作為包裝所需的復(fù)合膜,通常既要確保良好的印刷性能,還要能對(duì)內(nèi)容物進(jìn)行充分防護(hù)的特殊功能性,同時(shí)也要具備良好的熱封合性能以便包裝成型。包裝的需求就決定了復(fù)合包裝薄膜的結(jié)構(gòu),通常分為印刷層、功能層、熱封層三部分;當(dāng)然,如無特殊的功能要求者,可直接去掉功能層,優(yōu)化成印刷層+熱封層的二層薄膜結(jié)構(gòu),以保持更高的性價(jià)比。
1、印刷層:印刷層屬于圖文復(fù)制的再現(xiàn)及包裝信息的載體層,由于凹版印刷對(duì)色彩復(fù)制與套色精度的需求,及薄膜在印刷時(shí)受張力及干燥等的外力影響,挺度較高的薄膜(不具備太好的延展及變形性能)更適合上機(jī)印刷。
最常見的印刷薄膜為BOPP、BOPET、BOPA三種,“BO”二字(英文Biaxially oriented )代表的是雙向拉伸,其他如字母“PP”代表聚丙烯、“PET”代表聚酯、“PA”代表的是尼龍材質(zhì),不同材質(zhì)的性能也會(huì)有所區(qū)別(見圖表)。
雙向拉伸工藝是通過對(duì)薄膜的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行拉伸,來改變其分子結(jié)構(gòu)以及形態(tài)的方法,常見于聚酯膜、聚丙烯膜、尼龍膜的生產(chǎn)過程中。在該工藝中,薄膜的分子鏈被拉伸至其特定形態(tài),從而獲得獨(dú)特的力學(xué)性能和光學(xué)性能,如高強(qiáng)度、高透明度等。
雙向拉伸薄膜因拉伸后得到的高強(qiáng)度、高透明度對(duì)于薄膜的影響比較大,具備了一定的挺度和剛性,在印刷過程中就更加不易受到張力及機(jī)械外力及溫度的變形影響。簡(jiǎn)單來說,雙向拉伸的薄膜透明度給復(fù)合膜帶來了更佳的光澤;強(qiáng)度給薄膜帶來挺度,上機(jī)的印刷適性就變得更好。
并非說除了雙向拉伸膜,其他的薄膜就不能夠印刷復(fù)合,實(shí)際上如衛(wèi)包以純PE、CPP做印刷復(fù)合膜也很常見,但未經(jīng)拉伸CPP/PE薄膜的彈性、柔韌性、延展性更好,對(duì)印刷的工藝控制要求也就更高,一旦膜材或者印刷控制不好,很容易影響產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率。
需注意的是,薄膜一旦經(jīng)過雙向拉伸后,分子產(chǎn)生定向就失去了熱封性能,如確需單層熱封的,一般采取涂層等辦法來解決其熱封性能。
2、功能層:為了給產(chǎn)品提供更好的包裝與防護(hù),如玉米包裝需要抗氧化,肉食包裝在抗氧化的同時(shí)需要抗介質(zhì)等,含化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)品需要具備對(duì)化學(xué)品的耐抗性能等??傊?,不同產(chǎn)品包裝的需求不一樣,因包裝內(nèi)容物及存儲(chǔ)條件的不同,而對(duì)包材就有了不同的功能性要求,這個(gè)時(shí)候就需要增加功能層,以彌補(bǔ)原有薄膜材料功能不足的缺陷。
復(fù)合軟包裝的功能層通常為AL(鋁箔)、VMPET(鍍鋁PET)、PVDC(聚偏氯乙烯)、EVOH(乙烯/乙烯醇共聚物)等材料,也有部分使用BOPA、BOPET或鍍二氧化硅薄膜做高阻隔材料層,具體功能層的搭配,要看包裝的需求去實(shí)踐與運(yùn)用的,可以是單層也可以是多層。如需同時(shí)具備高阻氧又要防穿刺的材料,通常使用鋁箔或者EVOH薄膜搭配尼龍,具體的材質(zhì)搭配以具體的需求去做搭配。
AL(鋁箔)或者鍍鋁產(chǎn)品的主要目的是為了遮光及對(duì)氧氣的高阻隔性能(防潮防水防氧化),鋁箔隔絕性與遮光性很好,但鋁箔本身強(qiáng)度低,無熱粘合性,折疊處易斷裂,所以很少單獨(dú)使用。鍍鋁是在薄膜表面蒸鍍一層很薄的鋁層,相對(duì)鋁箔具有較低的成本,且綜合了薄膜與鋁膜的性能,提升了薄膜的遮光及本身的阻隔性,且相比純鋁箔,柔韌性得到了很好的改善。
在一些包裝需要高阻隔但又要想展示包裝內(nèi)容物時(shí),就需要用到PVDC、BOPA、BOPET及鍍氧化硅等透明的高阻隔材質(zhì)了,需要注意的是,用在中間的功能性薄膜材料,需要保持良好的表面性能以保障復(fù)合膠水對(duì)薄膜的粘結(jié)強(qiáng)度,才能形成包裝的整體。
3、熱封層:為了保障膜材最后的包裝成型,復(fù)合包裝通常需要有熱封層薄膜以利于熱封合,常用的熱封薄膜有PE、CPP、熱熔涂層薄膜以及其它一些共擠或共混改性薄膜。熱封層在滿足自身熱封的前提下,也需要同時(shí)滿足與功能層相匹配的性能。隨著膜材加工技術(shù)的進(jìn)步,如今各種多層共擠的加工方式,也給軟包裝薄膜的種類與匹配,帶來了巨大的提升和幫助。
印刷層、功能層、熱封層的薄膜,需要以粘接的方式組合在一起,由此產(chǎn)生了材料的復(fù)合工藝,這種粘結(jié)的工藝就是我們的復(fù)合。
先來個(gè)案例以說明復(fù)合的層間狀態(tài)及工藝選擇,以常見的小魚仔包裝為例,通常結(jié)構(gòu)為PET12um//AL7um//RCPP78um,包裝后需進(jìn)行121°/25min的蒸煮殺菌,進(jìn)行分析:
1、已知:內(nèi)容物為辣味的干魚仔,屬肉食類產(chǎn)品,必然會(huì)添加調(diào)味品、香料、辣椒等配料,甚至有可能添加一定量的乙基麥芽酚做香精,客戶對(duì)產(chǎn)品的價(jià)格敏感度相對(duì)較高,由此可得信息,請(qǐng)進(jìn)行工藝分析與搭配:
①、內(nèi)容物為肉食類產(chǎn)品,需要遮光高阻氧,因此功能層選用鋁箔,可滿足包裝需求;
②、有121度蒸煮殺菌需求,印刷薄膜只能選擇BOPET或BOPA,由于需要蒸煮會(huì)接觸到大量的水蒸氣且客戶對(duì)價(jià)格敏感,因此印刷層薄膜優(yōu)先選用BOPET薄膜;
③、熱封層選用耐蒸煮121°的RCPP薄膜,78um的厚度沒有問題,但考慮魚仔屬于干硬物,需具備一定的防穿刺性能,而選擇印刷層的PET、功能層的AL都屬于剛性材質(zhì),在選用RCPP的時(shí)候,考慮選用柔軟型RCPP以防穿刺。
④、由于魚仔內(nèi)的調(diào)味品較多,存在辣椒油、香辛料、各類調(diào)料、微量乙基麥芽酚等物質(zhì),因此對(duì)于包裝薄膜來講,需具備一定的抗介質(zhì)性能,在膠黏劑的選用時(shí),選擇耐高溫且抗介質(zhì)的膠水,防止包裝后的脫層。
⑤、分清各層間結(jié)構(gòu)及包裝物所需的工藝條件后,確認(rèn)可以使用PET12um//AL7um//RCPP78um的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工生產(chǎn)。
⑥、這里還需多確定2條客戶信息:一是121℃/25min的蒸煮條件,有沒有反壓,或者蒸煮后的氣壓是多少,客戶蒸煮后的冷卻及包裝狀況如何;二是鋁箔在復(fù)合時(shí)有光啞面,有沒有特別要求。
整個(gè)梳理下來后,薄膜的層間工藝結(jié)構(gòu)就已經(jīng)基本輕松確定。
2、復(fù)合工藝路徑的確定:選用復(fù)合方式需要同時(shí)具備成本、質(zhì)量、效率,我們假定干復(fù)上膠量為3.5g/㎡,無溶劑上膠量為2g/㎡,按照復(fù)合工藝路徑,有三條路徑選擇:
從上表列出可見,以成本角度考慮工藝,第三種方案顯然更優(yōu),但在實(shí)現(xiàn)時(shí)相對(duì)較難,存在一定質(zhì)控風(fēng)險(xiǎn),因PET//AL高阻隔的剛性材料以無溶劑復(fù)合,是存在一定風(fēng)險(xiǎn),如工藝把控不好,可能會(huì)出質(zhì)量事故;
選第一種的話相對(duì)保守,通常來說復(fù)合剛性材質(zhì),采用干復(fù)的工藝相對(duì)穩(wěn)定可靠,可明顯高出成本很多,復(fù)合工序的成本高出第三種方式的2.5倍;
選第二種方式相對(duì)穩(wěn)沉,考慮到一定的成本因素,也兼顧到了剛性材料的復(fù)合;
這個(gè)時(shí)候,復(fù)合的工藝路徑的選擇是不是就比較容易了,依據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)技術(shù)能力,結(jié)合客戶需求,采用適合自己的工藝路徑即可。無論采用干復(fù)或無溶劑的哪條路徑,具體工藝還是需要注意的:
干復(fù)工藝選擇需注意的事項(xiàng):
①、膠水的選擇,內(nèi)外層是否需同時(shí)選用抗介質(zhì)膠水?!
②、網(wǎng)紋輥的選擇,用多少目(線)的網(wǎng)紋輥涂膠比較合適,確保膠量及涂膠均勻?!
③、膠水的配比怎么樣,用多少的工作濃度、多少的粘度上膠比較適合?!
④、開機(jī)生產(chǎn)的機(jī)速多少適宜;
⑤、烘箱的干燥能力:烘箱的溫度、風(fēng)量如何設(shè)定,如何確保膠水徹干且無溶劑殘留;
⑥、分段式的張力怎么控制,各放卷薄膜的張力設(shè)定、收卷張力設(shè)定、錐度設(shè)定、卷徑及接頭的參數(shù)如何設(shè)計(jì)等。
⑦、壓力如何設(shè)定:上膠、復(fù)合、收卷壓力的設(shè)定;
⑧、與壓力匹配的膠輥、紙管如何選擇。
⑨、如何熟化及復(fù)合順序的把控等。
無溶劑工藝路徑選擇需要注意事項(xiàng):
①、膠水的選擇,內(nèi)外層是否需要同時(shí)選抗介質(zhì)膠水?!
②、計(jì)量輥的間隙及勻膠輥的轉(zhuǎn)速的調(diào)整;
③、涂膠的工作溫度及及混膠、上膠的均勻性保障;
④、PET//AL采取無溶劑復(fù)合,上膠方式、膠量、中間的熟化、流平、氣泡、剝離力如何保障;怎么避免剛性高阻隔材料不出異常;
⑤、如何避免膠水透鋁,且又不能溶墨;
⑥、機(jī)速如何設(shè)定,開多少合適;
⑦、收放卷張力及錐度的設(shè)計(jì);
⑧、收卷的壓力及收卷的正反收的選擇;
⑨、膠輥的選用,壓力、溫度的匹配度;
⑩、施工的溫濕度環(huán)境如何控制穩(wěn)定;
11、如何確保復(fù)合過程的工藝、薄膜、膠水、設(shè)備的穩(wěn)定性;
12、熟化的階段和熟化工藝的溫度、濕度、時(shí)間的控制。
3、復(fù)合工藝的具體選擇:在工藝路徑選擇完成了之后,對(duì)于復(fù)合工藝的選擇也就基本可以確定。復(fù)合是以膠水將薄膜層間粘接結(jié)合的一個(gè)過程,需要充分考慮到工藝的聯(lián)動(dòng)因素:
①、上膠的方式,怎么確保上膠量的穩(wěn)定與膠水的均勻性;
②、膠水的初粘力與最終剝離力,并且與介質(zhì)的耐抗性設(shè)計(jì);
③、各材料的表面張力與確保復(fù)合粘結(jié)強(qiáng)度的界面結(jié)合;
④、干復(fù)需要考慮到涂膠狀態(tài)和溶劑殘留;
⑤、無溶劑需要考慮涂膠的透鋁及初粘力低的問題;
⑥、薄膜的層間張力的匹配度,包括材質(zhì)性能的差異如何均衡,復(fù)合機(jī)的各放卷及收卷張力如何匹配;
⑦、如何熟化、時(shí)間、溫度的階段控制,確保膠水交聯(lián)固化的內(nèi)應(yīng)力及分子膨脹對(duì)膜材的影響,低分子助劑遷移的影響等;
⑧、印刷油墨、膠水、復(fù)合工藝總體的適配性。
總之,工藝只有在事前充分考慮到生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的步驟,就會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)需要關(guān)注,才能提前規(guī)避確保生產(chǎn)的順暢。
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