為以下三種:
①簡易牛奶包裝膜,一般為單層膜,它是由各種(zhǒng)聚乙(yǐ)烯(PE)料添(tiān)加一定比例的白色母料,經吹膜設備生(shēng)產而成的。這種牛(niú)奶包裝膜為非阻隔型結構,采用巴氏殺菌法(85℃/30min)進行熱灌裝,保質期較短,隻(zhī)有3天左右。
②三層結構(gòu)的黑白共擠包(bāo)裝(zhuāng)膜,熱封內層中所添加的黑色母料起到阻擋光線的作用。這種包裝膜采用超高溫瞬時殺菌(UItra High Temperature Sterilization,簡(jiǎn)稱UHT)和雙氧水(H2O2)殺菌法,常溫下保質期可達到30天左右。
③五層結構的黑白共擠包裝膜,吹膜時增加了中(zhōng)間阻隔層(由EVA、evals等高(gāo)阻隔性樹脂組成(chéng)),因此,這種包裝膜屬於高(gāo)阻隔性無菌包裝膜,有較長的保質期,常溫下可保存90天左(zuǒ)右。
2.薄(báo)膜性能要求
需要特別指出的(de)是,為了適應高速自動灌裝機的灌裝要求,牛奶包裝用聚乙烯薄膜必須(xū)滿足以下幾方麵的性能要求:
①良好的(de)爽滑性
薄 膜的內外表麵應當具有良好的爽滑性,確保其在高速自動灌(guàn)裝機上能夠順利地進行灌(guàn)裝,因此,薄膜表麵的動靜摩擦係數應(yīng)當比較(jiào)低(dī),一(yī)般要求在0.2~0.4之 間。薄膜的爽滑性主要是通過添加爽滑劑來實現(xiàn)的(de),在薄膜成型後,爽滑劑從薄膜內遷移到表麵,聚積成均勻的薄層,能夠顯著地降低薄膜(mó)的摩擦係(xì)數,使薄膜具有 良好的爽滑效果。爽滑劑通常是油酸酰胺或芥酸(suān)酰胺,它(tā)與高分子的聚乙烯隻是一種機械混(hún)合,不能很好地相(xiàng)容,分子熱運動使其逐(zhú)漸向低自由(yóu)能的(de)界麵遷移(yí),形成 一層弱界麵(miàn)層,因此,如果爽滑(huá)劑含量過高的話,就會 影響到薄膜的印刷(shuā)適性,這(zhè)對印刷是極為(wéi)不(bú)利的。
②較強的拉伸強度
由於在灌裝(zhuāng)過程中塑料薄膜要受到來自(zì)自動灌裝(zhuāng)機的機械拉力的作用,因此,要求(qiú)薄膜必須具有足夠的拉伸強(qiáng)度,防止在自動灌裝機拉力的作用下而被拉斷。在吹膜過程(chéng)中選用熔融指數(MI)較低的LDPE或者HDPE粒(lì)子(zǐ),對於提高聚乙烯薄膜的拉(lā)伸強度十分(fèn)有利。
③表麵潤濕張力值要符合要求
為 了使印刷油墨能夠在聚(jù)乙烯塑料薄膜(mó)表麵順利鋪展、潤濕和附(fù)著,要求薄膜的(de)表麵張力應當達到一定(dìng)的標準,否則就會(huì)影響油墨在其表麵的附著力和(hé)牢固度,從而影 響印刷品質量。一般要求聚乙烯薄膜的表(biǎo)麵張力最好達到(dào)38達因以上,如果能夠達到40達因以上更佳。由於(yú)聚(jù)乙烯屬於典型的非極性高分子材料,分子(zǐ)結構中不 含極性基團,且結晶度高,表麵自由能低,惰(duò)性(xìng)較強,結晶度高,化學性能穩定,因(yīn)此,該薄膜材料(liào)的印(yìn)刷適性(xìng)較差,對油墨的附(fù)著力不(bú)理想。此外,薄膜中的助劑 (爽滑劑、增塑劑等)不斷地向表麵遷(qiān)移析(xī)出,形成弱表麵層,也(yě)會影響印刷油墨的(de)印刷牢度,因此,在印刷之(zhī)前一般都要對(duì)塑(sù)料薄膜進行表麵(miàn)處理,改變薄膜表麵 化學(xué)結構,提高薄膜的表麵張力,從而達到提高和改善(shàn)聚乙烯薄膜印刷適性的目的,提(tí)高對油墨的(de)粘附(fù)力,以保(bǎo)證生產的順利進行。
④優良的熱封性能
薄 膜(mó)要有良好的熱封製袋性(xìng),有良好的封斷性,也就是說,既要保證熱封(fēng),又要(yào)能夠順利切斷,使熔融樹脂不會粘刀。在(zài)吹膜過程中(zhōng)添加一定比例的LLDPE可以明 顯改善牛奶膜的低溫熱封性(xìng)能和(hé)夾雜物熱封性能,但LLDPE的添(tiān)加量不(bú)能過(guò)大,否則會使聚乙烯牛奶膜的粘性太高,熱封時就容(róng)易發生粘刀(dāo)故障(zhàng)。
3.對油(yóu)墨性能的要求
牛 奶包裝(zhuāng)膜通常采用表印方式進行印刷,除了(le)表印油墨的一般技術要求(如色相、細度、粘度,幹燥性等)之外,由於(yú)在自動灌裝過程中要經過超高溫瞬(shùn)時殺(shā)菌 (UItra HighTemperature Sterilization,簡稱(chēng)UHT)和(hé)雙氧水(H2O2)殺菌,因此,特殊的殺菌條(tiáo)件對(duì)油墨的性(xìng)能提出了特殊的(de)要求,這也是值得我們注意的事項之 一。需(xū)要特別強調的是以下(xià)幾方麵的性能:
①對聚乙烯薄膜有(yǒu)較強的粘結力
由 於塑(sù)料(liào)薄膜表麵致(zhì)密光(guāng)滑,油墨在其(qí)表麵(miàn)不能滲透,所以要求(qiú)油墨與塑料薄膜之間的粘結力必須(xū)非常強,這是塑料薄膜印刷用(yòng)油墨的關鍵(jiàn)問題,也就是說(shuō),印刷牛奶 包裝膜所用的油墨應當對承印物材料--聚乙烯薄膜具有(yǒu)較高(gāo)的親和性(xìng)和粘(zhān)著性,附著力強,印刷牢(láo)度好,這是為了保證(zhèng)高質量印刷品和良好(hǎo)的印刷效果。
②較強的耐磨性和(hé)抗(kàng)刮性(xìng)
由(yóu)於(yú)表印油墨印在薄膜的外表麵上,在商(shāng)品(pǐn)流(liú)通過程中會受(shòu)到摩擦力的作(zuò)用,所以,要求所用的印刷油墨必須具有較強的耐磨性和抗刮性,印刷後墨膜的表麵(miàn)強度(dù)高(gāo),牢固度好,耐摩擦,否則就可能會發生墨層脫落(luò)現象,導致印(yìn)刷圖案殘缺不全,從而影響產品的外觀和(hé)質量。
③優良(liáng)的耐氧化性
在 大多數高(gāo)速灌裝機(jī)上(shàng)都裝有熱雙氧(yǎng)水(shuǐ)(H2O2)殺(shā)菌係統,用來對包裝膜(mó)進(jìn)行殺菌,雙氧水(H2O2)具有較強的的氧化性,而且其氧化性(xìng)還隨著溫度的升高(gāo)而 顯著提高,這就對印刷油墨的抗氧化能(néng)力提出了較高的要求。如果油墨中顏料的抗(kàng)氧化性不太好的話,就(jiù)會(huì)發生油墨褪色現象,影響產品質量。
④優異的抗水性
牛奶包裝膜在經過超高溫瞬時殺菌(140℃/1~3秒)和雙氧水(shuǐ)(H202)殺菌的(de)過程中,其表麵會接觸到水或者(zhě)水(shuǐ)蒸汽,所以要求所用(yòng)的印刷油墨必須具有優異(yì)的抗水性,遇水不會發(fā)生掉色。
⑤耐熱性能和耐冷凍性能
牛(niú) 奶包裝(zhuāng)膜所用的印刷(shuā)油墨還要具有一定的耐熱性,以保證在經過超高溫殺菌處(chù)理之後(hòu)不會發生油墨軟化、發粘以及印跡(jì)褪色(sè)、變(biàn)色等(děng)現象。此外,灌裝(zhuāng)後(hòu)的牛(niú)奶(nǎi)在保 存、流(liú)通和銷售等環節中一般都需要(yào)進行(háng)低溫冷藏處理,因此,要求所(suǒ)用(yòng)的印刷油墨還(hái)必須具有較好的耐冷凍(dòng)性能,在低溫狀態下不(bú)會發生墨(mò)層凝凍和脫落現象(xiàng)。
⑥衛生性能(néng)好
對於牛奶包裝膜,還應當符合包裝材料衛生標(biāo)準以及食品包裝法規的要求(qiú),因此,要求印刷所用的油墨應當(dāng)具有無毒,無臭,殘留溶劑少,不含有毒重金屬等要求。以(yǐ)免汙染牛奶,並對消(xiāo)費者的身體健康產生危害。
目 前,浙(zhè)江新東方油墨有(yǒu)限公(gōng)司生產(chǎn)的超力(lì)福313A型表印油墨和超力福314型表印油墨在牛奶包裝膜印刷(shuā)領域內(nèi)的應用十分廣泛(fàn),這兩(liǎng)種油(yóu)墨是針對牛奶包裝(zhuāng)膜 而設計的專用印刷油墨,它們與聚乙烯薄膜的親和性較好,墨層光澤性好,附著(zhe)牢度高(gāo),其耐熱性、耐油脂性、抗水性(xìng)等性能也(yě)十分優良,可以說是牛奶包裝膜印刷 油墨的理想選擇。超力福313A型油墨是醇溶型聚酰胺類油墨,能夠耐100℃以下的煮沸,能夠經受60℃以下的雙氧水殺菌。超(chāo)力福314型表印油墨是雙液 反應型聚氨(ān)酯改性油墨,能夠耐121℃/40 min的(de)蒸(zhēng)煮殺菌,能夠經受80℃、濃度(dù)為35%的雙氧(yǎng)水殺菌。比如我廠在(zài)印刷牛(niú)奶(nǎi)膜時所采用的就是超力福314雙液反應型油墨,對其進行的耐氧化性試(shì)驗 及結果如下:將熟化24小時之後的印刷膜在溫度(dù)為45℃~50℃,濃度(dù)為35%的雙氧水中浸泡15分鍾左右,取出後進行檢測,油墨的附著性(xìng)良好,基(jī)本無掉 色現象,完全能夠滿足牛奶(nǎi)包裝的要(yào)求。
2.油墨性能的調節和控製
①油墨的粘度
粘 度是油墨應用中最主要的控製指標,它直接影響著油墨的(de)轉移性能和印刷品的質量,因此,在印刷過程中對油墨粘度的控製是十分重要的,一般(bān)控製在15~20秒 之間。油墨粘度過低,容易造成圖文部分針孔、發虛、油墨鋪展;反之(zhī),粘度過(guò)高,則油墨的轉移性能(néng)比較差,容易產生糊版、幹版現(xiàn)象,大麵積(jī)實(shí)地部分出現著墨 不勻、細(xì)線條斷裂等弊病。
②油墨的幹燥性(xìng)
油 墨的幹燥性能也是衡量油墨質(zhì)量和性能的(de)重要指標之(zhī)一,控製好油(yóu)墨(mò)的幹燥性能是獲得良好印(yìn)刷效果的一個必要條件。油墨(mò)的幹燥速度應當適當,油墨(mò)的幹燥速度太 快,容易發生幹版故障,但油墨的幹燥速度也不能(néng)太慢,否則(zé)會發生印刷品背麵(miàn)粘髒現象。選擇(zé)油墨幹(gàn)燥速度的一般原則是:在印刷機現有的條件下(xià),油墨在進入下 一印刷色組之前以及進行複卷之前(qián)應(yīng)該能夠充分幹燥,但是在印版上卻不能幹燥。
印刷牛奶包裝膜所用的油墨為溶劑型油(yóu)墨,其幹燥性主要(yào)取(qǔ)決於溶劑的揮發速(sù)度,因此,在實際生(shēng)產中必須對溶劑的配比加以嚴格控製,可以(yǐ)根據具體情(qíng)況向油墨中加入適量的慢幹性溶劑或者快幹性(xìng)溶劑,以調整油墨的幹燥速度,保證油墨能夠充(chōng)分幹燥,防止出現"假幹"現象。
比如我廠在用超力福314雙液反應型油墨印刷牛(niú)奶膜時,在正常情(qíng)況下(印刷速度在80米/分鍾左右),油墨粘度一般控製在15秒左右(yòu),所采用的混合(hé)溶(róng)劑的基本配比為:丁酮:甲苯:丁酯=4:3,5:2.5,能夠保證較(jiào)佳的(de)印刷質(zhì)量和印刷效果。
印刷工藝
為(wéi)了保證牛奶包裝膜的印刷質量,在印(yìn)刷(shuā)過(guò)程中還(hái)必須注意對印刷(shuā)張(zhāng)力、印刷壓力、印(yìn)刷速度和幹燥(zào)溫度等工藝條件的控製,製定(dìng)一套(tào)穩定可靠的工藝標準,規範工藝流程,確(què)保規模生產(chǎn)的順利進行。
1.印刷張力不宜太高
在 聚乙烯薄膜的印刷過程中,印刷張力的控製調(diào)節是一個關鍵性環節。因為聚(jù)乙烯薄(báo)膜的伸縮(suō)率較(jiào)大,在印刷機(jī)牽引張力的作用下容易發生拉伸變(biàn)形,如果張力值太大(dà) 的話(huà),聚乙烯(xī)薄膜就(jiù)會產(chǎn)生較大的拉伸變形,很可能會出現套印(yìn)不準故障,從而影響印刷品的質量和精度,因此,印刷張(zhāng)力值應當設置得小一些,防止由於聚乙烯薄 膜過度拉伸而造成的套印不準和圖文變形。
2.掌握好印刷壓力
根 據印刷(shuā)方式的特點、印刷油墨性能和承印物材(cái)料的(de)性能等具體情況將印刷壓力掌握在適當的範圍之內,印刷壓力過大或過小都會對印刷品的質量產生不利影響。印刷 壓力過大,油墨容易鋪展(zhǎn),圖文(wén)容易變(biàn)粗、變寬(kuān),甚至糊版,條形碼無法識讀;印刷壓力太小,傳墨(mò)量不足,圖文容易變細、變窄,甚至缺損不全。
3.印刷速度要適(shì)當
印刷速度快固然會提高生產效率和產量,縮短生產周(zhōu)期,但是,印刷速度也並非越快越好,否則也會引起印(yìn)刷故(gù)障的發生。印刷速度的(de)大小應(yīng)當跟油墨的幹燥速(sù)度、油墨的粘(zhān)度、幹燥箱的溫度以及車間內的溫濕(shī)度等(děng)條(tiáo)件相(xiàng)匹配。
4.合理設置幹(gàn)燥溫度
印刷機(jī)幹燥箱的溫度(dù)設置(zhì)不能太高,一(yī)般在40℃左右,否則容易引起(qǐ)聚乙烯薄膜的收縮變形,從而影響套印(yìn)精度。因此,在設定幹燥箱的(de)溫度時,必須要綜(zōng)合考慮承印(yìn)物材料的特點、印刷速度(dù)、印刷張力以及印(yìn)刷圖案的(de)大小等因素(sù),保證油墨溶劑能夠充分揮發幹燥,增強油墨的附著牢度。
生產中的注意事項
1.做好(hǎo)原輔材料(薄(báo)膜、油墨和溶劑等)質量檢測工作,嚴格把關,確保隻有經過檢測和檢驗合格的原輔材料才能進入(rù)生產流程,將(jiāng)不合(hé)格的原輔材料控製在生產環節之外,這是保證(zhèng)牛奶包裝膜印刷質量的前提。
2."客戶滿意"是每一家印刷企業的至(zhì)高準則和最終願望,所以必須要做好成品檢驗工作,保證隻有合格的成(chéng)品才能發送給客戶,這樣做既讓客(kè)戶達(dá)到了滿意,又維護了本企業的形象和信譽,這也(yě)是維持和發展良好客戶關係的基礎(chǔ)。
3. 電暈處理後的塑料薄膜應當(dāng)盡快使用(yòng),最好能立即使用,存放一段時間後,薄膜(mó)的電暈處理效果會變差,塑料薄膜(mó)的表麵張(zhāng)力值也會隨著放置時間的延長而發生逐漸 衰減現象(xiàng),等(děng)到上機印刷時很可能會達不到要求。因(yīn)此,存(cún)放了一段(duàn)時間的塑(sù)料薄膜在使用前一定要認真檢測其表麵張力,一旦發現(xiàn)其表麵張力達不到要求,就必須 重新對(duì)其進行電暈處理(lǐ),否則,將會影響印刷(shuā)質(zhì)量。
4.在實際生產中,應當(dāng)根據自動灌(guàn)裝機的(de)灌裝速度、殺菌條件、產品保質期(qī)的長短(duǎn)等具體情況來選擇(zé)合適的印刷薄膜和印刷油墨,並且根據(jù)實際情況來調整和控製印刷(shuā)工藝參數,規範工藝流程,保證牛奶膜(mó)的印刷質量。
5. 在(zài)調配油墨時,應當隨(suí)用隨調,並(bìng)隨時觀察印刷效果,注(zhù)意保持油墨色相的一致性,控製好印刷品色差。在印刷同一個活件時,如果印刷材料發生(shēng)了改變,難免就會 出現色差,即使同一油(yóu)墨生(shēng)產廠(chǎng)商生產的同種型號的油墨,若批次不同則(zé)顏色也往往有一定(dìng)的差異,因此(cǐ),在長版活印刷或者(zhě)大批量活件(jiàn)的印刷過程中,應(yīng)該盡量使 用同一廠商生產的同一(yī)批次的薄膜和油墨進行印刷。
6. 印刷(shuā)車間內溫濕度的變化對承印物材料和油墨的性能都有一定的影響(xiǎng),環境過於幹燥會引(yǐn)起薄膜靜電,造成印刷困難;環境過於潮濕會使油墨幹燥不(bú)充分,影響墨層 的牢固度。因此,應當嚴格控製印刷(shuā)車間內的環境溫度和相對濕度,盡量(liàng)使之保持相對恒定(dìng),並保(bǎo)證良好的通風,以減少印刷故障的(de)發生率。一般來說,車間內的溫 度控製在18℃~25℃之間為宜,相對濕度保持在60%~70%之間為宜。
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