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無溶劑復合助塑料軟包環保

2009-05-20 11:46 來源:中華印刷包裝網 責編:劉華杰

  【現在生活中,復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:復合薄膜,如紙/塑復合薄膜、塑/塑復合薄膜、鋁/塑復合薄膜等,是由各種基材(主要有紙、塑料薄膜、鋁箔)通過復合而制成。這些基材中占主要位置的是塑料薄膜!

  【中華印刷包裝網】“無溶劑復合技術為塑料軟包裝的環保帶來春天
  現在生活中,復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:復合薄膜,如紙/塑復合薄膜、塑/塑復合薄膜、鋁/塑復合薄膜等,是由各種基材(主要有紙、塑料薄膜、鋁箔)通過復合而制成。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用市場,隨著消費水平的提高,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  膜材料的發展。在通常意義上,包裝薄膜制品的結構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的氧化變質,所以要有優異的阻隔氧氣的能力;
  2.因水汽的進入或揮發可引起食物口味的變化,須具有優異的水蒸氣阻隔能力;
  3.為防止異味進入或香味的揮發,保證食品原味,需要有優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.為保護食品,滿足搬運和運輸的需要,須具有較強的力學性能
  8.其他的一些光學性能方面的要求等。
  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合搭配來滿足這些需求。

  復合塑膠材料逐漸走向環保
  美國科研人員研制開發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菌中,提取了三種能產生塑膠的基因,再轉移到油菜的植株中,經過一段時期便產生一種塑膠性聚合物液,經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勢是可由微生物加以分解。
  英國科研人員新近研制開發出了一種PHB細菌塑膠。它是先用糖培育出一種細菌,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。同時棄后對環境沒有污染。
  總之,目前國內外新開發的食品軟包裝材料的發展趨勢是朝著高性能、無毒無害、綠色環保、方便使用、安全的方向發展,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,把包裝對生態環境的破壞降到最低程度。

  無溶劑復合技術是目前最沒有爭議的環保技術
  當前,國際軟包裝最重要的三大環保技術為:無溶劑復合技術、柔性版印刷和共擠出復合。目前最沒有爭議的環保技術為無溶劑復合技術,這種技術在歐美市場已占據相當重要的地位,其起源于20世紀70年代(德國),快速發展始于20世紀80年代,占新增復合機設備的80%~90% (歐洲、美國)。日本是20世紀90年代末期才開始重視,并有較快的發展。而在我國無溶劑復合技術的現狀是:始于20世紀90年代中后期,一直緩慢發展,近年發展稍快,F存安裝數量不超過40臺(占復合機總量不超過2%),遠遠低于發達國家。
  與溶劑復合工藝相比,無溶劑復合技術具有以下優點。
  (1) 生產中不使用溶劑,避免了環境污染。
  (2) 將火災和爆炸隱患降至最低。
  (3)復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) 無溶劑復合設備沒有干燥箱,減少了能源消耗。
  (5)無溶劑復合設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合性能。
  (6) 復合速度快,生產效率高。
  (7) 綜合成本較低。

  無溶劑復合技術的工藝控制要點及常見問題分析:
  (一)無溶劑符合技術的工藝控制要點: 
  1.復合基材
  目前,無溶劑復合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、鋁箔等。復合時一般將剛性大、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,可以根據實際生產情況靈活選擇,如印刷膜與鍍鋁材料復合時,為了保證復合質量和生產效率,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層薄膜逐漸向內層表面遷移,并與水汽發生反應形成聚脲抗熱封層,影響包裝袋的熱封質量,當聚乙烯薄膜質量較差或膠黏劑選擇不當時容易發生此問題,尤其是使用雙組分膠黏劑時更要注意。二是復合爽滑劑含量較高的薄膜時,由于爽滑劑遷移進膠黏劑層,可能會出現剝離強度差、熱封不良、摩擦系數增大等問題,影響其在包裝生產線上的操作性。因此,在復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%以內為好。針對不同材質的薄膜,復合過程中各部分張力大小也有所不同,甚至不同廠家生產的同一材質的薄膜,其張力也要略作調整。如PA/PE結構的復合薄膜,PE膜的張力大致在1.5~2.5N之間,PA膜的張力可以根據實際情況控制在7~15N之間。
  檢查張力是否合適的方法:在復合過程中停機,在收卷處用刀片在復合膜上劃一個十字口,最理想的狀態是劃口后復合膜仍保持平整。如果復合薄膜朝某一方向卷曲,則說明該層薄膜的張力過大,應適當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
  涂膠量也是影響復合產品質量的關鍵因素。開機前,首先要調節兩根計量輥(鋼輥)之間的距離,左右兩邊的距離應保持一致,以確保涂膠均勻。而且要等計量輥完全預熱以后,再調整兩端的間隙。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產品要求而定,并用0.6mm、0.8mm、1mm厚的鋼尺進行調整。一般情況下,復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生嚴重皺褶,收卷時最好用直徑為6英寸的紙芯。另外,復合膜卷的表面也存在收縮問題,可以在下機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,提高了產品的利用率。
  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,所以復合膜收卷后要輕拿輕放,如有條件最好懸掛起來,在40℃以下的環境中存放。
  6.計量泵的保養
  使用雙組分膠黏劑時,計量泵是非常關鍵的部件,必須要保證計量泵運轉良好。進入計量泵的壓縮空氣要保持干燥狀態,必要時還應加裝除濕裝置。如果壓縮空氣中含有水分會產生很大影響,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固化,不易清理。
  (二)常見問題分析
  1.涂布效果差
  (1) 轉移輥壓力不夠。
  (2) 轉移輥機械制動調節錯誤。
  (3) 涂布輥未清理干凈。
  (4) 涂膠壓輥、轉移輥或復合輥的光潔度差。
  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(復合有白版的產品時經常出現),只要常擺動噴膠嘴保持此處的膠黏劑新鮮即可。
  (2) 復合輥或涂膠壓輥兩邊有膠液或其他雜質。
  3.收卷端面不齊
  (1) 涂膠量太大。
  (2) 從復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。
  (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。此時表現為復合膜整體出現細小、均勻的斑點。解決辦法是適當增加涂膠量,調整復合溫度和復合壓力。
  (2) 涂膠部、復合部各輥的表面光潔度太差或粘有膠黏劑等異物。此時表現為局部間斷重復出現斑點。可以通過測量重復出現的兩斑點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,進入復合輥前打褶,造成局部復合效果較差,并會出現氣泡,宏觀表現為白斑。解決辦法是調整復合前的撓度輥,使薄膜進入復合之前保持平整,可適當調整張力或更換膜卷。
  (4) 復合部分或涂膠部分的壓力設置不當。
  (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白斑,應更換合適的膠黏劑或油墨。
  5.氣泡
  (1) 復合部或涂膠部各輥有損傷或異物。
  (2) 復合壓力太低。
  (3)復合速度太快,膠黏劑涂布效果不佳。可適當降低復合速度,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移輥的光滑性太差。此時應停機清理涂布單元,或更換轉移輥,有時晃動計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。

  無溶劑復合技術的發展受到制約的原因
  無溶劑復合在我國推廣速度緩慢的原因,據專業人士分析,這方面的原因很多,但主要原因是:
  第一,國內企業壓力動力不夠。長期以來,國人對健康的關注、政府和市場對環保安全等的要求都沒有對包裝印刷企業構成足夠的壓力或推動。
  第二,長期宣傳誤導。一直以來,不少宣傳輿論都把無溶劑復合描述成簡單、容易掌控、所有基材都適合的工藝,但實際上它一個是原理簡單、但把握較難的工藝技術,也不是適合于所有材料的復合。
  比如,在實際生產過程中,由于無溶劑膠黏劑的初始黏度很低,操作控制難度加大,容易出現各種質量問題。無溶劑粘合劑基本上是由雙組分的聚氨脂粘合劑構成,主劑和固化劑在室溫下粘度較高,是半固態物質。復合時,主劑和固化劑按比例混合,經具有加熱保溫功能的網紋輥熱溶后涂布到基材上,涂布不必經過加熱干燥就可以直接跟另一種基材進行粘合,復合過程中沒有溶劑的殘留,沒有廢氣的排放污染環境,但可能因主劑和固化劑的比例控制不穩定,復合工藝條件復雜等多種因素,某些滲透性較強的食品滲入底層基材進入到粘結層而受到污染,同時粘合劑盤泵的清洗劑會污染環境。
  因此,幾乎所有企業在初期都對這項技術推廣的難度預期不足。
  第三,前期使用成功者不多。我國從開始引進這項技術至今已經超過10年,但幾乎所有廠家在使用過程中都經歷了不少曲折,沒有一帆風順者,目前很多設備也沒有進入正常使用狀態,導致了大量的后來者對這項技術敬而遠之或者駐足不前,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備投入的原因,至今為止,在我國,復合軟包裝材料基本上都是采用溶劑型干法復合工藝生產,在能量耗費、環境保護及衛生等諸多方面均存在嚴重問題。目前,國內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應用,使運用干法復合生產復合軟包裝材料得到了很大的改善,對于推進綠色包裝的發展起到了積極的作用,然而干法復合工藝本身固有的缺點并未發生根本性的變化。溶劑殘留的解決一直使軟包裝面臨兩種選擇:治標與治本。治標——控制溶劑殘留量:采用溶劑型干式復合(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:采用無溶劑復合替代干式復合。但過去很多年我們都還是在治標的框框里打轉。
  第四,工藝本身的特性較復雜。這項工藝技術與現在普遍采用的干式復合工藝相比差異較大,沒有足夠成熟的經驗可借鑒。國外經驗也不能直接應用,國內企業各自摸索需要比較艱苦的努力。

  無溶劑復合包裝技術適應環保需求
  但就目前來說,國際軟包裝最重要的發展趨勢是EHS(環保、健康、安全)已經在國內得到廣泛認同。國家對食品安全的監管力度明顯加大,比如QS認證就是一項重要的全國性舉措,國人對健康安全的關注也顯著提升;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生標準(GB9685-2008),特別對粘合劑和油墨中溶劑的使用將有新的標準。 對此,在我國推廣無溶劑復合具備了一些新的有利條件,為無溶劑復合的推廣注入了新的動力。國產設備、粘合劑的研制取得了質的進步,為推廣提供了有利條件。
  可見,在可持續發展的今天,以人為本,大力倡導節約資源顯著、環保性能優越、產品衛生性能可靠性強的綠色包裝工藝——無溶劑復合工藝,是擺在從業者面前的一項十分迫切的任務。

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