摘要：企業(yè)在考慮復(fù)合膜結(jié)構(gòu)時(shí)，要綜合考慮印刷、復(fù)合、制袋、熱封等各工序?qū)?a href="http://www.tyxdny.com/news/cate/11.html" style="color:blue" target="_blank">薄膜的性能要求。本文詳細(xì)分析了多種薄膜材料的性能，介紹了如何選擇滿足印刷、復(fù)合、制袋要求的薄膜材料以及在印刷與復(fù)合環(huán)節(jié)，使用這些薄膜材料的注意事項(xiàng)。
薄膜是軟包裝原材料中，對(duì)質(zhì)量影響非常大的一種材料。一般來(lái)說(shuō)，我們?cè)诳紤]一個(gè)復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)時(shí)，要綜合考慮印刷、復(fù)合、制袋、熱封等各工序?qū)Ρ∧さ男阅芤蟆＿x擇適宜印刷的薄膜作印刷層，選擇阻隔性高的薄膜作復(fù)合層，還有熱封性好的薄膜作熱封層等。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們還應(yīng)根據(jù)各種薄膜不同的特性，確定它的厚薄、表面電暈值等。只有準(zhǔn)確選好薄膜材料，才有可能生產(chǎn)出符合我們?cè)O(shè)計(jì)要求的復(fù)合膜。
一、印刷基材的選擇
薄膜材料是印刷圖案轉(zhuǎn)移的載體，薄膜本身和薄膜在機(jī)器上的走料狀態(tài)都是影響套印準(zhǔn)確的因素。薄膜不平整，內(nèi)部張力不均勻或薄膜受潮、老化等，都會(huì)影響套印準(zhǔn)確。
不同的薄膜材料也有不同的特點(diǎn)，如PET 、OPP、NY三種材料的印刷適應(yīng)性是完全不同的。在機(jī)器上，薄膜通過(guò)每個(gè)印刷單元時(shí)速度要保持連續(xù)穩(wěn)定，但薄膜在機(jī)器上受力和受熱后變形狀況是不同的，即使同一薄膜，不同厚度和寬度時(shí)，變形也不同，這些隱形的變化很難用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公式來(lái)表示。材料變形沒(méi)有穩(wěn)定的規(guī)律，在機(jī)器上運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)不均衡，為套印穩(wěn)定帶來(lái)隱患。
1、聚酯薄膜---PET 比重:1.40g/cm3
一般PET薄膜都經(jīng)過(guò)兩次拉伸并熱定型。企業(yè)最常用的是12um BOPET薄膜，其平均厚度公差應(yīng)小于1.0%。在加工中通常采用SiO2作為抗粘連劑，SiO2有利于提高印刷油墨的附著牢度，這是由于SiO2中的硅氧鍵具有較強(qiáng)的極性，且SiO2粒子表面常吸附有一定的化合水和羥基。因此粒子具有較高的表面能，裸露在薄膜表面的粒子有助于增加薄膜表面的極性。
薄膜表面不能有油污、灰塵、低分子物等污染物，否則會(huì)在薄膜表面形成弱界面層，影響油墨的附著，造成印后脫墨的現(xiàn)象。如若印刷淺網(wǎng)，一般要求薄膜表面張力達(dá)到50達(dá)因以上，酯類溶劑特別容易吸附在薄膜表面，因此要特別注意印刷和復(fù)合后的烘干，以徹底排除殘留溶劑。PET膜耐油性差，所以要注意油脂的滲透。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可遵循：GB/T 16958---1997《包裝用雙向拉伸聚酯薄膜》標(biāo)準(zhǔn)。
2、聚酰胺薄膜----BOPA、尼龍----NyIon 比重為：1.13~1.16 g/cm3 一般取1.14 g/cm3
目前使用的BOPA薄膜一般是由已內(nèi)酰胺開(kāi)環(huán)聚合得到的尼龍6制成的。由于尼龍6分子中有大量的酰胺基極性基團(tuán)，因此稍加電暈處理，薄膜的表面張力可達(dá)52達(dá)因以上。由于酰胺基的存在，導(dǎo)致BOPA薄膜表面極易吸收極性很強(qiáng)的水分子，嚴(yán)重時(shí)在膜表面極易形成一層水膜，在印刷和復(fù)合時(shí)常常會(huì)造成印刷不良、復(fù)合不牢、有小氣泡或小白點(diǎn)等質(zhì)量問(wèn)題。尼龍膜做為吸水性強(qiáng)的薄膜，容易殘留醇類溶劑，因此在印刷和復(fù)合過(guò)程中，應(yīng)特別注意溶劑的純度以及在油墨中盡量少加或不加醇類溶劑，若非加不可，也應(yīng)該考慮如何處理充分干燥問(wèn)題，使醇類溶劑在印刷后基本無(wú)殘留。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可遵循：GB/T20218---2006<<雙向拉伸聚酰胺(尼龍) 薄膜>>標(biāo)準(zhǔn)。
在BOPA薄膜加工過(guò)程中，熱處理的時(shí)間和溫度是非常關(guān)鍵的工藝參數(shù)，因?yàn)闊崽幚砜梢韵煨巫儠r(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使取向的PA6分子鏈進(jìn)一步結(jié)晶，結(jié)晶不完善部分也進(jìn)一步完善，這就促使BOPA薄膜在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下使用時(shí)不至于發(fā)生明顯的收縮。
尼龍膜耐油脂性優(yōu)、耐有機(jī)溶劑、耐堿性優(yōu)，耐藥品性好，有良好的耐高溫性和耐低溫性(-60℃~150℃) 。已經(jīng)吸濕的尼龍膜應(yīng)重新干燥后才能印刷和復(fù)合，否則會(huì)出現(xiàn)漏膠、漏印等故障。尼龍膜受潮后除起皺外，在外力作用下還會(huì)橫向伸長(zhǎng)、縱向縮短，伸長(zhǎng)率可達(dá)1.5%~2.0%左右。若用于涂布PVDC材料的尼龍膜或用于無(wú)溶劑復(fù)合的尼龍膜，其整體平衡厚度不能超過(guò)5%。
二、復(fù)合(熱封層)材料的選擇
1、CPE或LDPE 比重0.90~0.91 g/cm3
一般用于水煮袋的PE膜不但要有較好的熱粘強(qiáng)度(水煮時(shí)不破袋)、良好的熱封性和熱封強(qiáng)度，還要有良好的厚度均勻性(保證熱封質(zhì)量的穩(wěn)定性)。一般PE材料厚度達(dá)到60um時(shí)，為了降低摩擦系數(shù)，在生產(chǎn)中會(huì)加入較多的添加劑(爽滑劑、表面活性劑等) ，這些小分子物質(zhì)很容易從膜的內(nèi)部向外表面方向遷移、擴(kuò)散、折出，嚴(yán)重影響PE膜與其它材料的復(fù)合牢度。
當(dāng)添加劑加入量為300PPm時(shí)屬低爽滑膜, 此類膜可以放心使用;當(dāng)加入量為500PPm時(shí)為中性爽滑膜, 使用時(shí)就應(yīng)十分慎重;當(dāng)添加劑加入量為800PPm或以上時(shí)屬高爽滑材料, 此類材料不能使用，因添加劑太多，易上浮而使復(fù)合層發(fā)生降解脫層。
用于水煮袋的CPE或LDPE的電暈處理度應(yīng)在40達(dá)因。并且不能有影響使用外觀的魚眼、雜質(zhì)、晶點(diǎn)、氣泡。有的雜點(diǎn)甚至?xí)檀┯∷?使其阻隔性下降或出現(xiàn)油類滲漏現(xiàn)象。
2、茂金屬材料 (MPE、MLLDPE等在PE中加入了不等比例的茂金屬)
茂金屬催化劑是由過(guò)渡金屬的環(huán)戊二烯基結(jié)合物，甲基鋁氧烷或離子活化劑組成，其活性極高，每個(gè)活性中心引發(fā)和生成的聚烯烴分子鏈長(zhǎng)度和共聚單體含量幾乎相同，分子量分布窄和側(cè)鏈分布均一，具有高拉伸強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度好，熔點(diǎn)低、低溫?zé)岱庑阅芎茫瑹岱鈴?qiáng)度高，耐應(yīng)力開(kāi)裂性好，耐蒸煮、耐穿刺性好，在冷藏運(yùn)輸過(guò)程封口不易破裂等特點(diǎn)，廣泛用于高速包裝材料內(nèi)層。但MPE復(fù)合時(shí)有時(shí)會(huì)引起復(fù)合層不干現(xiàn)象，這是由于添加劑引起的，從而影響復(fù)合的牢度。
3、耐高溫聚丙烯薄膜 (RCPP、SCPP) 比重0.88~0.90g/cm3
CPP即聚丙烯流涎薄膜,是通過(guò)熔體流涎,驟冷生產(chǎn)的一種無(wú)拉伸、非定向的平擠薄膜。CPP熔融指數(shù)偏低時(shí),易造成復(fù)合袋開(kāi)口性差;偏高時(shí),制袋熱封性差。一般CPP熔融指數(shù)在7~12g/10min。同時(shí)CPP薄膜屬非取向薄膜,僅在縱向(MD)方向存在某種取向,軟化點(diǎn)大約為140℃。
熱封材料耐121℃以上用RCPP或SCPP為好,一般建議選用進(jìn)口產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)耐高溫RCPP質(zhì)量不穩(wěn)定,進(jìn)口RCPP內(nèi)層夾有橡膠成分,用作耐高溫蒸煮袋的熱封材料時(shí)更經(jīng)得起溫度的考驗(yàn)。
一般RCPP或SCPP可采用二元共聚物生產(chǎn)的CPP,厚度必須大于60um。作為耐高溫蒸煮的CPP,不應(yīng)該用均聚聚丙烯(單一丙烯單體的聚合物 PPH)制造,而應(yīng)用共聚聚丙烯(嵌段共聚聚丙烯PP--B)或共混改性的聚丙烯粒料去制造。因?yàn)橛镁劬郾┳龅腃PP,經(jīng)高溫蒸煮后要產(chǎn)生脆化,容易從封口處破裂,造成內(nèi)容物泄漏,在抽真空處的折痕易發(fā)生漏氣，而且耐油性極差。而共聚型或共混型CPP,因其結(jié)晶度高,耐低溫性和抗沖擊性比均聚CPP好。耐135℃左右的熱封層應(yīng)采用進(jìn)口嵌段共聚聚丙烯專用料制成的SCPP。
企業(yè)選用適合的CPP薄膜十分重要,這樣才能保證耐高溫蒸煮袋的產(chǎn)品質(zhì)量。CPP表面處理應(yīng)達(dá)40達(dá)因，復(fù)合效果好些,才能有質(zhì)量保障,表面張力不要超過(guò)46達(dá)因,否則粘接牢度會(huì)下降。這是因?yàn)樘幚磉^(guò)度時(shí),薄膜表面層氧化過(guò)度，分子降解材料發(fā)脆,高分子自身強(qiáng)度下降，產(chǎn)生熱封邊漏氣或破裂。
真空鍍鋁VMCPP、VMCPE等一般不適合用于水煮、蒸煮袋熱封層。
三、復(fù)合中間層材料的選擇
1、 鋁箔: 工業(yè)純鋁的比重為:2.7g/cm3
工業(yè)上把厚度≤0.2cm的鋁材稱為鋁箔。用于蒸煮袋的鋁箔厚度一般為70um~90um, 其標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)GB3198---1996《工業(yè)鋁箔》標(biāo)準(zhǔn)。
在鋁箔的軋制生產(chǎn)過(guò)程中，需用離型劑(油類), 在成型后經(jīng)過(guò)成品退火去油處理，但多少都會(huì)殘留在鋁箔上, 因此用于軟包裝印刷復(fù)合的鋁箔其表面清潔度非常重要。一般鋁箔表面分為5級(jí)，用于印刷復(fù)合的是A、B兩級(jí), 其它級(jí)別不能用于復(fù)合印刷。
若表面殘留有油污，會(huì)發(fā)生復(fù)合脫層及引起各種不同的質(zhì)量問(wèn)題。其次是針孔要少，90um以下的鋁箔表面對(duì)光用肉眼可見(jiàn)針孔直徑在0.1~0.3mm以內(nèi)，每平方米不能超過(guò)1個(gè)。針孔多，其阻隔性就要大打折扣了。
鋁箔應(yīng)質(zhì)地柔軟，折疊時(shí)應(yīng)不易斷裂，柔韌性好，抗拉強(qiáng)度一般為98KPa、破裂強(qiáng)度為90KPa。表面潤(rùn)濕張力可達(dá)72達(dá)因以上。
復(fù)合鋁箔和真空鍍鋁膜時(shí)，一定先做好鋁箔(真空鍍鋁膜) 與材料、膠的親和性配伍試驗(yàn)。鋁箔在機(jī)械性能中要求抗拉強(qiáng)度在60N/mm以上,延伸率在1.5%以上。鋁箔最大缺點(diǎn)是不耐酸和強(qiáng)堿，當(dāng)AL與PP復(fù)合時(shí),包裝內(nèi)容物的PH值≤5.3時(shí),因酸性大,就很容易產(chǎn)生脫層。為防止此現(xiàn)象發(fā)生,可用中間層多加一層PET即(PET/AL/PET/CPP)，能起到很好的阻擋食品中酸性物的遷移,防止膠粘劑脫層的效果。油污度和針孔是鋁箔的主要檢測(cè)指標(biāo)。
2、 BOPA(尼龍)
BOPA用于水煮蒸煮袋的中間層相當(dāng)普遍，但用于中間層的尼龍一定要用雙面電暈的薄膜,雖然尼龍膜是高分子聚合物，其未經(jīng)電暈處理時(shí)，表面張力也有近40達(dá)因,要保證油墨、膠粘劑的附著牢度，一定要使用雙面都經(jīng)電暈處理的尼龍膜為最佳選擇。一般用于雙電暈的尼龍膜，非處理面要有52達(dá)因，處理面要56達(dá)因以上，但并非處理度越高越好,處理度太高,會(huì)因表面氧化過(guò)度而發(fā)脆,造成機(jī)械強(qiáng)度下降,膜背面有點(diǎn)狀或條狀擊穿,產(chǎn)生熱封邊漏氣或破裂。(處理度過(guò)高,其他薄膜危害度一樣嚴(yán)重)
3、真空鍍鋁材料(VMPET、VMBOPA等)
雖然PET、BOPA經(jīng)過(guò)真空鍍鋁，鍍上一層鋁分子層后能增強(qiáng)材料的阻隔性，但由于鍍層很薄,其阻隔性遠(yuǎn)沒(méi)有鋁箔好，并且因?yàn)殄儗犹。瑢?duì)于阻擋紫外線的照射效果較弱，做為中間層復(fù)合時(shí)還應(yīng)考慮:膠粘劑本身強(qiáng)度和本身質(zhì)量是否達(dá)到要求;膠粘劑與鍍鋁材料兩界面的結(jié)合率;鍍鋁材料本身的附著牢度和質(zhì)量是否達(dá)到要求。
4、K涂層材料 (KOP、KPA、KPET等以及在材料表面涂上PVDC的材料)
在基膜上涂上一層厚度約3um的PVDC樹(shù)脂, 可以大大提高它們的阻隔性，無(wú)論是輥涂或是噴涂。因?yàn)椴牧虾穸群秃癖【鶆蚨榷疾皇呛芎茫砻娌黄剑∷r(shí)張力和壓力都不能太大，由于材料厚薄不均，產(chǎn)生套印困難，由于表面粗糙，產(chǎn)生油墨轉(zhuǎn)移性差，淺網(wǎng)版(2成以下) 易起花點(diǎn)(即部分網(wǎng)點(diǎn)丟失) 。需在印刷中采用較高硬度的壓輥進(jìn)行印刷。其次，K涂層膜對(duì)溶劑的選擇性較強(qiáng)，使用溶劑不當(dāng)時(shí)，可能會(huì)將涂層溶下來(lái)，造成印膜殘留溶劑量大，易產(chǎn)生粘連，因此印刷時(shí)干燥系統(tǒng)和印后收卷的冷卻系統(tǒng)應(yīng)特別注意。
由于涂上一層PVDC樹(shù)脂，基膜會(huì)比較硬脆，復(fù)合薄膜經(jīng)過(guò)皺折，PVDC涂層極易岀現(xiàn)裂紋，喪失阻隔性。PVDC涂層是涂在基膜上，兩者結(jié)合間力有限，復(fù)合薄膜在受熱時(shí)，特別是100℃以上加熱時(shí)PVDC涂層與基膜極易開(kāi)裂，因此,用涂布PVDC方法制成的復(fù)合膜袋用于高溫蒸煮包裝時(shí)，潛伏很大危機(jī)，因而最好不要用于高溫高壓殺菌包裝袋。此外，PVDC膜耐熱性很低，一般溫度超過(guò)30℃ ，PVDC膜就開(kāi)始產(chǎn)生收縮，因此不可用于水煮蒸煮袋。
5、BOPET (與印刷面同)。但生產(chǎn)耐121℃蒸煮袋時(shí),其處理面應(yīng)在50達(dá)因以上，夾在中間層時(shí)必須雙面電暈處理，才能適應(yīng)蒸煮的耐溫要求。
6、蒸鍍鋁膜 (GT膜)
蒸鍍鋁膜是以PET膜為基材，用物理(PVD)或化學(xué)(CVD)的蒸鍍法，在其表面沉積SiOx蒸汽面形成的一種高阻隔性透明包裝薄膜，簡(jiǎn)稱GT膜。由于使用了SiOx這種制造玻璃的成分，所以GT膜也被稱為"軟玻璃"。在國(guó)外市場(chǎng)以PE/SiOx/Paper/PE結(jié)構(gòu)大量用于利樂(lè)包裝盒。
7、乙烯--乙烯醇共聚物(EVOH)
EVOH是一種無(wú)規(guī)共聚物，具有鏈?zhǔn)椒肿咏Y(jié)構(gòu)的結(jié)晶性聚合物，密度為1.13~1.21g/㎝3,其中乙烯含量通常是20%~45%,乙烯醇含量為55%~80%，因?yàn)榻Y(jié)合了聚乙烯醇(PVA)的阻氣性和聚乙烯的加工性特點(diǎn),EVOH可以看成是PVA的改性物，其生產(chǎn)工藝流程與PVA相似。EVOH、PVDC(聚偏二氯乙烯)、聚酰胺(PA)為三大阻隔材料。
四、印刷與復(fù)合材料的使用注意事項(xiàng)
1、用于印刷的薄膜材料一定要選印刷級(jí)別的，印刷級(jí)別薄膜一般厚度均勻，收卷松緊度適中，印刷適應(yīng)性好，可提高套印準(zhǔn)確性。
2、對(duì)于有荷葉邊的薄膜不可以直接使用，要么重新收卷，要么分切成窄的材料來(lái)用，消除了荷葉邊才能使用。薄膜如果在張力不穩(wěn)定的分切機(jī)上分切或收卷，會(huì)改變薄膜的張力均衡性，直接影響印刷時(shí)的套印穩(wěn)定。故應(yīng)盡量選擇張力穩(wěn)定的分切機(jī)。
3、壓輥的寬度和薄膜的寬度要匹配，每個(gè)色座的壓輥有效寬度和硬度要盡量一致，以獲得穩(wěn)定的套印效果。
4、印刷NY基材，車間濕度超過(guò)75%對(duì)套印影響很大，如果不能對(duì)印刷車間進(jìn)行除濕處理，就不要在高濕度的環(huán)境中印刷NY基材。另外由于NY極易吸潮變形，即使?jié)M足印刷條件，材料也不可以提前拆包。
5、做過(guò)涂層處理的薄膜，要選擇合適的壓輥，處理后的薄膜會(huì)比原基材滑或澀，壓輥選擇不合適，會(huì)影響套印，另外張力參數(shù)也要做針對(duì)性調(diào)整。
6、影響套印不良的因素很多，一卷材料在某臺(tái)印刷機(jī)上可能會(huì)發(fā)生找不出原因的套印不良，可以考慮轉(zhuǎn)換其他印刷圖案的訂單，也可以換到另外一臺(tái)機(jī)使用，有時(shí)也可以避免這卷材料因套印不良而不能使用的情況。同樣，即使一卷材料總是出現(xiàn)套印不良，但又找不出原因，也沒(méi)有直觀的材料異常現(xiàn)象，但換一卷同樣規(guī)格的材料，有時(shí)也可以解決套印不良的問(wèn)題，有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)長(zhǎng)通常會(huì)做這樣的調(diào)整，以應(yīng)對(duì)無(wú)法判斷的套印異常。
7、材料的寬度占印刷機(jī)有效使用寬度的比例不能太大或太小，一般利用機(jī)器有效寬度的45%~90%，套印效果較理想。
8、因原材料卷底靠紙芯，可能有皺痕或收卷不良，會(huì)帶來(lái)套印不良，這時(shí)卷底材料就不能繼續(xù)使用了，要即時(shí)切料換卷。
9、使用前必須確定印刷材料在使用期內(nèi)，其表面潤(rùn)濕張力在標(biāo)準(zhǔn)使用范圍內(nèi)。
10、材料使用前應(yīng)測(cè)量它們之間的熱收縮率，差值要盡量小，以免滅菌加工后因收縮率不一致而產(chǎn)生卷邊起皺。一般兩者的熱收縮率差值在0.03%時(shí)產(chǎn)生卷邊的概率最小。
11、水煮、半高溫、高溫蒸煮袋的熱封層材料非常關(guān)健，各自差別很大，特別是RCPP和SCPP使用應(yīng)特別注意選用。
12、尼龍膜是一種吸濕很大的材料，作為水煮、蒸煮袋的表面層，在滅菌時(shí)直接與水接觸易產(chǎn)生吸濕等問(wèn)題，做表面層是不大適合的，為克服尼龍膜吸濕快的不良因素，如果是尼龍膜做表層的水煮、蒸煮袋，一般在選用膠粘劑和上膠量時(shí)都要提高一個(gè)檔次，即后工序滅菌溫度為100℃時(shí)，則選用膠粘劑時(shí)高出一檔選耐121℃膠，并將上膠量(干膠量)由原來(lái)的3.5g/㎡提高至4g/㎡~4.5g/㎡，以保證以尼龍膜做外層時(shí)的復(fù)合牢度達(dá)到應(yīng)有要求。
13、CPE作為100℃以下水煮袋的內(nèi)層材料時(shí)，一般厚度都在60um以上，而要生產(chǎn)60um以上CPE時(shí)，必定加入較大量的添加劑。在高溫狀態(tài)下，添加劑是否產(chǎn)生上浮而使膠粘劑降解，使復(fù)合層脫層，都應(yīng)十分注意觀察。因此，采用CPE做內(nèi)層材料時(shí)，不但要查CPE材料的表面電暈處理值，也要查其熱收縮率、摩擦系數(shù)值及加熱后摩擦系數(shù)值的差值對(duì)比，觀察和判斷添加劑是否上浮及上浮量，做出相應(yīng)的對(duì)策。
已加入薄膜中的爽滑劑在較高的溫度條件下會(huì)從薄膜的表面向薄膜的內(nèi)部遷移(“內(nèi)遷”)，而在較低的溫度環(huán)境下會(huì)再次向薄膜的表面遷移(“外遷”)。也就是說(shuō)：烯烴類材料在較高的溫度條件下對(duì)油酸酰胺、芥酸酰胺類外潤(rùn)滑劑有相對(duì)較好的相容性，在較低的溫度條件下對(duì)油酸酰胺、芥酸酰胺類外潤(rùn)滑劑的相容性相對(duì)地較差。
薄膜中的添加劑(包括爽滑劑)不僅會(huì)“外遷”和“內(nèi)遷”，還會(huì)在卷繞、存放的過(guò)程中向相鄰的界面發(fā)生“遷移”。油酸酰胺和芥酸酰胺既可以用于PE薄膜，也可以用于PP薄膜。
薄膜的摩擦系數(shù)不斷下降的原因是爽滑劑不斷地“外遷”到薄膜的表面并覆蓋了薄膜表面上越來(lái)越多的面積。如果已經(jīng)“外遷”到PE薄膜表面的爽滑劑由于某種原因“消失”或“減少”了，其結(jié)果就將是PE薄膜的表面摩擦系數(shù)的“異常上升”。
