为保持粽子的原有风味,延长保质期,防止破包,粽子包装袋的材料一定要合理选用,不仅要符合高温蒸煮的要求,而且希望能延长保质期,降低破袋率,帮助企业取得良好的市场效果。
一、塑料薄膜包装粽子袋产品标准
根据粽子后加工的蒸煮灭菌温度要求,粽子包装必须是高温蒸煮级包装袋(灭菌需耐121℃以上)。
粽子袋包装用材料,无论面层、中间层、热封层材料,根据GB/T10004—2008标准中规定,物性检测都应达到以下标准:1、剥离力应≥4.5N/15mm;2、热合强度应≥35N/15mm;3、拉断力应达40N;4、直角撕裂度≥6N;6、抗摆锤冲击能≥0.6J;7、耐穿刺强度≥950Mpa,还有氧气透过量、水蒸气透过量、耐压性能、跌落性能等都必须符合标准。特别是耐穿刺强度,与包装袋破袋率有关。
二、材质结构选择
1、印刷面材
因为粽子袋必须符合耐121℃、40min的灭菌条件,因此,面材的耐温程度必须符合后加工要求,可选用BOPET、BOPA薄膜。要求薄膜表面厚度均衡性好,无软边、荡边现象,不能有油污、灰尘、低分子物等污染,否则会在薄膜表面形成弱界面层,影响油墨、胶粘剂的附着。一般PET要求簿膜表面张力达52达因左右,BOPA膜应达56达因左右。由于尼龙膜很容易吸潮,因此要求白膜本身在未印刷前的含水量越少越好,一般控制在1.5%~2.5%之间,若超过3%,则会引起复合干燥减慢、气泡、堵塞网穴,产生小网点丢失、复合脱层等故障。
未开印前不随意打开尼龙膜的包装层,以防外界水分的入侵。在使用前,可先放熟化室2、3h,先去掉膜表面水分后再使用会好些。在BOPA/PE(115℃)、BOPA/CPP121℃结构中,只能用耐135℃的蒸煮胶粘剂,即胶粘剂耐温度提高一个档次并且适当提高上胶量。尼龙膜蒸煮后有少量变黄现象,会使包装袋产生色差,要特别注意。
2、热封层材料
热封层材料要求耐121℃以上,故采用RCPP或SCPP为好,建议选用进口产品,进口产品在内层夹有橡胶成分,更加经得起温度的考验。作为耐高温蒸煮的CPP材料不应该用均聚聚丙烯去制造,而应用共聚聚丙烯或共混改性的聚丙烯粒料去制造。因为用均聚料生产的CPP,经高温蒸煮后会产生脆化,容易从封口处破裂,造成内容物泄漏,且耐油性极差。RCPP或SCPP膜表面处理度应达40达因以上,这样可使复合效果更好,但不要超过48达因,否则薄膜表面层分子降解,高分子自身强度下降会引起粘接牢固度下降。
3、印刷油墨
目前,国内常见的耐高温蒸煮油墨基本上是双组份聚酯(聚氨酯)型树脂油墨为主,其主溶剂为丁酮,为防止真溶剂过分挥发而造成油墨溶解性不良,转移性变差等现象,一定要使油墨的挥发速度和加入的溶剂溶解性能相匹配。可以在混合溶济中加入丁酮,含量不低于30%,使油墨在印刷时始终处于一个良好的流体状态。一般聚氨酯油墨在BOPA薄膜上的附着牢度不如在BOPET好,在收卷时张力适当放松,以免引起反粘。由于聚氨酯体系的油墨其连接料的胺基都会消化粘合剂的固化剂而造成胶水不干现象,要特别引起注意。为保证油墨的附着牢度,应在使用中按油墨厂家规定量加入油墨固化剂,随用随配。
4、复合胶粘剂
蒸煮袋选用的胶粘剂,必须具有良好的粘接牢度和耐热性以及抗介质性,并保证复合后的交联固化程度,不能在高温下熔化或软化而使复合膜产生离层脱胶的现象。不能一胶多用,应根据不同耐温要求选择不同型号的胶粘剂,并且做好胶和油墨及各种材料的配伍试验,根据后加工的灭菌基本条件试验合格后,才能投入成批生产。
5、中间层铝箔
用于蒸煮袋的铝箔厚度一般为70um,在铝箔的轧制生产过程中,需用离型剂(油类),在成型后经过成品退火去油处理,但多少都会残留在铝箔上。因此,用于软包装的铝箔其表面清洁度非常重要,一般铝箔表面清洁度分为5级,用于软包装的只能是A、B两级,其他级别不能用于软包装,若表面残留有油污,会发生复合脱层及各种质量问题。针孔是铝箔的又一主要检测指标,针孔太多会增大氧气透过率。由于各种不同厚度的铝箔对应的针孔数不一样,因此投产前须经检测合格后再投产。
用于中间层的25um厚度尼龙膜要求一定要用双面电晕材料,并且双面电晕值应达52/56达因,并且拉伸强度纵向应达245Mpa、横向应达290Mpa;破裂强度应达960Kpa,以保证其耐穿刺性能符合要求。
6、材料组合的选择
以前粽子包装袋存在两个严重的质量问题: 1) 保质期短; 2) 破袋率高。
针对这些问题,经过几种不同材料组合的试验,最终选择BOPA//BOPA//RCPP组合。选择用双层尼龙膜主要考虑提高包装袋的阻隔性,从而延长内容物的保质期。从试验效果看,此材料组合比用PET做表层可提高保质期3个月以上。但尼龙膜做为表层材料,经过高温蒸煮时,必须考虑薄膜在蒸气加热环境中会吸收水分从而引起尺寸变化。用尼龙膜做蒸煮外层膜时,必须特别关注其在蒸气加热环境中所发生的尺寸变化率,选择纵、横向热收缩率指标接近的内外层薄膜复合(相对收缩率控制在万分之三以内),从而在原料方面避免蒸煮袋出现卷曲、翘曲、脱层等问题。其次是在胶粘剂耐温性和上胶量上考虑。粽子袋虽然客户一般的要求是121℃、40min,但实际上灭菌温度远超121℃,要达到中间温度符合要求,则外围温度可达128℃。因此在考虑蒸煮胶耐温时选择耐135℃的蒸煮胶,上胶量内、外层都在4.5g/m2以上(干胶量)为佳。蒸煮前的剥离牢度应达4N/15mm以上。这样可以抵消水汽的影响。一般建议使用进口的耐135℃的蒸煮胶复合,保证复合牢度符合国标要求。
由于粽子叶中心有较硬的叶骨,并且包粽时都有较尖锐的刺角(如图),容易在后加工时刺破薄膜产生破袋。因为尼龙膜的耐穿刺性在所有薄膜中是最好的,内层材料采用25um尼龙膜正是考虑到这一点。在实际使用中也得到杭州嘉兴某影响力较大的粽子生产企业的认可。为进一步将粽子袋产品质量提高到更高档次,该企业正准备在热封层材料引入某种金属原素,以提高内层材料的耐穿刺性。
三、生产工艺
1、印刷工序
a、使用油墨型号的选择;选择适合于印刷基材的油墨印刷,一般不得利用旧墨,若一定要用,也只能当油墨溶剂加入,加量不得超过30%。
b、在色墨和白墨中适当加入一定比例的固化剂,目的:一是提高油墨的耐热性;二是避免胶层固化不彻底,使油墨对印刷基材的附着率更加牢固。
c、蒸煮袋印刷油墨加入固化剂后一般当天使用,24小时后固化剂基本失效,一般不可再用。
d、无论印刷或复合的材料,投入使用前必须测其表面张力,及材料热收缩率,达到标准要求后才能投入使用以免产生不必要的质量故障。
2、复合工序
胶粘剂的选择:不同的后处理方式和內容物以及复合基材对胶粘剂的选择是不同的。对耐温度而言,一般往高一档靠比较保险。如:耐135℃的蒸煮袋,不能用耐121℃的胶粘剂复合,否则将产生蒸煮后脱层现象。
上胶量及胶的调配:蒸煮温度超过121℃,干胶量则要求≧4.5~5.0g/㎡,高温蒸煮袋蒸煮前剥离牢度应为≧4.5N/15mm ,才能符合国标GB/T10004--2008的要求,避免蒸煮后出现脱层现象。用以下方法可以计算出上胶量多少才是符合的。
在确定上胶量要求时,先要有配胶时的操作溶度固含量和复合熟化后所需干胶量。如需干胶量3g/㎡、胶调配固含量为30%;则操作胶液的涂布量为:3g/㎡÷30%=10g/㎡(每平方米工作胶液的涂布量)。
溶剂含水量和残留溶剂的控制:在干式复合使用的溶剂醋酸乙酯中的含水、含醇类量往住未引起大多数软包装企业的重视,双组份胶粘剂中,若溶剂含水量偏多易与固化剂中的异氰酸酯(--NCO)结合,会引起凝胶、气泡和白化。
一般夏天,平均温度在30℃左右,湿度可达75%以上,每立方空气中水分含量约25g,足以使800g左右固化剂失效。乙酯中水分太多,除了换纯度高的乙酯外,只能增加固化剂含量(固化剂增加量一般在5%~10%左右),但产生的弊端有:
a、由于水分反应时产生二氧化碳气体,易产生白点气泡;
b、溶剂残留量增大;
c、反应生成的内聚强度更高的聚氨酯脲,易使复合制品产生晶点及变硬。
干燥不良,溶剂残留量就会增大,如果干燥过快,墨层表面会迅速结膜,从而使內部溶剂无法逸出,导致残留溶剂增多,产生异味。提高风量、风温、会提高干燥效率。应注意:烘干箱中,进风速度比出风速度小,使烘道形成低气压,可令溶剂挥发加快,复合后溶剂残留量减少。
蒸煮袋用复合涂胶辊网线数一般应在80~100线,网穴深度在85um以上,复合烘干加热段应从低到高递增,复合钢辊的表面温度应大于55℃,便于胶的活化。若复合厚度较大或含有铝箔的组合时,温度可提至70℃~85℃,一般不超过90℃。若复合温度太低,不利于胶的活化,可能产生剝离牢度不良、假粘等现象。若温度太高,可能产生材料收缩起皱。复合时压力可适当大些,有利于胶粘剂的活化。由于复合第一基材是从烘干箱出来的还带有余热,与第二基材相比,两者温度相差大,压力不一、亲和性就差,影响复合强度,因此必须使用预热辊和保持复合热辊温度在(60℃~90℃),以提高胶粘剂的流动性。若使用满版印刷或易吸附乙酯而溶涨的薄膜时,可适当提高烘干箱温度5~10℃,但提高温度的同时,应考虑材料的热收缩性以及膜内爽滑剂向粘接层迁移造成摩擦系数的增加和复合牢度的下降。
3、熟化工序
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度。因此,熟化的两个重要因素----时间和温度缺一不可。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。而蒸煮袋胶粘剂则要72小时后才能彻底交联固化。其次是排除复合膜中的残留溶剂,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,将复合膜中的残留溶剂排出并注入新鲜空气,以利于熟化室内新鲜空气的流通,避免复合膜产生二次污染。
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。一般蒸煮胶复合膜需用低温长时间固化。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。也可以采用分开复合、熟化的方式,即:先将第一层与笫二层复合后熟化48h、50℃,后再复合第三层,再熟化48h、50℃,拿出来后自然冷却3~4h才可进行制袋。以此方法提高复合牢度。
4、制袋和检验
制袋三要素:速度、温度 、压力。
用复合膜做成蒸煮袋,一般采用三边封制成平袋,基本没有做成中封袋形状。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。
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,最好调整到靠袋內侧的压力略小一点,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。
热合温度应控制在粘流温度和分解温度之间即Tf~Ta之间,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,根据使用厂家灭菌条件进行试验无误后方能出厂。在制袋中若遇到接头或换卷生产,其制袋前后10m范围内的产品都要进行严格抽检控制,因在接头和换卷的过程中,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。
5、反压冷却工艺
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。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,冷却时锅內空间压力下降太快,就会造成蒸煮袋爆破、泄漏。
6、生产环境
一般生产车间要求温度在25℃±3℃ 、湿度65%±5% ,车间湿度超过80%时,有条件的企业最好不要复合生产以免产生不必要的质量事故。在高温高湿天气中进行印刷复合生产时,很容易因湿度大引起质量事故,因此要特别注意。在干法复合机运行过程中,胶液中的乙酸乙酯会大量地挥发到空气中,乙酸乙酯在挥发的同时会从胶液和周围空气中吸收大量的热能,造成胶水、胶盘周围空气的温度明显降低,一般胶水的温度与环境的温度会有5℃甚至十几度的温度差。当胶水温度低于环境温度1℃到6℃时,就会在胶水的表面(含己涂胶的薄膜表面)、涂胶辊表面、胶盘、刮刀、导辊等的表面结出露水。这些露水就会与胶水中的-NCO成分进行化学反应,放出CO2气体,使胶水层不能充分固化,并进而造成气泡、分层、起皱等质量问题。