摘要：企業(yè)在考慮復(fù)合膜結(jié)構(gòu)時，要綜合考慮印刷、復(fù)合、制袋、熱封等各工序?qū)?a href="http://www.b2sx.com/news/cate/11.html" style="color:blue" target="_blank">薄膜的性能要求。本文詳細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。
薄膜是軟包裝原材料中，對質(zhì)量影響非常大的一種材料。一般來說，我們在考慮一個復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)時，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。只有準確選好薄膜材料，才有可能生產(chǎn)出符合我們設(shè)計要求的復(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器上的走料狀態(tài)都是影響套印準確的因素。薄膜不平整，內(nèi)部張力不均勻或薄膜受潮、老化等，都會影響套印準確。
不同的薄膜材料也有不同的特點，如PET 、OPP、NY三種材料的印刷適應(yīng)性是完全不同的。在機器上，薄膜通過每個印刷單元時速度要保持連續(xù)穩(wěn)定，但薄膜在機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，變形也不同，這些隱形的變化很難用一個標(biāo)準公式來表示。材料變形沒有穩(wěn)定的規(guī)律，在機器上運行就會出現(xiàn)不均衡，為套印穩(wěn)定帶來隱患。
1、聚酯薄膜---PET 比重:1.40g/cm3
一般PET薄膜都經(jīng)過兩次拉伸并熱定型。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到50達因以上，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)準可遵循：GB/T 16958---1997《包裝用雙向拉伸聚酯薄膜》標(biāo)準。
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，因此稍加電暈處理，薄膜的表面張力可達52達因以上。由于酰胺基的存在，導(dǎo)致BOPA薄膜表面極易吸收極性很強的水分子，嚴重時在膜表面極易形成一層水膜，在印刷和復(fù)合時常常會造成印刷不良、復(fù)合不牢、有小氣泡或小白點等質(zhì)量問題。尼龍膜做為吸水性強的薄膜，容易殘留醇類溶劑，因此在印刷和復(fù)合過程中，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題，使醇類溶劑在印刷后基本無殘留。
相關(guān)標(biāo)準可遵循：GB/T20218---2006<<雙向拉伸聚酰胺(尼龍) 薄膜>>標(biāo)準。
在BOPA薄膜加工過程中，熱處理的時間和溫度是非常關(guān)鍵的工藝參數(shù)，因為熱處理可以消除拉伸形變時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使取向的PA6分子鏈進一步結(jié)晶，結(jié)晶不完善部分也進一步完善，這就促使BOPA薄膜在高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下使用時不至于發(fā)生明顯的收縮。
尼龍膜耐油脂性優(yōu)、耐有機溶劑、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，在外力作用下還會橫向伸長、縱向縮短，伸長率可達1.5%~2.0%左右。若用于涂布PVDC材料的尼龍膜或用于無溶劑復(fù)合的尼龍膜，其整體平衡厚度不能超過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度(水煮時不破袋)、良好的熱封性和熱封強度，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材料厚度達到60um時，為了降低摩擦系數(shù)，在生產(chǎn)中會加入較多的添加劑(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、擴散、折出，嚴重影響PE膜與其它材料的復(fù)合牢度。
當(dāng)添加劑加入量為300PPm時屬低爽滑膜, 此類膜可以放心使用;當(dāng)加入量為500PPm時為中性爽滑膜, 使用時就應(yīng)十分慎重;當(dāng)添加劑加入量為800PPm或以上時屬高爽滑材料, 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達因。并且不能有影響使用外觀的魚眼、雜質(zhì)、晶點、氣泡。有的雜點甚至?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，每個活性中心引發(fā)和生成的聚烯烴分子鏈長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，具有高拉伸強度、抗撕裂強度、抗沖擊強度好，熔點低、低溫?zé)岱庑阅芎茫瑹岱鈴姸雀撸蛻?yīng)力開裂性好，耐蒸煮、耐穿刺性好，在冷藏運輸過程封口不易破裂等特點，廣泛用于高速包裝材料內(nèi)層。但MPE復(fù)合時有時會引起復(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,是通過熔體流涎,驟冷生產(chǎn)的一種無拉伸、非定向的平擠薄膜。CPP熔融指數(shù)偏低時,易造成復(fù)合袋開口性差;偏高時,制袋熱封性差。一般CPP熔融指數(shù)在7~12g/10min。同時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,一般建議選用進口產(chǎn)品。國內(nèi)耐高溫RCPP質(zhì)量不穩(wěn)定,進口RCPP內(nèi)層夾有橡膠成分,用作耐高溫蒸煮袋的熱封材料時更經(jīng)得起溫度的考驗。
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。因為用均聚聚丙烯做的CPP,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40達因，復(fù)合效果好些,才能有質(zhì)量保障,表面張力不要超過46達因,否則粘接牢度會下降。這是因為處理過度時,薄膜表面層氧化過度，分子降解材料發(fā)脆,高分子自身強度下降，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)準可根據(jù)GB3198---1996《工業(yè)鋁箔》標(biāo)準。
在鋁箔的軋制生產(chǎn)過程中，需用離型劑(油類), 在成型后經(jīng)過成品退火去油處理，但多少都會殘留在鋁箔上, 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，用于印刷復(fù)合的是A、B兩級, 其它級別不能用于復(fù)合印刷。
若表面殘留有油污，會發(fā)生復(fù)合脫層及引起各種不同的質(zhì)量問題。其次是針孔要少，90um以下的鋁箔表面對光用肉眼可見針孔直徑在0.1~0.3mm以內(nèi)，每平方米不能超過1個。針孔多，其阻隔性就要大打折扣了。
鋁箔應(yīng)質(zhì)地柔軟，折疊時應(yīng)不易斷裂，柔韌性好，抗拉強度一般為98KPa、破裂強度為90KPa。表面潤濕張力可達72達因以上。
復(fù)合鋁箔和真空鍍鋁膜時，一定先做好鋁箔(真空鍍鋁膜) 與材料、膠的親和性配伍試驗。鋁箔在機械性能中要求抗拉強度在60N/mm以上,延伸率在1.5%以上。鋁箔最大缺點是不耐酸和強堿，當(dāng)AL與PP復(fù)合時,包裝內(nèi)容物的PH值≤5.3時,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，表面張力也有近40達因,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達因，處理面要56達因以上，但并非處理度越高越好,處理度太高,會因表面氧化過度而發(fā)脆,造成機械強度下降,膜背面有點狀或條狀擊穿,產(chǎn)生熱封邊漏氣或破裂。(處理度過高,其他薄膜危害度一樣嚴重)
3、真空鍍鋁材料(VMPET、VMBOPA等)
雖然PET、BOPA經(jīng)過真空鍍鋁，鍍上一層鋁分子層后能增強材料的阻隔性，但由于鍍層很薄,其阻隔性遠沒有鋁箔好，并且因為鍍層太薄，對于阻擋紫外線的照射效果較弱，做為中間層復(fù)合時還應(yīng)考慮:膠粘劑本身強度和本身質(zhì)量是否達到要求;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樹脂, 可以大大提高它們的阻隔性，無論是輥涂或是噴涂。因為材料厚度和厚薄均勻度都不是很好，表面不平，印刷時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(即部分網(wǎng)點丟失) 。需在印刷中采用較高硬度的壓輥進行印刷。其次，K涂層膜對溶劑的選擇性較強，使用溶劑不當(dāng)時，可能會將涂層溶下來，造成印膜殘留溶劑量大，易產(chǎn)生粘連，因此印刷時干燥系統(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樹脂，基膜會比較硬脆，復(fù)合薄膜經(jīng)過皺折，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，特別是100℃以上加熱時PVDC涂層與基膜極易開裂，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，潛伏很大危機，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30℃ ，PVDC膜就開始產(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,其處理面應(yīng)在50達因以上，夾在中間層時必須雙面電暈處理，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"。在國外市場以PE/SiOx/Paper/PE結(jié)構(gòu)大量用于利樂包裝盒。
7、乙烯--乙烯醇共聚物(EVOH)
EVOH是一種無規(guī)共聚物，具有鏈式分子結(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%，因為結(jié)合了聚乙烯醇(PVA)的阻氣性和聚乙烯的加工性特點,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
1、用于印刷的薄膜材料一定要選印刷級別的，印刷級別薄膜一般厚度均勻，收卷松緊度適中，印刷適應(yīng)性好，可提高套印準確性。
2、對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)定的分切機上分切或收卷，會改變薄膜的張力均衡性，直接影響印刷時的套印穩(wěn)定。故應(yīng)盡量選擇張力穩(wěn)定的分切機。
3、壓輥的寬度和薄膜的寬度要匹配，每個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75%對套印影響很大，如果不能對印刷車間進行除濕處理，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、做過涂層處理的薄膜，要選擇合適的壓輥，處理后的薄膜會比原基材滑或澀，壓輥選擇不合適，會影響套印，另外張力參數(shù)也要做針對性調(diào)整。
6、影響套印不良的因素很多，一卷材料在某臺印刷機上可能會發(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機使用，有時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，有時也可以解決套印不良的問題，有經(jīng)驗的機長通常會做這樣的調(diào)整，以應(yīng)對無法判斷的套印異常。
7、材料的寬度占印刷機有效使用寬度的比例不能太大或太小，一般利用機器有效寬度的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，會帶來套印不良，這時卷底材料就不能繼續(xù)使用了，要即時切料換卷。
9、使用前必須確定印刷材料在使用期內(nèi)，其表面潤濕張力在標(biāo)準使用范圍內(nèi)。
10、材料使用前應(yīng)測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，在滅菌時直接與水接觸易產(chǎn)生吸濕等問題，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都要提高一個檔次，即后工序滅菌溫度為100℃時，則選用膠粘劑時高出一檔選耐121℃膠，并將上膠量(干膠量)由原來的3.5g/㎡提高至4g/㎡~4.5g/㎡，以保證以尼龍膜做外層時的復(fù)合牢度達到應(yīng)有要求。
13、CPE作為100℃以下水煮袋的內(nèi)層材料時，一般厚度都在60um以上，而要生產(chǎn)60um以上CPE時，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，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)值的差值對比，觀察和判斷添加劑是否上浮及上浮量，做出相應(yīng)的對策。
已加入薄膜中的爽滑劑在較高的溫度條件下會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)境下會再次向薄膜的表面遷移(“外遷”)。也就是說：烯烴類材料在較高的溫度條件下對油酸酰胺、芥酸酰胺類外潤滑劑有相對較好的相容性，在較低的溫度條件下對油酸酰胺、芥酸酰胺類外潤滑劑的相容性相對地較差。
薄膜中的添加劑(包括爽滑劑)不僅會“外遷”和“內(nèi)遷”，還會在卷繞、存放的過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”。
