- 2019年7月10日-12日,上海攬境展覽主辦的2019年藍(lán)鯨國際標(biāo)簽展、包裝展...[詳情]
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無溶劑復(fù)合助塑料軟包環(huán)保
2009-05-20 11:46 來源:中華印刷包裝網(wǎng) 責(zé)編:劉華杰
【現(xiàn)在生活中,復(fù)合軟包裝便于銷售和使用,已成為人們不可缺少的包裝材料。其基材和類別可分為:復(fù)合薄膜,如紙/塑復(fù)合薄膜、塑/塑復(fù)合薄膜、鋁/塑復(fù)合薄膜等,是由各種基材(主要有紙、塑料薄膜、鋁箔)通過復(fù)合而制成。這些基材中占主要位置的是塑料薄膜!
【中華印刷包裝網(wǎng)】“無溶劑復(fù)合技術(shù)為塑料軟包裝的環(huán)保帶來春天
現(xiàn)在生活中,復(fù)合軟包裝便于銷售和使用,已成為人們不可缺少的包裝材料。其基材和類別可分為:復(fù)合薄膜,如紙/塑復(fù)合薄膜、塑/塑復(fù)合薄膜、鋁/塑復(fù)合薄膜等,是由各種基材(主要有紙、塑料薄膜、鋁箔)通過復(fù)合而制成。這些基材中占主要位置的是塑料薄膜。
幾乎所有的塑料薄膜都可以用作包裝材料,但用作復(fù)合薄膜基材的,則主要是量大的品種,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯(PET)、尼龍(PA-6,PA一66)等,以及功能(阻隔性等)優(yōu)異的品種,如聚偏二氯乙烯共聚物(PVDC)。乙烯和乙烯酸共聚物(EVOH)、離聚體等。這些基材(塑料薄膜)可按成形工藝分為壓延膜、吹塑膜、流延膜(CPE、CPP)、雙向拉伸膜(BOPP,BOPET,BOPA)、共擠復(fù)合薄膜等;也可按阻隔性高低分為特高阻隔性的(如PVDC、EVOH)、阻隔優(yōu)良的(如BOPA、BOPET,丙烯腈共聚物)、阻隔性一般的(如CPE、CPP、BOPP)等幾類。
食品包裝在塑料軟包裝中占有重要位置
在塑料軟包裝材料中,食品包裝是其最大的應(yīng)用市場,隨著消費(fèi)水平的提高,對食品包裝的要求也越來越苛刻,這促使了高阻隔多功能性包裝薄 膜材料的發(fā)展。在通常意義上,包裝薄膜制品的結(jié)構(gòu)取決于包裝對薄膜的功能需求,對于食品包裝,包裝材料一般須滿足市場以下幾個方面的需求:
1.由于氧氣能夠引起脂肪和蛋白質(zhì)的氧化變質(zhì),所以要有優(yōu)異的阻隔氧氣的能力;
2.因水汽的進(jìn)入或揮發(fā)可引起食物口味的變化,須具有優(yōu)異的水蒸氣阻隔能力;
3.為防止異味進(jìn)入或香味的揮發(fā),保證食品原味,需要有優(yōu)異的阻隔香氣的能力;
4.為滿足密閉保存的需要,要有良好的熱封性能;
5.滿足殺菌的要求,避免微生物存在破壞食物,要具有一定的耐熱性能;
6.為裝潢美觀及商品必要的信息的需要,要有良好的印刷性;
7.為保護(hù)食品,滿足搬運(yùn)和運(yùn)輸?shù)男枰毦哂休^強(qiáng)的力學(xué)性能
8.其他的一些光學(xué)性能方面的要求等。
以上這些只是單純從包裝效果的需求方面所考慮的,當(dāng)然在使用包裝材料的二次加工性方面還會有另外一些其他的要求。顯然,靠單一品種的材料是無法滿足這些要求的,要靠不同薄膜材料的多層復(fù)合搭配來滿足這些需求。
復(fù)合塑膠材料逐漸走向環(huán)保
美國科研人員研制開發(fā)出一種易于分解的玉米塑膠包裝材料。它是從制作生物聚合物的細(xì)菌中,提取了三種能產(chǎn)生塑膠的基因,再轉(zhuǎn)移到油菜的植株中,經(jīng)過一段時期便產(chǎn)生一種塑膠性聚合物液,經(jīng)提煉加工后便可得到一種油菜塑膠。用這種塑膠加工制成的食品包裝材料,廢棄后能自行分解,沒有污染殘留物。
還有小麥塑膠。這是利用小麥面粉添加甘油、甘醇、聚硅油等混合干燥,再經(jīng)過熱壓成為半透明的熱可塑性塑膠薄膜。用小麥塑膠包裝食品的優(yōu)勢是可由微生物加以分解。
英國科研人員新近研制開發(fā)出了一種PHB細(xì)菌塑膠。它是先用糖培育出一種細(xì)菌,然后通過加工制成與聚丙烯相似的材料。這種材料無毒,而且易于生物分解,是加工制作食品包裝袋的理想材料。同時棄后對環(huán)境沒有污染。
總之,目前國內(nèi)外新開發(fā)的食品軟包裝材料的發(fā)展趨勢是朝著高性能、無毒無害、綠色環(huán)保、方便使用、安全的方向發(fā)展,并且在推出新型包裝材料的同時,同步推出其回收再利用技術(shù),把包裝對生態(tài)環(huán)境的破壞降到最低程度。
無溶劑復(fù)合技術(shù)是目前最沒有爭議的環(huán)保技術(shù)
當(dāng)前,國際軟包裝最重要的三大環(huán)保技術(shù)為:無溶劑復(fù)合技術(shù)、柔性版印刷和共擠出復(fù)合。目前最沒有爭議的環(huán)保技術(shù)為無溶劑復(fù)合技術(shù),這種技術(shù)在歐美市場已占據(jù)相當(dāng)重要的地位,其起源于20世紀(jì)70年代(德國),快速發(fā)展始于20世紀(jì)80年代,占新增復(fù)合機(jī)設(shè)備的80%~90% (歐洲、美國)。日本是20世紀(jì)90年代末期才開始重視,并有較快的發(fā)展。而在我國無溶劑復(fù)合技術(shù)的現(xiàn)狀是:始于20世紀(jì)90年代中后期,一直緩慢發(fā)展,近年發(fā)展稍快。現(xiàn)存安裝數(shù)量不超過40臺(占復(fù)合機(jī)總量不超過2%),遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。
與溶劑復(fù)合工藝相比,無溶劑復(fù)合技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1) 生產(chǎn)中不使用溶劑,避免了環(huán)境污染。
(2) 將火災(zāi)和爆炸隱患降至最低。
(3)復(fù)合后的制品無溶劑殘留,更適用于對氣味非常敏感的商品包裝。
(4) 無溶劑復(fù)合設(shè)備沒有干燥箱,減少了能源消耗。
(5)無溶劑復(fù)合設(shè)備裝備有在線電暈處理單元,對電暈消退、爽滑劑含量高的薄膜有很好的復(fù)合性能。
(6) 復(fù)合速度快,生產(chǎn)效率高。
(7) 綜合成本較低。
無溶劑復(fù)合技術(shù)的工藝控制要點(diǎn)及常見問題分析:
(一)無溶劑符合技術(shù)的工藝控制要點(diǎn):
1.復(fù)合基材
目前,無溶劑復(fù)合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、鋁箔等。復(fù)合時一般將剛性大、涂布性能好的材料(PET、BOPP、OPA、VMPET等)放在主放卷工位;將易拉伸的材料(PE、CPP、VMCPP等)放在副放卷工位。但也不是一成不變的,可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況靈活選擇,如印刷膜與鍍鋁材料復(fù)合時,為了保證復(fù)合質(zhì)量和生產(chǎn)效率,可以把鍍鋁材料放到主放卷工位。
2.膠黏劑的選擇
無溶劑膠黏劑主要有單組分潮氣固化型膠黏劑、雙組分冷涂無溶劑型膠黏劑、雙組分反向熱涂型膠黏劑、UV固化型膠黏劑等幾種。選擇膠黏劑時需要考慮的因素也很多,首先是包裝內(nèi)容物的種類及所用薄膜材料的種類;其次,如果印刷油墨與膠黏劑接觸,還要考慮兩者的相容性;再次,剝離強(qiáng)度要求以及熱封條件等對膠黏劑的選擇也有很大影響。
另外,還需要注意兩個問題:一是MDI類型的異氰酸化合物會透過內(nèi)層薄膜逐漸向內(nèi)層表面遷移,并與水汽發(fā)生反應(yīng)形成聚脲抗熱封層,影響包裝袋的熱封質(zhì)量,當(dāng)聚乙烯薄膜質(zhì)量較差或膠黏劑選擇不當(dāng)時容易發(fā)生此問題,尤其是使用雙組分膠黏劑時更要注意。二是復(fù)合爽滑劑含量較高的薄膜時,由于爽滑劑遷移進(jìn)膠黏劑層,可能會出現(xiàn)剝離強(qiáng)度差、熱封不良、摩擦系數(shù)增大等問題,影響其在包裝生產(chǎn)線上的操作性。因此,在復(fù)合此類薄膜時一定要注意選擇合適的膠黏劑。
3.張力控制
在無溶劑復(fù)合工藝中,張力控制極為重要,必須非常精確。張力控制包括主放卷張力、涂膠后薄膜張力、副放卷張力、收卷張力、收卷錐度幾個方面。一般來說,薄膜涂膠后的張力要略大于主放卷張力,收卷張力略大于放卷張力,收卷錐度控制在20%以內(nèi)為好。針對不同材質(zhì)的薄膜,復(fù)合過程中各部分張力大小也有所不同,甚至不同廠家生產(chǎn)的同一材質(zhì)的薄膜,其張力也要略作調(diào)整。如PA/PE結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜,PE膜的張力大致在1.5~2.5N之間,PA膜的張力可以根據(jù)實(shí)際情況控制在7~15N之間。
檢查張力是否合適的方法:在復(fù)合過程中停機(jī),在收卷處用刀片在復(fù)合膜上劃一個十字口,最理想的狀態(tài)是劃口后復(fù)合膜仍保持平整。如果復(fù)合薄膜朝某一方向卷曲,則說明該層薄膜的張力過大,應(yīng)適當(dāng)降低該層薄膜的張力或增大另一層薄膜的張力。
4.涂膠量的控制
涂膠量也是影響復(fù)合產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。開機(jī)前,首先要調(diào)節(jié)兩根計(jì)量輥(鋼輥)之間的距離,左右兩邊的距離應(yīng)保持一致,以確保涂膠均勻。而且要等計(jì)量輥完全預(yù)熱以后,再調(diào)整兩端的間隙。另外,涂膠輥必須保持良好的光潔度,不能有異物存在。
涂膠量的大小可根據(jù)產(chǎn)品要求而定,并用0.6mm、0.8mm、1mm厚的鋼尺進(jìn)行調(diào)整。一般情況下,復(fù)合無印刷圖案的薄膜時,涂膠量可以控制在0.8~1.2g/m2;有印刷圖案的薄膜,可以根據(jù)印刷面積的大小將涂膠量控制在1.5~3.0g/m2。需要注意的是,由于不同種類的油墨所用的樹脂和顏料不同,所以需要的涂膠量也不同。
5.收卷及后處理
為了防止靠近卷芯的薄膜發(fā)生嚴(yán)重皺褶,收卷時最好用直徑為6英寸的紙芯。另外,復(fù)合膜卷的表面也存在收縮問題,可以在下機(jī)前用膠帶將膜卷的左右兩邊和中間部位粘牢,可有效減少膜卷外部的浪費(fèi),提高了產(chǎn)品的利用率。
由于無溶劑膠黏劑的初黏性差,而且在熟化過程中膠黏劑仍然呈半流動態(tài),所以復(fù)合膜收卷后要輕拿輕放,如有條件最好懸掛起來,在40℃以下的環(huán)境中存放。
6.計(jì)量泵的保養(yǎng)
使用雙組分膠黏劑時,計(jì)量泵是非常關(guān)鍵的部件,必須要保證計(jì)量泵運(yùn)轉(zhuǎn)良好。進(jìn)入計(jì)量泵的壓縮空氣要保持干燥狀態(tài),必要時還應(yīng)加裝除濕裝置。如果壓縮空氣中含有水分會產(chǎn)生很大影響,一方面可能造成張力的變化;另一方面會使膠泵堵塞,造成膠黏劑配比錯誤,同時膠黏劑也會在膠泵內(nèi)固化,不易清理。
(二)常見問題分析
1.涂布效果差
(1) 轉(zhuǎn)移輥壓力不夠。
(2) 轉(zhuǎn)移輥機(jī)械制動調(diào)節(jié)錯誤。
(3) 涂布輥未清理干凈。
(4) 涂膠壓輥、轉(zhuǎn)移輥或復(fù)合輥的光潔度差。
2.薄膜邊緣涂布效果差
(1) 靠近擋板的膠黏劑長時間不替換(復(fù)合有白版的產(chǎn)品時經(jīng)常出現(xiàn)),只要常擺動噴膠嘴保持此處的膠黏劑新鮮即可。
(2) 復(fù)合輥或涂膠壓輥兩邊有膠液或其他雜質(zhì)。
3.收卷端面不齊
(1) 涂膠量太大。
(2) 從復(fù)合輥出來后膜卷的冷卻效果差。
(3) 張力不合適。
(4) 收卷處擠壓輥的平齊度差。
(5) 薄膜左右兩邊的涂膠量相差太大,最好將差值控制在0.2g以內(nèi)。
(6) 紙芯與薄膜沒對齊。
4.白斑
(1) 涂膠量低,沒有足夠的膠黏劑滲透到油墨中。此時表現(xiàn)為復(fù)合膜整體出現(xiàn)細(xì)小、均勻的斑點(diǎn)。解決辦法是適當(dāng)增加涂膠量,調(diào)整復(fù)合溫度和復(fù)合壓力。
(2) 涂膠部、復(fù)合部各輥的表面光潔度太差或粘有膠黏劑等異物。此時表現(xiàn)為局部間斷重復(fù)出現(xiàn)斑點(diǎn)?梢酝ㄟ^測量重復(fù)出現(xiàn)的兩斑點(diǎn)的間距來判斷是哪根輥上有異物,清理干凈即可。
(3) 基材膜張力不均,進(jìn)入復(fù)合輥前打褶,造成局部復(fù)合效果較差,并會出現(xiàn)氣泡,宏觀表現(xiàn)為白斑。解決辦法是調(diào)整復(fù)合前的撓度輥,使薄膜進(jìn)入復(fù)合之前保持平整,可適當(dāng)調(diào)整張力或更換膜卷。
(4) 復(fù)合部分或涂膠部分的壓力設(shè)置不當(dāng)。
(5) 油墨與膠黏劑的相容性不好,在沒有膠黏劑滲透的油墨處會出現(xiàn)白斑,應(yīng)更換合適的膠黏劑或油墨。
5.氣泡
(1) 復(fù)合部或涂膠部各輥有損傷或異物。
(2) 復(fù)合壓力太低。
(3)復(fù)合速度太快,膠黏劑涂布效果不佳?蛇m當(dāng)降低復(fù)合速度,或提高夾膠輥溫度以增加膠黏劑的流動性。
6.刀線
主要原因是涂布單元各輥沒有清理干凈或轉(zhuǎn)移輥的光滑性太差。此時應(yīng)停機(jī)清理涂布單元,或更換轉(zhuǎn)移輥,有時晃動計(jì)量輥也能消除刀線故障。
7.膠黏劑干燥不良
(1) 膠黏劑沒有按照正確配比要求配制。
(2) 膠黏劑失效。
(3) 混合后的膠液中混入水分或大量乙酸乙酯。
無溶劑復(fù)合技術(shù)的發(fā)展受到制約的原因
無溶劑復(fù)合在我國推廣速度緩慢的原因,據(jù)專業(yè)人士分析,這方面的原因很多,但主要原因是:
第一,國內(nèi)企業(yè)壓力動力不夠。長期以來,國人對健康的關(guān)注、政府和市場對環(huán)保安全等的要求都沒有對包裝印刷企業(yè)構(gòu)成足夠的壓力或推動。
第二,長期宣傳誤導(dǎo)。一直以來,不少宣傳輿論都把無溶劑復(fù)合描述成簡單、容易掌控、所有基材都適合的工藝,但實(shí)際上它一個是原理簡單、但把握較難的工藝技術(shù),也不是適合于所有材料的復(fù)合。
比如,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,由于無溶劑膠黏劑的初始黏度很低,操作控制難度加大,容易出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。無溶劑粘合劑基本上是由雙組分的聚氨脂粘合劑構(gòu)成,主劑和固化劑在室溫下粘度較高,是半固態(tài)物質(zhì)。復(fù)合時,主劑和固化劑按比例混合,經(jīng)具有加熱保溫功能的網(wǎng)紋輥熱溶后涂布到基材上,涂布不必經(jīng)過加熱干燥就可以直接跟另一種基材進(jìn)行粘合,復(fù)合過程中沒有溶劑的殘留,沒有廢氣的排放污染環(huán)境,但可能因主劑和固化劑的比例控制不穩(wěn)定,復(fù)合工藝條件復(fù)雜等多種因素,某些滲透性較強(qiáng)的食品滲入底層基材進(jìn)入到粘結(jié)層而受到污染,同時粘合劑盤泵的清洗劑會污染環(huán)境。
因此,幾乎所有企業(yè)在初期都對這項(xiàng)技術(shù)推廣的難度預(yù)期不足。
第三,前期使用成功者不多。我國從開始引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)至今已經(jīng)超過10年,但幾乎所有廠家在使用過程中都經(jīng)歷了不少曲折,沒有一帆風(fēng)順者,目前很多設(shè)備也沒有進(jìn)入正常使用狀態(tài),導(dǎo)致了大量的后來者對這項(xiàng)技術(shù)敬而遠(yuǎn)之或者駐足不前,形成典型的“叫好不叫座”的局面。
由于多種因素的考慮以及設(shè)備投入的原因,至今為止,在我國,復(fù)合軟包裝材料基本上都是采用溶劑型干法復(fù)合工藝生產(chǎn),在能量耗費(fèi)、環(huán)境保護(hù)及衛(wèi)生等諸多方面均存在嚴(yán)重問題。目前,國內(nèi)廠家雖然通過醇溶性膠黏劑、水性膠黏劑等新型綠色包裝助劑的開發(fā)應(yīng)用,使運(yùn)用干法復(fù)合生產(chǎn)復(fù)合軟包裝材料得到了很大的改善,對于推進(jìn)綠色包裝的發(fā)展起到了積極的作用,然而干法復(fù)合工藝本身固有的缺點(diǎn)并未發(fā)生根本性的變化。溶劑殘留的解決一直使軟包裝面臨兩種選擇:治標(biāo)與治本。治標(biāo)——控制溶劑殘留量:采用溶劑型干式復(fù)合(10mg/m2 → 5mg/m2 → 1.5mg/m2 ),但仍然難以解決另外兩大難題:污染和安全。治本——徹底消除溶劑殘留:采用無溶劑復(fù)合替代干式復(fù)合。但過去很多年我們都還是在治標(biāo)的框框里打轉(zhuǎn)。
第四,工藝本身的特性較復(fù)雜。這項(xiàng)工藝技術(shù)與現(xiàn)在普遍采用的干式復(fù)合工藝相比差異較大,沒有足夠成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。國外經(jīng)驗(yàn)也不能直接應(yīng)用,國內(nèi)企業(yè)各自摸索需要比較艱苦的努力。
無溶劑復(fù)合包裝技術(shù)適應(yīng)環(huán)保需求
但就目前來說,國際軟包裝最重要的發(fā)展趨勢是EHS(環(huán)保、健康、安全)已經(jīng)在國內(nèi)得到廣泛認(rèn)同。國家對食品安全的監(jiān)管力度明顯加大,比如QS認(rèn)證就是一項(xiàng)重要的全國性舉措,國人對健康安全的關(guān)注也顯著提升;特別是將要出臺的新修訂的食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB9685-2008),特別對粘合劑和油墨中溶劑的使用將有新的標(biāo)準(zhǔn)。 對此,在我國推廣無溶劑復(fù)合具備了一些新的有利條件,為無溶劑復(fù)合的推廣注入了新的動力。國產(chǎn)設(shè)備、粘合劑的研制取得了質(zhì)的進(jìn)步,為推廣提供了有利條件。
可見,在可持續(xù)發(fā)展的今天,以人為本,大力倡導(dǎo)節(jié)約資源顯著、環(huán)保性能優(yōu)越、產(chǎn)品衛(wèi)生性能可靠性強(qiáng)的綠色包裝工藝——無溶劑復(fù)合工藝,是擺在從業(yè)者面前的一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)。
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