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高温蒸煮袋破袋原因探析,蒸煮袋破袋率居高不

来源:http://www.paisapatin.com 作者:云顶国际 时间:2019-11-05 01:07

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以下内容来自华印软包装微信公众订阅号:rb3602000

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在热封情况下,内层材料熔融、重新结晶收缩,形成起皱分层;

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[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。

由于袋型为立体袋夹底,制袋温度可操作窗口比较高,胶水耐热性不足;

蒸煮袋凭借其重量轻、体积小、导热快、杀菌时间短、可较好的保持内容物的色香味因而逐渐取代部分铁罐和玻璃罐,但由于其包装材料的众多性能受制袋、杀菌等工序的影响较大,因而存在潜在的破袋风险。
本文就破袋问题进行分析并提出解决性方案。

关键词:高温蒸煮袋;破袋;软塑包装

重新设计内层材料配方和优化吹塑工艺;

蒸煮袋是与产品一起进行加热的,这就决定了蒸煮袋表面材料在蒸煮后有非常好的稳定性,特别是蒸煮冷却后尺寸的稳定性,如果基材的热稳定性不好,容易出现蒸煮冷却收缩后离层导致破袋现象。

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。

采用耐热性好的无溶剂胶水;

应对措施:蒸煮袋一般采用的是耐高温比较好的PET、NY、AL、RCPP等基材,应注意各种基材的保质期,尤其应注意RCPP的保质期,因为RCPP作为高温蒸煮的内层材料,对蒸煮袋的性能起着核心作用,如果RCPP质量比较差或者已过保质期,在蒸煮冷却后抗压时很大程度上会有发脆导致破裂现象。

1、高温蒸煮袋的生产工艺流程

增加计量辊缝隙,提高无溶剂胶水的上胶量。

原因二:制袋工艺的影响

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:

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热封刀的温度、压力和机速是制袋工艺的三大要素,要想制出密封性好的袋子需要三者合理的匹配。
热封是热和力共同作用的结果,一方面在熔融状态下的封口表面,大分子相互扩散、渗透、相互缠绕,达到封口密闭;另一方面在熔融状态下的高聚物分子借助于热封刀具的压力,使上下两层薄膜彼此融合为一体,冷却定型后能保持一定的强度。

原料准备——印刷——复合——熟化——分切——制袋

由于液态包装使用高厚度的内层热封材料,热封层热封收缩严重,造成翘边现象;

应对措施:由于使用环境的高要求性,一般需要蒸煮袋具有较强的热封强度,这就需要结合蒸煮袋的结构和内层材料合理设置温度和压力,在制作自立袋时,尤其要注意对补底与袋身交接处的点封,因为在蒸煮条件下,随着材料的收缩,交接位会成为湿气、热气进攻的重点。
热封次数很大程度上影响着热封强度,制袋时合理设置横封、纵封的数量能够很好地保证各封边具有良好的热封强度。
同时,应注意热封后的冷却,冷却时在一定的压力下,用较低的温度对刚刚熔融热封的位置进行定型消除应力集中的过程。
因此,对于制袋的过程,尤其是蒸煮袋的制作,尤其要注意温度、压力、机速的合理分配,以保证蒸煮袋在后续处理时能不破袋。

2、高温蒸煮包装袋的质量特性

由于胶水耐热性不好,进而导致复合强度降低;

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。
公司拥有二位行业顶尖研发博士,每年新增超过100多个专利,专业生产食品包装膜、化工包装膜、电子监管码防伪包装等各类彩印复合包装膜。
现位于无锡新区硕放中通路99号,毗邻上海车程2小时内。

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。

使用耐热性好的胶水。

文章转自

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。

问题3:制袋适应性不好

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。

复合膜摩擦系数高,无溶剂胶水对爽滑剂影响比较大;

3、常用高温蒸煮包装袋材料质量特性

重新设计内层材料的添加含量;

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。

采购进口设备生产的内层材料;

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。

根据这些出现的问题,我们又进一步研究其产品随着时间的推移与关键指标的变化关系,观察化学变化和物理变化的滞后性引起的相应指标的变化。
主要包括无溶剂产品复合后的时间与剥离强度、热封强度以及摩擦系数之间的关系。

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。
公司拥有二位行业顶尖研发博士,每年新增超过100多个专利,专业生产食品包装膜、化工包装膜、电子监管码防伪包装等各类彩印复合包装膜。
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

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。
公司拥有二位行业顶尖研发博士,每年新增超过100多个专利,专业生产食品包装膜、化工包装膜、电子监管码防伪包装等各类彩印复合包装膜。
现位于无锡新区硕放中通路99号,毗邻上海车程2小时内。

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