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蒸煮袋熟化、制袋工艺及检测注意事项,太详细了!

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蒸煮袋熟化、制袋工艺及检测注意事项,太详细了!

分类:
包装袋知识
作者:
来源:
2019/04/18 11:18
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【摘要】:
根据操作经验,一个产品如果不能够一次性熟化充分,二次熟化的剥离力相比较一次熟化充分的剥离力要差很多,也容易分层和导致高温蒸煮分层。

一、熟化工序

 

蒸煮袋熟化、制袋工艺及检测注意事项,太详细了!

 

熟化的目的是促进双组份聚氨酯胶粘剂的主剂和固化剂产生化学反应,使分子生成网状交联结构,从而有更高的复合牢固度。因此,熟化的两个重要因素----时间和温度缺一不可。

熟化,无论采取外加热或内加热都以达到室内温度稳定、均匀为目的。因为不同材料结构的复合膜对固化要求不一样,复合胶只有形成网状结构才可以达到较高的粘结强度。从试验结果看,PET//AL的熟化时间为36h比较合适,AL//PA为24h,而PA6//CPP则需要60h才可以达到合适的剥离强度。因此,为考虑周全,一般普通的双组份胶粘剂要在45-55℃,24小时后才能彻底交联。而蒸煮胶复合膜需用低温长时间固化,蒸煮袋胶粘剂则要72小时后才能彻底交联固化。复合PET镀铝膜时,温度应控制在50℃以下,千万不要超过60℃,因铝粉的膨胀系数比PET的大20倍。若温度过高,复合时会造成铝粉脱层。

在熟化过程中,粘合剂仍然有一定的流动性,所以用悬挂式熟化效果最好。但也有些胶粘剂要求放15-7天。这一点,必须按各种品牌型号产品说明书的要求去做,不能熟化室温度过低、熟化时间过短。

熟化室里的温度,要用通风流动的方式,维持到各点统一,因此在严格控制熟化的时间和温度的同时,应该定时打开排气扇,室内空气也要适当置换,把熟化时释放出来的残留溶剂排到室外去,补充干净清爽的新鲜空气,避免复合膜产生二次污染,以利于熟化室内新鲜空气的流通。这样有利于降低复合物残留溶剂量和异味,有利于提高产品质量。

熟化也可以采用逐层复合后熟化24h的工艺。即根据胶水的特点可选择每复合一层熟化12~24h,最后一层完成后再按胶水要求的熟化时间完成最终熟化。也可以多层一次性复合完成后进熟化室,按胶水要求的熟化时间完成最终熟化。分层熟化的优点是质量稳定,减少复合起皱的影响,同时也可以查看复合AL产品表观是否存在白点现象;也能保证产品质量的稳定。一次性完成的好处是生产效率高,且便于管理,但有起皱的质量隐患。建议是分段复合后分段熟化,质量会有相对高的保障。

熟化温度一般控制在偏差2℃以内,熟化时间偏差仅+4h,熟化时间不够或超过时间太长均不可取, 熟化后材料要在室温下停放冷却24h才可分切制袋。

耐高温蒸煮无溶剂复合要特别关注熟化工序的工艺设计和管理,对于熟化温度、时间设计要合理,保证熟化充分,建议熟化温度要在55℃以上,熟化时间延长在96h以上,熟化室的门不可经常去开闭,尽可能在复合膜放入后不开门,直到规定时间,一次性熟化充分再取出。根据操作经验,一个产品如果不能够一次性熟化充分,二次熟化的剥离力相比较一次熟化充分的剥离力要差很多,也容易分层和导致高温蒸煮分层。

二、制袋工序三要素和成品检验

 

蒸煮袋熟化、制袋工艺及检测注意事项,太详细了!

 

1、制袋三要素:速度(时间) /min、温度() 、压力(N)

复合物熟化好后,要先检测层间的复合牢度和残留溶剂量,数据达到要求后,才可以取出来拿去制袋。用复合膜做成蒸煮袋,一般采用三边封制成平袋或自立袋,基本没有做成中缝袋形状。热封制袋的工艺参数主要是温度、压力和时间,它们之间是相辅相成、互相依赖的关系。其中,温度是起主导作用,压力和时间是辅助作用。如果温度太低压力再大,加压时间再长也不能使热封层达到熔化自粘的程度。

不同的结构、不同组合、不同层数的复合膜,其热封强度是不同的,可以是45-80N/15mm之间。对于不同结构组合和不同层数的复合膜,热封制袋的工艺参数也应该不同。

热封制袋的工艺参数,主要是温度、压和时间,它们之间有相辅相成、互相依赖的关系,其中,温度是起主导作用的,压力和时间是辅助作用的。蒸煮袋是用CPP膜或HDPE膜作为可热封层的,他们的熔点比LDPE要高,所以热刀的温度要比做LDPE膜的高出许多,大多在180-230℃间选择,如果温度太低,压力再大,加压时司再长,也不能使CPP达到熔化自粘的程度,只有选定适合的温度,再经过一定的接触压力和接触时间,才能完成热封制袋的目的。

在热封制袋时,复合层数越少,厚度越薄的复合物,热刀的温度越低。层数越多,厚度越厚或含有铝箔的复合膜,热刀的温度应该越高。热刀纵向分布一般都有二、三排,每排又会有好几把,必须每一把,每一点温度都要一致,否则,做成袋的封口强度就会出现不一致,有高有低。热刀压下去的压力既不能太小,也不能太大,太小牢度不够,太大又有可能破坏热封层内膜原来的厚度,易挤走部分热封材料,使热封熔接部位两层内膜的总厚度比原来两层之和的数值要小,焊缝边缘形成半切断状态,使焊缝发脆,造成封口力降低。

特别要注意的是:热刀压下去时,千万不能靠袋内侧压力大、外侧压力小,最好调整到靠袋内侧的压力略小一点,同时注意热封硅胶垫的平整度,以免产生热封部位表面不平或有气泡现象。制袋过程中卷膜的行走张力要适宜,保证每次生产时走膜顺畅,热封状况良好,制袋质量稳定。特别是热封层RCPP,容易引起袋开口性不良,要防止开口不良造成袋子板结。在生产前要做好摩擦系数的控制,建议膜的静摩擦系数在0.150.18COF范围内。

热合温度应控制在粘流温度和分解温度之间即Tf---Ta,热烫封口后应该在保持一定张力的状态下用冷刀进行冷却定型,以免产生热封位皱折波纹,要取得良好的热封效果,要求热封次数至少达两次以上。成品袋在制袋后必须进行热封强度、断裂伸长率、抗摆锤冲击能力、氧气透过率、密封性检测合格后,根据使用厂家灭菌条件进行试验无误,后方能出厂,以免最后一道工序中因质量因素而前功尽废。在制袋中若遇到接头或換卷生产,其制袋前后10m范围内的产品都要进行严格抽检控制,因在接头和換卷的过程中,热封温度和压力都会有一定限度的变化和浮动,抽检密度大些,对保证产品质量的稳定是有益的。     

此外,批量制袋之前,要做样品试验,确定了加工工艺参数,包括各段热封刀的温度、压力和机器速度等,并且这些参数能保证蒸煮前后的热封强度均能达到标准。装入等容量的内容物在高温蒸煮试验机中做耐介质的试验,以此来确定材料结构的符合性。制袋时热封边宽度不低于5mm。另外,为保证热封合区域平整美观,冷却模具要保证足够低的温度,一般要在25℃以下。要充分检查冷却水的循环情况。在使用时,一定要让冷的自来水流进去,热交换后的温热水流出来,让刀保持较低的温度,如果没有流通的自来水进行热交换,时间长了以后,管内的水温会有所升高,冷却定型效果不好。所以,别忘了用冷却水,更不要让管子堵死了。

因高温蒸煮材料和工艺的特殊性,制袋过程中对高温蒸煮产品的抽检比例要适当增加,以便能及早发现过程中的质量异常,蒸煮试验以一个生产班次做一次为宜,试验方法要正确,模拟客户的使用条件,即包入等容量同性质的内容物,按客户的灭菌条件(主要是蒸煮温度、时间、压力,比如条件参数为121℃、40min0.2-0.24MPa等)进行耐高温蒸煮性的检测。

2、耐高温蒸煮袋的产品标准和项目检测

我国的耐高温蒸煮袋产品标准,G810004-2008《耐蒸煮复合膜、袋》,产品的材料结构有所扩充,包括了PET/CPPPA/CPP二层的透明型和 PET/AL/CPPPA/AL/CPP三层的不透明型以及PET/PA/CPP三层的透明型,还有PET/ AL/PA/CPP四层的不透明型这三大类。

而在产品的物理机械性能方面,则增加了耐介质性、蒸煮后的剥离力和蒸煮后的热合强度这三个项目指标,取消了原来的耐油性项目,突出了该产品的耐高温蒸煮实用性。

但是,作为生产者和使用者十分关心的最能体现内在质量和使用要求即《外观质量》中的四个:1、折皱;2、划伤、烫伤、穿孔、粘连、异物、分层;3、热封部位无虚封;4、气泡不明显。物理机械性能中的九个:拉断力、剥离力、密封性、耐穿刺性、热合强度、水蒸汽透过量、氧气透过量、耐热耐介质性,再加上卫生性应符合GB9683的规定以及溶剂残留量不大于10mg/m2。在这几个具体项目指标中,尤以剥离力、热合强度、耐热耐介质性能和卫生性能这四个是重点,产品出厂前,这四个项目必须严格控制和检测,只有合格才能出厂。

在这四个项目中,剥离力和热封强度,又有蒸煮前和蒸煮后的二种状态之分,蒸煮后的保留率需达75%或80%以上才合格,而耐热耐介质性,也必须在装入各种介质,经高温蒸煮后才能检测得到,因此,作为蒸煮袋材料的生产企业,就必须拥有高温蒸煮的设备和掌握高温蒸煮的工艺技术,否则,自己对自己产品的质量,没有经过高温蒸煮的考验,心里不会很有把握。

3、检测要求:

a、耐热性及耐高温介质性:

GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》标准突出的不同点在于对蒸煮袋的耐热性及耐高温介质性做出了各自独立的试验要求。耐热性和耐高温介质性是2008版标准中的一个亮点指标,在耐热性中,要求使用温度为80 ℃以上的产品经耐热试验后,应无明显变形、层间剥离、热封部位剥离等异常现象。而在温度为80 ℃以上的产品时应经耐高温介质性试验后,应无分层、破损,袋内、外无明显变形,剥离力、拉断力、断裂标称应变和热合强度下降率应≤30%

b、剥离力、热合强度、密封性、耐穿刺性:

严格按GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》标准中各种不同产品类别等级标准指标进行检测。检测数据合格后方能出厂。

C、卫生性能:

在国标GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》标准中的卫生标准规定:除溶残留量总量≤5.0mg/m2,其中苯类溶剂不检出外,用于食品包装袋的卫生性能应符合GB9683标准要求。各单种材料(基材、胶水、油墨)中的特定化学物质的指标应符合GB/T10004-20085.710的规定。GB-T.4.1原材料及添加剂卫生指标中还规定原材料应符合其相应原料的食品包装用卫生标准;添加剂应符合食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准。

d、检测选样基本要求:

在一项工作单一次性完成生产中,没有改变任何原(辅)材料和各项生产工艺时,可选有代表性、特殊性的样品取样检测。

 连续取样的数量应覆盖所有封刀的长度,才能有效避免局部封合不良的现象漏检。

包装袋试机正常后,由检验人员在调试正常后取样,试机袋中每排随机连续抽取数个样袋盛水封装后进行煮沸试验。调整热合温度、压力、机速,更换膜卷后应重新确认。

每一班次交接班后,应重新取样进行水煮性能测试。对过程中发现的不合格品,及时隔离处理。

正常生产工艺条件发生明显改变时,如机速、温度调整等,或換卷前后的成品袋,必须重新抽样或扩大抽样进行水煮试验。

三、制袋工序应注事项

 

蒸煮袋熟化、制袋工艺及检测注意事项,太详细了!

 

1、批量制袋之前,要做样品试验,确定了加工工艺参数,包括各段热封刀的温度、压力和机器速度等,并且这些参数能保证蒸煮前后的热封强度均能达到标准。装入等容量的内容物在高温蒸煮试验机中做耐介质的试验,以此来确定材料结构的符合性。

2、保证制袋前的卷膜已充分冷却,并且各层间的复合强度,卷膜的溶剂残留等经检测后均已达标,做了首件检查项目的确认。

3、制袋时热封边宽度不低于5mm。热封强度要求在4550N以上。另外,为保证热封合区域平整美观,冷却模具要保证足够低的温度,一般要在25℃以下。要充分检查冷却水的循环情况。

4、制袋过程中卷膜的适应性评估要做充分,保证每次生产时走膜顺畅,热封状况良好,制袋质量稳定。特别是RCPP做热封层,容易造成袋子开口性不好,要防止开口不良造成袋子板结。在生产前要做好摩擦系数的控制,建议在0.150.18COF范围内。

5、因高温蒸煮材料和工艺的特殊性,制袋过程中对高温蒸煮产品的抽检比例要适当增加,以便能及早发现过程中的质量异常,蒸煮试验以一个生产班次做一次为宜,试验方法要正确,模拟客户的使用条件,即包入等容量同性质的内容物,按客户的灭菌条件(主要是蒸煮温度、时间、压力,比如条件参数为121℃、40min0.2-0.24MPa)进行耐高温蒸煮性的检测。

6、根据袋子的尺寸和重量选择合适的包装数量,注意防护,防止对袋子机械损伤。

四、反压冷却工艺

 

蒸煮袋熟化、制袋工艺及检测注意事项,太详细了!

 

蒸煮袋一般在蒸煮过程中产生破裂,经检查,发现蒸煮包装袋各层材料之间没有发生剥离脱层,而且剥离力还很高,这就说明包装袋本身可能没有质量问题,很有可能是蒸煮操作人员没有控制好反压冷却这一环造成的。

什么是反压冷却工艺?

当保温蒸煮完毕后,要从喷淋管注入冷水,用高压冷却强制冷却。这时,蒸煮锅内空间的温度会急剧下降,而蒸煮袋内温度却没有那么快急剧下降,在短时间内会有几十度的差距。一般水蒸气压力与温度是成正比的,温度越高,压力越大,如果此时不用高压空气进行反压控制,当蒸煮袋内与锅内空间的压差达到一定数值时,蒸煮袋便会膨胀,像吹气球一样往往造成爆破。也可能在膨胀过程中,若复合牢度不在最佳状态下,会从复合牢度最薄弱的地方顶开,产生脫层。所以在进行冷却的实际操作时,此刻必须要打开高压空气的进气阀门,维持锅内压力与保温时大致相同的数值,才不会造成蒸煮袋的爆破。

能不能很好地掌握这一步骤是能不能用好蒸煮袋的关键因素之一。如果没有严格控制好反压冷却工艺,冷却时锅内空间压力下降太快就会造成蒸煮袋爆破、泄漏。

五、蒸煮袋生产工艺注意事项

 

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1、基材平衡厚度、电晕处理效果及耐湿热收缩率

蒸煮袋常用的基材有PET、NYALRCPP等,这些基材电晕处理的效果直接影响着蒸煮袋的复合强度;在高温蒸煮过程中,基材会发生不同程度的收缩,如果基材电晕处理达不到预期效果,复合强度低,复合袋层间就没有足够的力去阻碍基材收缩,造成高温蒸煮后袋子有比较严重的离层现象。一般情况下,蒸煮袋所用的PETNY的表面张力要达到50mN/mRCPP要达到40-42mN/m。另外,基材内的某些添加剂如开口剂、爽滑剂、抗静电剂等在高温时加快游离到表面,可能造成附着力的下降。由于耐高温蒸煮袋在灭菌时基本上处在水中,因此测基材的收缩率时应测在12030min的耐湿热的收缩率指标对复合质量的影收缩率小,要稳定,特别是BOPA膜、RCPP膜、SCPP膜,纵、横向耐湿热收缩率建议不大于1.5%才可称得上为蒸煮级的薄膜。各层材料的平衡厚度要均匀,厚度偏差不超过7%,各项物理机械性能指标符合要求。使用AL箔的产品,除了它的机械性能参数满足外,AL表面要干燥,洁净度一定要达到AB级标准,即用蒸馏水检查时,要全部能被浸润,并且针孔数要越少越好,使用前的存放时间不宜超过三个月。为增强复合牢度,复合在中间的BOPA要为双面电晕,且电晕值均不低于50达因。

2、蒸煮类油墨、胶水及油墨、胶水、基材配伍性

复合包装袋的制作是各种材料各种性能叠加的过程,因而需要基材、油墨、胶水等具有良好的配伍性和耐高温湿热性。它们之间的匹配度很重要,若匹配度不好,加工出来的产品,有可能外观不良,或蒸煮过程中产生脱层。根据黏结理论可以知道,当胶黏剂与被粘物表面张力相等且极性相同时,界面张力最小,黏附强度最高。因此,油墨、胶水固化成膜后的表面以及基材表面的状况就可能随不同厂家的产品而异,各种表面的基团能否很好地发生吸引形成分子间力或者发生化学反应形成化学键,决定了各种表面是否具有良好的附着力,因而,在制作蒸煮袋时要充分考虑油墨、胶水的树脂类型,避免因为油墨、胶水、基材的不兼容造成蒸煮袋整体性能的不良。

蒸煮袋用的油墨或胶水一般为双组份的聚氨酯树脂类型的,油墨或胶水的耐热性主要取决于聚氨酯树脂的耐热性、耐湿性。高温提高了油墨胶水的反应特性,如果油墨、胶水的耐温性、耐湿性不够,则在高温下发生水解造成复合强度下降;就聚氨酯树脂体系特性而言,树脂中的氨基、酯基有极强的极性,在湿热条件下易受到湿气的进攻发生水解,聚氨酯树脂与基材表面的氢键易受到破坏,从而使粘结强度降低,甚至会出现胶黏层脱落。目前,蒸煮袋所用的油墨、胶水都是经过树脂改性或采用添加剂来提高油墨、胶水的附着力和耐热性的。因此油墨和胶粘剂所用树脂的改性后的产品质量是决定该油墨和胶粘剂质量的好坏。热封层的RCPPSCPP是按使用蒸煮温度不同而选择。

热封材料耐121℃以上常用RCPPSCPP为好, 厚度必须大于60um。一般建议选用进口产品,进口RCPP内层夹有橡胶成份,是嵌段共聚抗冲击聚丙烯,生产难度较大。一般国内RCPPSCPP采用二元热封聚丙烯生产的,拉伸强度、耐冲击性、耐介质性和断裂伸長率指标差些,因而做耐高温蒸煮袋的热封材料更加经得起温度的考验。

3、熟化时间和上胶量的控制

由于蒸煮袋特殊的杀菌方式及使用条件,决定了蒸煮袋需要有良好的复合强度以减弱湿热条件对蒸煮袋质量的影响,而复合强度又与上胶量和熟化时间息息相关。一般蒸煮袋的上胶量都需要达到4g/m2以上;熟化时间是影响复合强度的又一重要因素,蒸煮袋的熟化时间一般都要达到72h以上,有时虽然达不到这个时间,剥开袋子后胶黏层也干燥完毕,似乎熟化已经完全,但是在实际高温处理过程中,由于其内部仍存在残留应力,还是会与固化时间足够的产品在耐热、耐湿性能方面相差甚远,且在后续制袋过程中,容易产生受热离层现象。因而,在高温蒸煮袋的生产过程中不能盲目求快,应以蒸煮袋的质量为重,严格按照工艺要求生产。

4、金银墨等不宜做蒸煮袋

金银墨及易出现渗透的颜料色,如玖红、射光兰、紫色系油墨遇水,加上温度高,产生溶解是肯定的。金银墨所使用的铜粉、铝粉都是活性比较大的金属,在高温下容易与水分、油脂、氧气等发生化学反应。反应氧化后,外观表现为颜色发黑、发绿甚至褪色。所以金、银墨及易出现渗透的油墨是不能做蒸煮袋产品。

5、胶水涂布要均匀性和溶剂的纯度

根据不同厂家和不同型号胶水的特性,干基量一般要在3.5-4.8g/m2,达到最低涂布量标准的情况下,以左、中、右位置的涂布偏差不可超过0.3g/m2为基准。固化剂要按要求添加,如果干复的车间环境湿度超过了75%,要适当增加固化剂的添加量,一般在原来的基础上增加5%-10%,如果产品印刷图案有较多的黄色、白色等浅色区域,生产时涂布量要比深色图案设计增加0.3g/m2左右的涂布量,以防止蒸煮后出现明显斑点。高温蒸煮胶水的使用一定要按厂家的说明,如配比、熟化的温度和时间等,稀释用的醋酸乙酯溶剂的纯度要达到99%以上。

6、适当的提高机器加工工艺参数

确定合适的机器加工工艺参数,特别是三节的烘箱温度比生产普通产品都要高5-10℃,复合加热辊的温度在70-80℃,复合压力比同规格普通产品增加0.1-0.2MPa。收卷的初始张力和锥度的选择根据材料类型和规格来确定,以收卷松紧度适中,卷膜不会起皱为准。此外,在干式复合时一定要开启第二基材的预热辊,使两基材在进入复合辊时都保持有一定的温度,便于胶液的活化和流动增强复合牢度。涂胶的匀胶辊的开启使用以及复合张力、压力、温度和复合辊和基材之间的包角度都能影响到产品的质量。

7、粘贴剂的选择

有一种胶水染色剂可以对聚氨酯类的物质进行染色而显红色,而对于薄膜,尼龙显土黄色,其它膜则不显色。这种染色剂常用于判断胶水停留在哪一侧的基材上。因此可以区分产生分层时是胶水、油墨、基材质量问题,还是生产工艺和操作产生。在一定条件下使用染色剂染色,结果为膜两面都没有显色。这种情况则表明,剥离开的地方不是胶水的界面,也不是油墨(聚氨酯体系)转移后的界面,因为胶水和聚氨酯油墨染色后均应显示红色。此种情况即为薄膜发生了层间剥离,这可通过进一步实验验证。将刚才染色过的膜,用砂纸在含热封层那一面轻轻来回磨擦后再次进行染色,可观察到被砂过的地方显出了红色。这是由于砂纸将印刷膜磨掉以后,露出了聚氨酯的油墨从而染色显示出红色。

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