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尼龍膜與耐高溫蒸煮袋
發(fā)布時間:2020-07-26    浏覽人次:5087次

高溫蒸煮袋是一種(zhǒng)通過(guò)高溫在一定時間内高效的徹底的殺菌的生産工藝,廣泛用于軍需食品、肉類、豆制品、堅果類、各種(zhǒng)飲料制品等。也在醫療用品、醫藥、針劑的消毒處理方面(miàn)使用。高溫蒸煮袋殺菌溫度範圍一般在120℃以上即121℃~135℃之間,目前也有在短時間内就(jiù)能(néng)把最耐熱的芽孢肉毒杆菌類有害病菌徹底殺滅的145℃3min左右的超高溫殺菌處理工藝。超過(guò)120℃的耐高溫蒸煮袋每提高一度都(dōu)有不可預見的變化,因許多原輔材料在耐120℃已經(jīng)是臨界限,并且在生産工藝就(jiù)耐高溫蒸煮袋都(dōu)需要慎之又慎,更何況是耐121℃以上的蒸煮袋。


尼龍膜以其特有的耐油性、耐穿刺性、耐紫外線和優良的阻氣性,在耐高溫蒸煮袋結構組合中占有重要的一席之地。尼龍膜作爲複合軟包裝材料的結構設計要滿足高溫殺菌的工藝要求,通常要考慮多方面(miàn)的因素,除了包材在生産工序中保證自身的功能(néng)外,更多地考慮内容物的要求,同時兼顧殺菌處理的工藝條件、流通、倉儲和銷售使用環節對(duì)包裝袋性能(néng)的影響。對(duì)于尼龍膜本身吸潮性大,生産中不能(néng)加入防靜電劑,加之弓形效應和厚薄均衡性大的缺點,在生産高溫蒸煮袋時更應該關注尼龍膜的厚薄均衡度、吸潮性、靜電、晶點和耐濕熱收縮率以及在濕度80%情況下的氧氣透過(guò)率的大小等事(shì)項的要求。

1、高溫蒸煮袋對(duì)尼龍薄膜基材要求:1) 高溫蒸煮袋的印刷基材最常用的是BOPET12um和BOPA15um兩(liǎng)種(zhǒng),選用基材的級别要高,質量要有保證,包括電暈值達到52達因以上,并且電暈均勻;厚度均勻無荷葉邊、無晶點、無異物污染等。高溫蒸煮的BOPA15um(包括中間夾層複合用的)不同于普通袋,最好(hǎo)選用同步拉伸工藝生産的,以此來保證各項功能(néng)的穩定。生産高溫蒸煮袋用的薄膜基材是滿足蒸煮條件的基礎,BOPA膜通常要根據高溫蒸煮袋的蒸煮條件和内容物的特點來确定選用哪些基材、什麼(me)規格、組合順序,要用哪種(zhǒng)類型油墨和膠水等。BOPA膜可做印刷層或夾中間層。組合複合包材的結構,有單層材料既做印刷層也做阻隔層,所以包裝袋可以根據需要設計爲兩(liǎng)層、三層或更多層,常用的BOPA薄膜基材有:B0PA6、BOPA66、共聚尼龍MXD6、SiOxBOPA、KBOPA、vmBOPA、高阻隔尼龍膜等。根據内容物的形态和性質選用合适的材料和結構,如固态、液态或固液混合态要選用不同的材料結構,有骨頭、有刺的肉類、海鮮品、含油脂、含辛辣類等内容物。高溫蒸煮前後(hòu)均不能(néng)紮破袋子,以及因爲内容物的理化特性影響,在高溫下可能(néng)發(fā)生變化而産生新物質,有可能(néng)在蒸煮袋層之間滲透從而引起(qǐ)蒸煮袋包裝性能(néng)的下降。或因内容物的酸堿性有差别,也要根據需要調整袋子材料結構和材料規格。對(duì)于阻隔層通常選擇高阻隔尼龍膜和AL,根據實際需要也有選擇BOPA15um、BOPA25um、BOPA30um。也有特殊要求的高溫蒸煮袋所選擇超過(guò)厚度100um的RCPP。但RCPP有不耐跌落的缺陷,一般可在膜内添加助劑來增強其抗跌落性能(néng),因此高溫蒸煮包材結構設計需要綜合考慮。3)包材是否滿足要求,使用者和生産者都(dōu)非常關注。一定要考慮包裝的内容物是哪一種(zhǒng)性質的物品,包裝的容量是多少,包裝好(hǎo)後(hòu)要經(jīng)受什麼(me)樣(yàng)的蒸煮滅菌條件,保存在什麼(me)樣(yàng)的環境中,要求多長(cháng)的保質期等。不同内容物的要求,對(duì)蒸煮袋質量的要求就(jiù)不同,對(duì)材料結構的組合、膠粘劑和油墨的選擇也不同,生産工藝控制也會(huì)有差異,确定使用哪種(zhǒng)結構之前,一定要做充分的評估,要根據使用者的具體要求來确定。如:袋子會(huì)有較好(hǎo)的封合強度,有較好(hǎo)的耐穿刺、耐擠壓、防滲漏和抗跌破的性能(néng),同時阻隔性能(néng)更強一些,适合長(cháng)途運輸、多次搬運和遠距離銷售。

2、高溫蒸煮袋油墨的選用:(水墨暫不讨論)普通油墨不具耐高溫性,蒸煮後(hòu)會(huì)離層,有些顔色會(huì)變化,耐高溫蒸煮油墨應該是以雙組分反應型聚氨酯爲連結料的油墨,它的印刷附著(zhe)牢度好(hǎo),經(jīng)交聯固化反應後(hòu),能(néng)耐高溫蒸煮,與膠水之間能(néng)形成(chéng)很牢固的粘結力。一定要根據油墨廠家提供的技術資料來确定固化劑添加量,不可過(guò)多或過(guò)少。墨盤中收回的剩餘油墨,不論存放了多長(cháng)時間,均不可再用于高溫蒸煮産品的印刷。根據油墨生産廠家的技術資料選用油墨,高溫蒸煮油墨不同廠家的不可混用,不同類型的油墨不能(néng)相互疊印。與油墨配套使用的混合溶劑比例必須根據印刷機速、印刷版面(miàn)大小、生産時車間的濕度,烘幹溫度進(jìn)行調節,并且有效成(chéng)分的純度要達到99%以上。爲達到衛生要求,注意溶劑和油墨中均不含甲苯、二甲苯、酮類或其它高沸點溶劑。要根據承印材料的特性和複合膜結構選定适合的油墨,比如選用BOPA爲承印層,個别顔色的油墨在蒸煮狀态下顔料可能(néng)會(huì)在BOPA上滲透和轉移(如玖紅、射光蘭、深蘭色),同樣(yàng)對(duì)于隻有承印層和熱封層兩(liǎng)層結構的蒸煮袋,油墨也有在RCPP上滲透的可能(néng),從而帶來對(duì)内容物污染的風險。對(duì)于大面(miàn)積的專色和白色印刷,要添加1%~3%的油墨固化劑。選用油墨時要特别注意區分耐100℃以下水煮型油墨、耐121℃以上高溫蒸煮型油墨,和耐135℃以上高溫蒸煮型油墨以免誤用。

3、 雙組分聚氨酯膠粘劑 :(無溶劑複合另外專題讨論)目前幹式複合最常用的是雙組分聚氨酯膠粘劑,要選用耐高溫蒸煮級别的,複合後(hòu)必須具有很好(hǎo)的粘結牢度、高溫抗介質性和耐熱性,選用溶劑要和油墨、膠水能(néng)很好(hǎo)搭配,可滿足工藝要求,但不能(néng)影響油墨、膠水的耐高溫蒸煮性能(néng)。要想取得好(hǎo)的複合效果,找到一個與其它材料、環境等匹配的配比,也就(jiù)是既要保證固化劑與樹脂的交聯充分,又不會(huì)發(fā)生過(guò)度的交聯,從而避免分層和高溫蒸煮分層。同時需要注意保證膠液調配均勻,避免局部過(guò)度交聯固化和局部交聯程度低的情況發(fā)生導緻高溫蒸煮分層。一般膠的檔次往高一檔靠比較保險。如:耐135℃的蒸煮袋,不能(néng)用耐121℃的膠粘劑複合,否則將(jiāng)産生蒸煮後(hòu)脫層或使材料老化現象。同時,耐高溫蒸煮溶劑膠應選擇具有良好(hǎo)的耐介質性(耐濕熱、凍、酸、堿、鹽、油、辣等)和無毒,無異味,衛生安全性好(hǎo)的型号。耐高溫蒸煮複合時膠水組分配比要合理。高溫蒸煮膠水的使用一定要按廠家的說明,比如配比、上膠花輥、熟化的溫度和時間等,稀釋用的醋酸乙酯溶劑的純度要達到99%以上。

4、幹式複合工藝:

A、 蒸煮袋用複合塗膠輥網線數一般應在80~100線,複合烘幹加熱箱應從低到高遞增,複合鋼輥的表面(miàn)溫度應大于55℃,複合鋁箔和超過(guò)60um較厚熱封層時可适當提高複合溫度,便于膠的活化。若複合厚度較大或含有鋁箔的組合時,溫度可适當提高,一般不超過(guò)90℃。若複合溫度太低,不利于膠的活化,可能(néng)産生剝離牢度不良、假粘等現象。若溫度太高,可能(néng)産生材料收縮起(qǐ)皺。複合時壓力可适當大些,有利于膠粘劑的活化。由于複合第一基材是從烘幹箱出來的還(hái)帶有餘熱,與第二基材相比,兩(liǎng)者溫度相差大,壓力不一、親和性就(jiù)差,影響複合強度,因此必須使用預熱輥和保持複合熱輥溫度,以提高膠劑的蠕動性。這(zhè)項在冬季和濕度大時特别注意,_若使用滿版印刷或60um以上薄膜時,可适當提高烘幹箱溫度5~10度,但提高溫度的同時,應考慮材料的熱收縮性以及膜内爽滑劑向(xiàng)粘接層遷移造成(chéng)摩擦系數的增加和複合牢度的下降。另外,有印刷的高溫蒸煮袋,盡量不要選擇PET//RCPP或BOPA//RCPP兩(liǎng)層結構,因在高溫蒸煮狀态下油墨顔料會(huì)在RCPP内加速滲透,會(huì)對(duì)内容物造成(chéng)污染,爲防止此風險,就(jiù)需要在RCPP前加一層AL箔。确定結構後(hòu),要嚴格選材,嚴格按工藝要求生産,保證高溫蒸煮袋的安全使用是生産者和使用者雙方的共同責任。

B、膠水塗布要均勻,根據不同廠家和不同型号膠水的特性,幹基量一般要在4.5~5.0g/m2,并且以左、中、右各位置的塗布偏差不可超過(guò)0.3g/m2。固化劑要按要求添加,如果幹複的車間環境濕度超過(guò)了70%,要适當增加固化劑的添加量,一般在原來的基礎上增加5%~10%,如果産品印刷圖案有較多的淺色區域,複合生産時塗布量要比深色設計增加0.3~0.5g/m2左右的塗布量,以防止蒸煮後(hòu)出現明顯斑點。一般幹複車間環境濕度超過(guò)80%建議停止生産。

C、BOPA及各層材料的厚度要均勻,平均厚度偏差不超過(guò)5%,各層材料的耐濕熱收縮率一般不超過(guò)0.5%。BOPA膜本身縱橫向(xiàng)收縮差值不要大于0.5%,否則也會(huì)因自身方向(xiàng)收縮差值太大而産生起(qǐ)皺、卷曲。複合在中間的BOPA要爲雙面(miàn)電暈,且電暈值均不低于52達因。并且雙面(miàn)電暈值差應大于4達因。

D、一般生産環境溫度最佳在25℃±3℃、濕度在65%±5%。超過(guò)80%建議慎重使用複合設備,或停止複合生産。BOPA膜吸潮性大,在生産中不能(néng)加入防靜電劑,濕度在40%以下,空氣中濕度小,易産生大量靜電場。因此BOPA膜表面(miàn)電阻在10的14次方以内可放心投産,高于10的15次方就(jiù)證明膜面(miàn)靜電太大,不宜使用。在高溫高濕天氣中,注意露點的溫度,在複合車間由于機速快,膠粘劑、油墨溶劑揮發(fā)快,容易在膠輥筒和油墨輥筒、攔墨刀上方集積小水珠,這(zhè)些小水珠又易破壞膠粘劑和油墨的正常運轉和正常質量的發(fā)揮,因此應注意檢查并用幹淨的布將(jiāng)水珠擦掉。

5、 熟化、制袋:

A、熟化工序:熟化的目的是促進(jìn)雙組份聚氨酯膠粘劑的主劑和固化劑産生化學(xué)反應,使分子生成(chéng)網狀交聯結構,從而有更高的複合牢固度。因此,熟化的兩(liǎng)個重要因素----時間和溫度缺一不可。熟化,無論采取外加熱或内加熱都(dōu)以達到室内溫度穩定、均勻爲目的。因爲不同材料結構的複合膜對(duì)固化要求不一樣(yàng),複合膠隻有形成(chéng)網狀結構才可以達到較高的粘結強度。從試驗結果看,PET//AL的熟化時間爲36h比較合适,AL//PA爲24h而PA6//CPP則需要60h才可以達到合适的剝離強度。因此,爲考慮周全,一般普通的雙組份膠粘劑要在45~55℃,24小時後(hòu)才能(néng)徹底交聯。而蒸煮膠複合膜需用低溫長(cháng)時間固化,蒸煮袋膠粘劑則要72小時後(hòu)才能(néng)徹底交聯固化。複合PET鍍鋁膜時,溫度應控制在50℃以下,千萬不要超過(guò)60℃,因鋁粉的膨脹系數比PET的大20倍。若溫度過(guò)高,複合時會(huì)造成(chéng)鋁粉脫層。在熟化過(guò)程中,粘合劑仍然有一定的流動性,所以用懸挂式熟化效果最好(hǎo)。但也有些膠粘劑要求放15~7天。熟化室的門不可經(jīng)常去開(kāi)閉,盡可能(néng)在複合膜放入後(hòu)不開(kāi)門,直到規定時間,一次性熟化充分再取出。根據操作經(jīng)驗,一個産品如果不能(néng)夠一次性熟化充分,二次熟化的剝離力相比較一次熟化充分的剝離力要差很多,也容易分層和導緻高溫蒸煮分層。

B、制袋工序:速度、壓力和溫度是制袋工序的三大元素,保證制袋前的卷膜已充分冷卻,并且各層間的複合強度,卷膜的溶劑殘留等經(jīng)檢測後(hòu)均已達标,做了首件檢查項目的确認才投入制袋。1)批量制袋之前,要做樣(yàng)品試驗,确定了加工工藝參數,包括各段熱封刀的溫度、壓力和機器速度等,并且這(zhè)些參數能(néng)保證蒸煮前後(hòu)的熱封強度均能(néng)達到标準。裝入等容量的内容物在高溫蒸煮試驗機中做耐介質的試驗,以此來确定材料結構的符合性。熱刀壓下去的壓力既不能(néng)太小,也不能(néng)太大,太小牢度不夠,太大又有可能(néng)破壞熱封層内膜原來的厚度,易擠走部分熱封材料,使熱封熔接部位兩(liǎng)層内膜的總厚度比原來兩(liǎng)層之和的數值要小,焊縫邊緣形成(chéng)半切斷狀态,使焊縫發(fā)脆,造成(chéng)封口力降低。特别要注意的是:熱刀壓下去時,千萬不能(néng)靠袋内側壓力大、外側壓力小,最好(hǎo)調整到靠袋内側的壓力略小一點,同時注意熱封矽膠墊的平整度,以免産生熱封部位表面(miàn)不平或有氣泡現象。2) 剝離力、熱合強度、密封性、耐穿刺性:嚴格按GB/T 10004-2008《包裝用塑料複合膜、袋幹法複合、擠出複合》标準中各種(zhǒng)不同産品類别等級标準指标進(jìn)行檢測。檢測數據合格後(hòu)方能(néng)出廠。3)制袋時熱封邊寬度不低于8mm。另外,爲保證熱封合區域平整美觀,冷卻要保證足夠低的溫度,一般要在25℃以下。以防假粘或熱封擊穿現象,制袋過(guò)程中卷膜走膜順暢,熱封狀況良好(hǎo),制袋質量穩定。特别是RCPP做熱封層,容易造成(chéng)袋子開(kāi)口性不好(hǎo),要防止開(kāi)口不良造成(chéng)袋子闆結。在生産前要做好(hǎo)摩擦系數的控制,建議在0.15-0.18COF範圍内。4)因高溫蒸煮材料和工藝的特殊性,制袋過(guò)程中對(duì)高溫蒸煮産品的抽檢比例要适當增加,以便能(néng)及早發(fā)現過(guò)程中的質量異常,蒸煮試驗以一個生産班次做一次爲宜,每卷或接頭前後(hòu),停機開(kāi)機時時要擴大抽檢,試驗方法要正确,模拟客戶的使用條件,即包入等容量同性質的内容物,按客戶的滅菌條件,蒸煮溫度、時間、壓力,進(jìn)行耐高溫蒸煮性的檢測。6、BOPA薄膜做蒸煮袋質量檢驗控制要點:生産過(guò)程中,各個控制項目要按要求檢驗,這(zhè)是驗證質量是否符合标準的基本措施,所以從原材料到成(chéng)品完成(chéng)整個過(guò)程,檢驗要嚴格進(jìn)行,特别是驗證袋子功能(néng)的耐高溫蒸煮檢驗不可有絲毫馬虎。高溫蒸煮袋最終要經(jīng)受住内容物的包裝工藝及後(hòu)續的滅菌工藝的考驗,所以這(zhè)個條件對(duì)其影響很大。最終包裝和滅菌處理完成(chéng)的成(chéng)品,必須是袋面(miàn)平整,包材本身無收縮起(qǐ)皺、起(qǐ)泡、無離層、無滲漏等現象。因此要做好(hǎo)有尼龍膜組合的耐高溫蒸煮袋對(duì)尼龍膜的要求必須達到以下幾點:1)  衛生性能(néng):在國(guó)标GB/T 10004-2008《包裝用塑料複合膜、袋幹法複合、擠出複合》标準中的衛生标準規定:除溶殘留量總量≤5.0mg/m2,其中苯類溶劑不檢出外,用于食品包裝袋的衛生性能(néng)應符合GB9683标準要求。各單種(zhǒng)材料(基材、膠水、油墨)中的特定化學(xué)物質的指标應符合GB/T10004-2008中5.7表10的規定GB-T.4.1原材料及添加劑衛生指标中還(hái)規定原材料應符合其相應原料的食品包裝用衛生标準;添加劑應符合食品容器、包裝材料用添加劑使用衛生标準。2)  耐熱性及耐高溫介質性:GB/T 10004-2008《包裝用塑料複合膜、袋幹法複合、擠出複合》标準突出的不同點在于對(duì)蒸煮袋的耐熱性及耐高溫介質性做出了各自獨立的試驗要求。耐熱性和耐高溫介質性是2008版标準中的一個亮點指标,在耐熱性中,要求使用溫度爲80 ℃以上的産品經(jīng)耐熱試驗後(hòu),應無明顯變形、層間剝離、熱封部位剝離等異常現象。而在溫度爲80 ℃以上的産品時應經(jīng)耐高溫介質性試驗後(hòu),應無分層、破損,袋内、外無明顯變形,剝離力、拉斷力、斷裂标稱應變和熱合強度下降率應≤30%。3) 選擇BOPA膜時平均厚度和平均厚度公差(厚薄均衡度);應在±5%以内。以免複合起(qǐ)皺、氣泡、卷邊、嚴重時産生脫層。高溫蒸煮袋在生産和使用過(guò)程中不同于普通袋的地方在于:高溫蒸煮袋不但在蒸煮前要滿足标準,蒸煮後(hòu)和保質期内也要在外觀、功能(néng)和衛生性等方面(miàn)滿足使用的要求,這(zhè)個實際要求使各項檢測指标遠遠高于高溫蒸煮袋的國(guó)家标準。因此各企業應根據自身産品的要求制定标準并進(jìn)行檢驗。一般BOPA膜各項指标的保質期不超過(guò)一年。4) 弓形效應小,(平衡收縮率範圍、耐濕熱收縮率);收縮率在0.5%範圍,縱橫向(xiàng)收縮差值在0.5%内。做耐高蒸煮袋建議用同步生産工藝生産的BOPA薄膜。耐濕熱收縮性要小,一般控制在縱、橫向(xiàng)收縮差值在0.5%。5) 電暈處理值、靜電處理程度要達标;做爲耐高蒸煮袋雙表面(miàn)暈值應達52/56達因,兩(liǎng)面(miàn)電暈差值要大于4達因。BOPA表面(miàn)電阻在(10的13次方)以内可用,超過(guò)15次方,膜面(miàn)靜電大(1013。)。建議一般不采用。6)阻隔性,特别是阻氧性、阻濕性;因各企業生産的尼龍膜吸潮性不一樣(yàng),建議選擇吸潮性慢的尼龍膜,并且原膜的含水率在3%以下。因蒸煮袋滅菌的後(hòu)道(dào)工序都(dōu)在水中進(jìn)行,因此要測在80%ph下的氧氣阻隔性,合格後(hòu)方可投産。7)由于聚氨酯類油墨對(duì)BOPA薄膜的總體附著(zhe)牢度不如對(duì)PET膜,也不如氯丙類油墨對(duì)BOPP膜附著(zhe)力好(hǎo),并且夏天易産生幹造成(chéng)反粘現象要特别注意。必須做好(hǎo)BOPA與油墨、膠粘劑之間的配伍試驗合格後(hòu)方可投産。BOPA膜在印刷前應提前放置于生産車間以适應車間的溫濕度,生産時應打開(kāi)預熱系統,以利生産順利進(jìn)行。8) 在批量使用蒸煮袋前,要對(duì)蒸煮袋性能(néng)通過(guò)模拟試驗來确認。因爲内容物的理化特性變化影響,在高溫下可能(néng)發(fā)生變化而産生新物質,有可能(néng)在蒸煮袋層層之間滲透從而引起(qǐ)蒸煮袋包裝性能(néng)的下降。确定穩定的高溫滅菌工藝條件,若标準蒸煮條件爲121℃耐溫40min,制作蒸煮袋的各類材料在達到121℃時已到所能(néng)承受的極限,如果溫度和時間過(guò)多超出這(zhè)個工藝條件,較難保證蒸煮袋性能(néng)如淺色油墨變色,複合強度嚴重衰減,熱封強度降低等。同時注意材料變化對(duì)包裝物的影響,比如蒸煮後(hòu)的RCPP變硬,材料中的添加劑析出等,并關注蒸煮前後(hòu)物理性能(néng)變化的影響,還(hái)要注意對(duì)内容物的化學(xué)性能(néng)、衛生性的變化影響。(作者:本文由已故知名軟包裝行業專家陳孟傑所寫)