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奶粉包装袋印制工艺浅析
世界美食网 ( 日期:2004-09-08 16:13)

    







奶粉是目前中国市场上最主要的固态奶制品,它虽然是干燥制品,储藏性能优于液态奶,但也属于易变质食品,因此,奶粉包装是保持奶粉品质的重要手段。相对于液态奶制品来说,奶粉的包装品种较少,主要是金属容器(高档包装)和塑料复合袋。
奶粉塑料复合包装袋按结构形式可分为透明复合包装袋、铝箔复合包装袋和真空镀铝复合包装袋等。普通的BOPP/PE透明塑料复合包装袋由于奶粉保质期较短已经逐步被市场淘汰,而铝箔复合包装袋由于成本相对较高,所占的市场份额也不大;真空镀铝复合包装袋因其优越的性能。低廉的成本而成为奶粉包装的主流形式。本文仅就真空镀铝塑料复合包装袋的技术要求和印制工艺做一浅析。
奶粉包装袋的一般技术要求
1.外观
包装袋外观平整,无皱纹。气泡。白点、划伤等。印刷质量应优于GB/T7707的有关规定。印刷质量要求套印准确、色彩鲜艳、网点清晰、实地均匀等。
2.复合强度(剥离力)和热封强度(封口剥离力)
一般要求印刷基材与VMPET(镀铝聚酯膜)之间的复合强度大于1.0 N/15mm,VMPET与热封层之间的复合强度大于2.0N/15mm。热封强度一般要求大于15N/15mm。
3.耐压和抗跌落性能
要求符合GB10005的有关规定。
4.成品袋尺寸偏差
成品袋尺寸偏差包括成品袋长度偏差.宽度偏差。热封宽度偏差。热封相关部位尺寸偏差.图案位置偏差。正反面图案对合偏差。背封内线位置偏差、成品袋上下边线位置偏差等。在国家标准中,复合膜。袋仅有长度偏差、宽度偏差和热封宽度偏差等标准,而实际上,即使完全达到国标,也很难满足客户要求。由于先进的尺寸偏差控制技术不断出现,客户对尺寸偏差的要求也越来越严,一般说来.成品袋尺寸偏差应控制在以下范围内(以背封袋为例)。
①厚度偏差:±8%;
②成品长度偏差:±1.5mm(长度大于200mm时,长度偏差不大于0.8%);
③成品袋宽度偏差:±1.5 mm;
④热封宽度偏差(热封刀尺寸重合偏差)不大于10%;
⑤热封相关部位尺寸偏差:底边余量(指热封外线到成品袋下边线的距离)为0.5~3mm,背封袋背封边两层热封膜对合偏差不大于2mm;
⑥图案位置偏差(印刷图案中心线与成品实际中心线间的距离)不大于2mm;
⑦正反面图案对合偏差(正反面图案版心中心线间的距离)不大于1mm;
⑧背封内线位置偏差(背封内线到成品袋两边的距离的差值)不大于3mm;
⑨成品袋上下裁切线位置偏差不大于1.5mm。
5.卫生性能
①卫生指标符合GB9687的有关规定,且不得出现异物。
②残留溶剂。对于普通软包装,溶剂残留是不可避免的,因为印刷油墨及黏合剂中含有一定的溶剂,而且在生产中还需要加入一些溶剂来调节印刷适性和稀释黏合剂,以利于涂布。但作为食品包装,要求溶剂残留越低越好,国家标准规定,溶剂残留总量小于10mg/m2;而许多企业标准会高于国家标准,要求残留溶剂不超过5mg/m2。此外.对重要的单项溶剂量也有要求,如有的奶粉企业要求甲苯残留量小于3mg/m2等。
③异味。奶粉的包装要求不能有异味,包括溶剂味,材料本身的异味等。对软包装袋的异味可采用嗅觉判断和仪器判断相结合的办法,把奶粉包装膜裁成小碎片,放入38~40℃的烘箱中60分钟后.凭嗅觉判断;或把奶粉包装袋自然放置2个月后品尝奶粉是否有异味。
6.氧气和湿气阻隔性
奶粉包装要求对氧气和湿气具有较高的阻隔性。检测方法有国标GB/T1038-2000和GB/T1037—1998等.现多采用较精确的电量分析法检测包装袋的透氧和透湿性能。
7.后加工适性
奶粉包装袋应具有良好的封口性能和喷码适应性。
印制工艺流程及控制
真空镀铝复合包装材料主要有BOPP/PE/VMPET/PF、BOPP/VMPET/PE、PET/VMPET/PE三种形式。

1.工艺流程
BOPP薄膜或PET薄膜经过印刷后,通过干式复合工艺或挤出复合工艺与聚酯镀铝膜进行复合,之后通过干式复合工艺与聚乙烯热封层复合,最后经过分切、制袋得到成品。奶粉包装袋属于奶粉的终端包装,因此对其印刷质量及复合质量有很高的要求,所以一般应选择质量较高的复合里印油墨和干式复合黏合剂。
2.油墨工作黏度控制
油墨的黏度直接影响油墨的转移率、流平性、刮刀适性等性能,是油墨使用性能中最主要的指标。在印刷过程中,通过调整和控制油墨黏度,使油墨满足印刷工艺的需要,达到印刷过程中颜色的一致和平衡。 油墨黏度的变化会影响油墨的色浓度、转移性能。干燥速度等。黏度较高时,色浓度相对较高,反之,色浓度也相对降低;黏度变化还可直接影响油墨的转移率,进而影响印品的颜色,特别是对颜色较淡的产品,影响更加明显。因此,在凹印生产中,必须严格控制油墨的黏度,一般说来,油墨的工作黏度应控制在15~26秒(3#察恩杯)左右,并可以根据印刷速度。印版深度及颜色要求加以调节。
高速印刷时油墨分离速度快,需要油墨在较低的黏度下工作,否则将影响油墨转移效果。而一些较低档的油墨当黏度降到一定程度时,会出现如水纹等故障,因此低档油墨无法适应高速印刷的要求。网线较深的印版,如线条版。实地版要求油墨黏度较高;而浅层次,特别是高光部分较多的版面,则需要黏度低一些。另外应尽量使用性能优良、具有较宽黏度适应范围的油墨。
对于印刷原墨来说,油墨黏度由加入溶剂的比例、溶剂对油墨的溶解性、油墨温度及溶剂平衡等因素决定。
(1)溶剂的比例(相对量)
在实际生产中,主要通过加入溶剂来降低油墨黏度。凹印油墨用溶剂一般有醇类、苯类、酯类。酮类溶剂等。若能以任何比例稀释分散油墨,则黏度随溶剂含量的增大而有规律地减少。但实际上有的油墨加入较多的溶剂而黏度下降较慢,有的油墨加入少量的溶剂后黏度就急剧下降。过多地加入溶剂会导致印迹边缘不光洁,其稀释超过一定的比例时油墨黏度将会趋于定值,还容易引起白点。水纹、光泽差等印刷故障。
在用溶剂稀释原墨时,必须一边搅拌一边慢慢倒入溶剂,用大量溶剂急速稀释油墨会造成“溶剂冲击”,使油墨局部的溶剂比例失调,在树脂里均匀分布的颜料呈裸露状态而失去光泽。

(2)溶剂对油墨的溶解能力
所加溶剂对油墨的溶解能力好,油墨的黏度就低。所以在同样的溶剂比例下,不同的溶剂组合调配的油墨黏度也不尽相同。通常溶剂并不是单一使用,考虑到溶解能力.干燥速度。经济性及环保要求,多使用混合溶剂。
混合溶剂的溶解能力不是单一溶剂溶解能力的加权平均值,通常,相对于单独依次加入单一溶剂,混合溶剂的溶解性更强。对于特定的油墨,应使用特定溶剂及配比。如果错用了溶剂,严重时油墨会出现凝固、沉淀、变色等现象,还可以及时发现;而影响轻微时,油墨看似已经溶解,但在印刷过程中会出现变色、堵塞版面。水纹等现象。
(3)环境温度和油墨温度
由于油墨的循环运动及印刷机械摩擦产生热量等原因,油墨温度会逐渐变化,并造成油墨黏度的波动。试验表明,1℃的温度变化,会导致3%的黏度变化。因此.在冬季,油墨要避免放在户外,如发生胶凝现象,要提前预热以减少油墨本身的温度变化。油墨温度不但影响油墨的黏度,还会对干燥速度、转移率、网点还原。印品光泽等产生一系列影响。

(4)墨槽内油墨溶剂的挥发
由于溶剂的挥发会影响油墨的工作黏度,所以要及时补充溶剂。凹印油墨采用的是溶解力强.挥发快的溶剂,随着印刷的进行,油墨中的溶剂不断挥发,将导致油墨的黏度上升。为此印刷中应随时注意黏度的变化,根据溶剂的损失情况用黏度控制器或人工适时补充溶剂,以保持黏度的稳定性。

(5)溶剂失衡
由于溶剂挥发性不同,在印刷过程中会有一些溶剂挥发,如果是真溶剂先挥发,则油墨中溶剂比例受到破坏,会出现增稠甚至树脂析出等现象。所以在印刷过程中,如果印刷图文的油墨消耗量小,则应及时补加溶剂;当油墨的溶剂平衡性较差时,应添加一些挥发速度较慢的溶剂。
3.油墨干燥性控制
油墨的干燥速度对印品的色调层次、残留溶剂。气味均有决定性影响,在生产过程中调整油墨干燥性能的目的就是控制油墨的干燥速度。
凹印油墨属于挥发干燥型油墨,在印刷时针对具体的印刷及干燥条件(干燥时间、干燥风温、干燥风速及环境条件等),对油墨的干燥性能进行调整是保证印刷顺利进行的重要条件。
(1)油墨的干燥速度
选择油墨干燥速度的一般原则是,油墨从凹版网穴中实现良好的转移,转移后具有良好的溶剂平衡性和流平性;油墨转移形成墨膜后,墨层内的溶剂在瞬间从体系内逸出,使印品图文迅速干燥。油墨干燥速度过快时可能会造成以下问题:


①凹版网穴中的油墨在到达承印物的瞬间,因溶剂挥发过快、黏度上升而降低油墨的转移率,影响印品的颜色,产生高光部分欠墨、暗调部分油墨流散不良、干版等印刷故障。
②某种溶剂挥发过快而使体系失去平衡,出现树脂不溶解。白浊,局部凝胶等树脂白化现象。同时会因墨层温度快速降低,空气中的水分变成水滴溶入墨中,引起凝胶的“水白化”,造成印刷墨层光泽差。
③油墨干燥过度,印版与刮刀之间的摩擦力增大,导致刮刀难以刮净版面油墨,造成刀线等印刷故障。
当油墨干燥速度过慢时,可能会因残留溶剂升高,导致印品粘连和包装出现异味,非图文部分有微量油墨转移到承印物上形成脏污,并对复合等后工序产生不良影响。
(2)影响油墨干燥性的因素
①油墨的初千性。油墨的初干性受溶剂.树脂对溶剂的释放性,颜料的颗粒大小等因素的影响。实际上适用于不同印刷速度和印版条件的油墨在初干性的设计上是有区别的。
②混合溶剂的挥发速度。凹印油墨的溶剂挥发干燥机理。溶剂的挥发速度直接决定油墨的干燥性能。表1列出了常用溶剂的相对挥发速度。

凹印油墨内的溶剂挥发速度,不仅与所用溶剂的种类有关,还与树脂及颜料对溶剂的释放性有关,一般情况下,油墨中混合溶剂的挥发速度低于纯溶剂的挥发速度。因此,凹印油墨多使用混合溶剂,通过不同种类、不同比例的溶剂组合,调整最合适的溶剂挥发速度。
由于凹印油墨采用混合溶剂,当印刷油墨在承印物上成膜后,挥发性强的溶剂先逸出,挥发性弱的组分滞留下来,使溶剂的组分发生变化,溶剂的挥发就逐渐缓慢下来。另外,油墨由液态逐步变固态的过程中,黏度不断增加,挥发速度也随之减缓,如果溶剂的组合不符合要求,如含高沸点组分过多,或慢干溶剂过多,那么在正常的干燥条件下就会产生严重的残留溶剂问题。
干式复合的工艺控制
1.黏合剂的涂布量
干式复合加工中,黏合剂的涂布量在一定程度上决定了复合包装产品的性能。涂布量不足,容易发生涂层外观不良。黏结力不足。隧道效应、剥离、各种耐抗性(耐蒸煮,耐内容物性等)低。漏料、破袋等问题。特别是当油墨的表面有微孔存在时,黏合剂容易渗透到油墨中,引起多种问题。多色印刷、实地印刷时尤其要注意。
如涂布量过多,容易发生黏合剂溢出、复合物外观不良(缩纹、产生CO2而引起气泡)。隧道效应.残留溶剂增加。固化速度降低等问题。黏合剂最佳涂布量的确定应充分考虑薄膜结构、油墨性能、后加工条件。最终用途等因素。

在复合过程中,网纹涂布辊的网穴深度。网线数及网穴形状已确定,因而涂布量就取决于黏合剂配制的固体含量和黏度。黏合剂的固体含量与涂布量基本成正比关系,固体含量高,则涂布量相应就大。对于同一黏合剂,固体含量提高则黏合剂的黏度增加,从而提高了黏合剂的转移率,当黏度提高到一定程度时,其转移率达到最大。黏度再增加,转移率则随之降低。因此每根涂布辊都对应着一个最大涂布量黏度。
当网穴深度及黏合剂固体含量确定后,网纹辊的涂布量还受橡胶压辊压力和硬度及平整度的影响。如果使用的橡胶压辊较软,且作用在涂布辊上的压力较大,则涂布量少,反之亦然。这是因为橡胶辊在重压下挤入网纹辊网穴深处,排挤了一部分黏合剂溶液,薄膜上黏合剂的涂布量就会相应变少。所以橡胶压辊的硬度应控制在HS85左右最合适。还应注意的是,涂布压辊两边的硬度、压力要均一,否则会造成涂布不匀等问题。
2.黏合剂涂布控制
在于式复合加工中,涂层的均一性很重要,它对薄膜的剥离强度、透明度、热封强度等有较大的影响。很多外观上的缺陷,如气泡,白点,往往是由涂布不均匀引起的。黏合剂的涂布效果除受涂布辊压力、硬度均一性等因素影响外,还受以下因素的影响。
(1)黏合剂的涂布性能
真空镀铝专用黏合剂的涂布性能要优于通用型黏合剂。不同厂家生产的黏合剂的流平性差异较大,为了确保优异的涂布状态,在正式使用前应通过实验确认,使黏合剂的固含量与网纹辊相适应。这里需要指出的是,黏合剂使用时间过长或温度过高时,在未涂布前就有部分反应生成微粒,这时应该更换黏合剂。
(2)刮刀平整度和移动性
刮刀平整度好,则涂布量均匀一致。刮刀的孚整度取决于刮刀的安装方法,如果刀架槽中刀片或衬片上粘有异物也会影响刮刀平整度。
刮刀左右移动对减少刮线、提高刮刀利用率、减少网纹辊的磨损有重要作用。网墙磨损少,网穴相对就深,盛装的液体就多,有利于达到所要求的涂布量。
(3)平滑辊
平滑辊可以进一步均匀黏合剂,以消除网线痕迹。使用平滑辊时,一要注意油墨和黏合剂的相互适应性,不要损伤印刷油墨层;二要注意平滑辊的转速与涂布辊转速相适应,应在达到一定的线速度后再使用平滑辊。
(4)稀释溶剂(乙酸乙酯)
乙酸乙酯是通用的黏合剂稀释溶剂,乙酸乙酯中的水或醇的含量对黏合剂的涂布状态有较大的影响。水的挥发速度远低于乙酸乙酯的挥发速度,水含量超标会严重降低溶剂的挥发速度,使黏合剂的铺展速度和硬化速度降低。另外,黏合剂中固化剂与水或醇可快速形成CO2,从而限制黏合剂的浸润,产生气泡,所以应严格控制乙酸乙酯溶剂中水和醇的含量。

(5)基材薄膜
薄膜的表面张力过低,与黏合剂表面张力的差值过小,会造成黏合剂在其表面无法充分分散、润湿。薄膜的表面张力与黏合剂的表面张力差值要大于1.2 ×10-2N/m,否则,可能出现润湿不良。涂布空心等问题。
(6)复合压辊系统
复合压辊系统的温度和压力作用可进一步活化黏合剂,使黏合剂充分铺展,消除黏合剂的细微缺陷。
(7)车间环境
①湿度。湿度大于70%会明显影响涂布质量,在高温高湿季节,如果车间温度很高,乙酸乙酯大量挥发会造成涂布系统温度降低,水汽在胶辊和网纹辊上大量凝结,使黏合剂出现白化现象,不仅破坏黏合剂的涂布效果,也会严重影响黏合剂的性能。
②尘埃。车间空气中的尘埃会黏附在黏合剂膜层上,破坏黏合剂膜层的均匀、连续性,进而影响外观;干燥箱送风如果含有灰尘也会造成上述结果。
(8)系统的清洗
①清洗刮刀。刮刀每次涂布后要清洗干净,否则刮刀上残留的干固黏合剂将影响涂布效果,形成刮痕。
②清洗网纹辊。网纹辊的清洗非常重要,网穴堵塞会影响黏合剂的涂布效果及黏合剂膜层的均一连续性,因此除每天的日常清洗外,还必须坚持定期使用专用清洗剂进行规范清洗。同时在更换黏合剂品种时,要仔细清洗,防止黏合剂相互作用而影响黏合性能和涂布效果。
③其他部位的清洗 千式复合机上的导辊、复合胶辊、复合压辊等部位也要经常擦拭,以免对黏合剂膜层产生不良影响。
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