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牛奶塑料膜包裝印刷工藝分析和探討
隨 著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，我國(guó)的乳品工業(yè)得到了迅速發(fā)展和壯大，人們的生活方式和膳食結(jié)構(gòu)也發(fā)生了重大改變，牛奶已成為普通百姓餐桌上的必備 品，其中，采用塑料薄膜軟包裝的牛奶占據(jù)相當(dāng)大的比例，這種包裝的牛奶通常采用自動(dòng)灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝，首先要對(duì)牛奶和包裝膜進(jìn)行殺菌，之后再將牛奶無(wú)菌灌裝 入塑料包裝袋中。本文就對(duì)這種牛奶包裝膜的印刷工藝進(jìn)行分析和探討。
塑料薄膜
1.薄膜材料類型
牛奶包裝膜所用的薄膜材料主要為聚乙烯(PE)共擠膜，根據(jù)層數(shù)基本可以分為以下三種：
①簡(jiǎn)易牛奶包裝膜，一般為單層膜，它是由各種聚乙烯(PE)料添加一定比例的白色母料，經(jīng)吹膜設(shè)備生產(chǎn)而成的。這種牛奶包裝膜為非阻隔型結(jié)構(gòu)，采用巴氏殺菌法(85℃/30min)進(jìn)行熱灌裝，保質(zhì)期較短，只有3天左右。
②三層結(jié)構(gòu)的黑白共擠包裝膜，熱封內(nèi)層中所添加的黑色母料起到阻擋光線的作用。這種包裝膜采用超高溫瞬時(shí)殺菌(UItra High Temperature Sterilization，簡(jiǎn)稱UHT)和雙氧水(H2O2)殺菌法，常溫下保質(zhì)期可達(dá)到30天左右。
③五層結(jié)構(gòu)的黑白共擠包裝膜，吹膜時(shí)增加了中間阻隔層(由EVA、EVAL等高阻隔性樹(shù)脂組成)，因此，這種包裝膜屬于高阻隔性無(wú)菌包裝膜，有較長(zhǎng)的保質(zhì)期，常溫下可保存90天左右。
2.薄膜性能要求
需要特別指出的是，為了適應(yīng)高速自動(dòng)灌裝機(jī)的灌裝要求，牛奶包裝用聚乙烯薄膜必須滿足以下幾方面的性能要求：
①良好的爽滑性
薄 膜的內(nèi)外表面應(yīng)當(dāng)具有良好的爽滑性，確保其在高速自動(dòng)灌裝機(jī)上能夠順利地進(jìn)行灌裝，因此，薄膜表面的動(dòng)靜摩擦系數(shù)應(yīng)當(dāng)比較低，一般要求在0.2～0.4之 間。薄膜的爽滑性主要是通過(guò)添加爽滑劑來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在薄膜成型后，爽滑劑從薄膜內(nèi)遷移到表面，聚積成均勻的薄層，能夠顯著地降低薄膜的摩擦系數(shù)，使薄膜具有 良好的爽滑效果。爽滑劑通常是油酸酰胺或芥酸酰胺，它與高分子的聚乙烯只是一種機(jī)械混合，不能很好地相容，分子熱運(yùn)動(dòng)使其逐漸向低自由能的界面遷移，形成 一層弱界面層，因此，如果爽滑劑含量過(guò)高的話，就會(huì) 影響到薄膜的印刷適性，這對(duì)印刷是極為不利的。
②較強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度
由于在灌裝過(guò)程中塑料薄膜要受到來(lái)自自動(dòng)灌裝機(jī)的機(jī)械拉力的作用，因此，要求薄膜必須具有足夠的拉伸強(qiáng)度，防止在自動(dòng)灌裝機(jī)拉力的作用下而被拉斷。在吹膜過(guò)程中選用熔融指數(shù)(MI)較低的LDPE或者HDPE粒子，對(duì)于提高聚乙烯薄膜的拉伸強(qiáng)度十分有利。
③表面潤(rùn)濕張力值要符合要求
為 了使印刷油墨能夠在聚乙烯塑料薄膜表面順利鋪展、潤(rùn)濕和附著，要求薄膜的表面張力應(yīng)當(dāng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，否則就會(huì)影響油墨在其表面的附著力和牢固度，從而影 響印刷品質(zhì)量。一般要求聚乙烯薄膜的表面張力最好達(dá)到38達(dá)因以上，如果能夠達(dá)到40達(dá)因以上更佳。由于聚乙烯屬于典型的非極性高分子材料，分子結(jié)構(gòu)中不 含極性基團(tuán)，且結(jié)晶度高，表面自由能低，惰性較強(qiáng)，結(jié)晶度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，因此，該薄膜材料的印刷適性較差，對(duì)油墨的附著力不理想。此外，薄膜中的助劑 (爽滑劑、增塑劑等)不斷地向表面遷移析出，形成弱表面層，也會(huì)影響印刷油墨的印刷牢度，因此，在印刷之前一般都要對(duì)塑料薄膜進(jìn)行表面處理，改變薄膜表面 化學(xué)結(jié)構(gòu)，提高薄膜的表面張力，從而達(dá)到提高和改善聚乙烯薄膜印刷適性的目的，提高對(duì)油墨的粘附力，以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
④優(yōu)良的熱封性能
薄 膜要有良好的熱封制袋性，有良好的封斷性，也就是說(shuō)，既要保證熱封，又要能夠順利切斷，使熔融樹(shù)脂不會(huì)粘刀。在吹膜過(guò)程中添加一定比例的LLDPE可以明 顯改善牛奶膜的低溫?zé)岱庑阅芎蛫A雜物熱封性能，但LLDPE的添加量不能過(guò)大，否則會(huì)使聚乙烯牛奶膜的粘性太高，熱封時(shí)就容易發(fā)生粘刀故障。
3.對(duì)油墨性能的要求
牛 奶包裝膜通常采用表印方式進(jìn)行印刷，除了表印油墨的一般技術(shù)要求(如色相、細(xì)度、粘度，干燥性等)之外，由于在自動(dòng)灌裝過(guò)程中要經(jīng)過(guò)超高溫瞬時(shí)殺菌 (UItra HighTemperature Sterilization，簡(jiǎn)稱UHT)和雙氧水(H2O2)殺菌，因此，特殊的殺菌條件對(duì)油墨的性能提出了特殊的要求，這也是值得我們注意的事項(xiàng)之 一。需要特別強(qiáng)調(diào)的是以下幾方面的性能：
①對(duì)聚乙烯薄膜有較強(qiáng)的粘結(jié)力
由 于塑料薄膜表面致密光滑，油墨在其表面不能滲透，所以要求油墨與塑料薄膜之間的粘結(jié)力必須非常強(qiáng)，這是塑料薄膜印刷用油墨的關(guān)鍵問(wèn)題，也就是說(shuō)，印刷牛奶 包裝膜所用的油墨應(yīng)當(dāng)對(duì)承印物材料--聚乙烯薄膜具有較高的親和性和粘著性，附著力強(qiáng)，印刷牢度好，這是為了保證高質(zhì)量印刷品和良好的印刷效果。
②較強(qiáng)的耐磨性和抗刮性
由于表印油墨印在薄膜的外表面上，在商品流通過(guò)程中會(huì)受到摩擦力的作用，所以，要求所用的印刷油墨必須具有較強(qiáng)的耐磨性和抗刮性，印刷后墨膜的表面強(qiáng)度高，牢固度好，耐摩擦，否則就可能會(huì)發(fā)生墨層脫落現(xiàn)象，導(dǎo)致印刷圖案殘缺不全，從而影響產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量。
③優(yōu)良的耐氧化性
在 大多數(shù)高速灌裝機(jī)上都裝有熱雙氧水(H2O2)殺菌系統(tǒng)，用來(lái)對(duì)包裝膜進(jìn)行殺菌，雙氧水(H2O2)具有較強(qiáng)的的氧化性，而且其氧化性還隨著溫度的升高而 顯著提高，這就對(duì)印刷油墨的抗氧化能力提出了較高的要求。如果油墨中顏料的抗氧化性不太好的話，就會(huì)發(fā)生油墨褪色現(xiàn)象，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
④優(yōu)異的抗水性
牛奶包裝膜在經(jīng)過(guò)超高溫瞬時(shí)殺菌(140℃/1～3秒)和雙氧水(H202)殺菌的過(guò)程中，其表面會(huì)接觸到水或者水蒸汽，所以要求所用的印刷油墨必須具有優(yōu)異的抗水性，遇水不會(huì)發(fā)生掉色。
⑤耐熱性能和耐冷凍性能
牛 奶包裝膜所用的印刷油墨還要具有一定的耐熱性，以保證在經(jīng)過(guò)超高溫殺菌處理之后不會(huì)發(fā)生油墨軟化、發(fā)粘以及印跡褪色、變色等現(xiàn)象。此外，灌裝后的牛奶在保 存、流通和銷售等環(huán)節(jié)中一般都需要進(jìn)行低溫冷藏處理，因此，要求所用的印刷油墨還必須具有較好的耐冷凍性能，在低溫狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生墨層凝凍和脫落現(xiàn)象。
⑥衛(wèi)生性能好
對(duì)于牛奶包裝膜，還應(yīng)當(dāng)符合包裝材料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)以及食品包裝法規(guī)的要求，因此，要求印刷所用的油墨應(yīng)當(dāng)具有無(wú)毒，無(wú)臭，殘留溶劑少，不含有毒重金屬等要求。以免污染牛奶，并對(duì)消費(fèi)者的身體健康產(chǎn)生危害。
目 前，浙江新東方油墨有限公司生產(chǎn)的超力福313A型表印油墨和超力福314型表印油墨在牛奶包裝膜印刷領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛，這兩種油墨是針對(duì)牛奶包裝膜 而設(shè)計(jì)的專用印刷油墨，它們與聚乙烯薄膜的親和性較好，墨層光澤性好，附著牢度高，其耐熱性、耐油脂性、抗水性等性能也十分優(yōu)良，可以說(shuō)是牛奶包裝膜印刷 油墨的理想選擇。超力福313A型油墨是醇溶型聚酰胺類油墨，能夠耐100℃以下的煮沸，能夠經(jīng)受60℃以下的雙氧水殺菌。超力福314型表印油墨是雙液 反應(yīng)型聚氨酯改性油墨，能夠耐121℃/40 min的蒸煮殺菌，能夠經(jīng)受80℃、濃度為35％的雙氧水殺菌。比如我廠在印刷牛奶膜時(shí)所采用的就是超力福314雙液反應(yīng)型油墨，對(duì)其進(jìn)行的耐氧化性試驗(yàn) 及結(jié)果如下：將熟化24小時(shí)之后的印刷膜在溫度為45℃～50℃，濃度為35％的雙氧水中浸泡15分鐘左右，取出后進(jìn)行檢測(cè)，油墨的附著性良好，基本無(wú)掉 色現(xiàn)象，完全能夠滿足牛奶包裝的要求。
2．油墨性能的調(diào)節(jié)和控制
①油墨的粘度
粘 度是油墨應(yīng)用中最主要的控制指標(biāo)，它直接影響著油墨的轉(zhuǎn)移性能和印刷品的質(zhì)量，因此，在印刷過(guò)程中對(duì)油墨粘度的控制是十分重要的，一般控制在15～20秒 之間。油墨粘度過(guò)低，容易造成圖文部分針孔、發(fā)虛、油墨鋪展；反之，粘度過(guò)高，則油墨的轉(zhuǎn)移性能比較差，容易產(chǎn)生糊版、干版現(xiàn)象，大面積實(shí)地部分出現(xiàn)著墨 不勻、細(xì)線條斷裂等弊病。
②油墨的干燥性
油 墨的干燥性能也是衡量油墨質(zhì)量和性能的重要指標(biāo)之一，控制好油墨的干燥性能是獲得良好印刷效果的一個(gè)必要條件。油墨的干燥速度應(yīng)當(dāng)適當(dāng)，油墨的干燥速度太 快，容易發(fā)生干版故障，但油墨的干燥速度也不能太慢，否則會(huì)發(fā)生印刷品背面粘臟現(xiàn)象。選擇油墨干燥速度的一般原則是：在印刷機(jī)現(xiàn)有的條件下，油墨在進(jìn)入下 一印刷色組之前以及進(jìn)行復(fù)卷之前應(yīng)該能夠充分干燥，但是在印版上卻不能干燥。
印刷牛奶包裝膜所用的油墨為溶劑型油墨，其干燥性主要取決于溶劑的揮發(fā)速度，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中必須對(duì)溶劑的配比加以嚴(yán)格控制，可以根據(jù)具體情況向油墨中加入適量的慢干性溶劑或者快干性溶劑，以調(diào)整油墨的干燥速度，保證油墨能夠充分干燥，防止出現(xiàn)"假干"現(xiàn)象。
比如我廠在用超力福314雙液反應(yīng)型油墨印刷牛奶膜時(shí)，在正常情況下(印刷速度在80米/分鐘左右)，油墨粘度一般控制在15秒左右，所采用的混合溶劑的基本配比為：丁酮：甲苯：丁酯=4:3，5:2.5，能夠保證較佳的印刷質(zhì)量和印刷效果。
印刷工藝
為了保證牛奶包裝膜的印刷質(zhì)量，在印刷過(guò)程中還必須注意對(duì)印刷張力、印刷壓力、印刷速度和干燥溫度等工藝條件的控制，制定一套穩(wěn)定可靠的工藝標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范工藝流程，確保規(guī)模生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
1．印刷張力不宜太高
在 聚乙烯薄膜的印刷過(guò)程中，印刷張力的控制調(diào)節(jié)是一個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。因?yàn)榫垡蚁┍∧さ纳炜s率較大，在印刷機(jī)牽引張力的作用下容易發(fā)生拉伸變形，如果張力值太大 的話，聚乙烯薄膜就會(huì)產(chǎn)生較大的拉伸變形，很可能會(huì)出現(xiàn)套印不準(zhǔn)故障，從而影響印刷品的質(zhì)量和精度，因此，印刷張力值應(yīng)當(dāng)設(shè)置得小一些，防止由于聚乙烯薄 膜過(guò)度拉伸而造成的套印不準(zhǔn)和圖文變形。
2．掌握好印刷壓力
根 據(jù)印刷方式的特點(diǎn)、印刷油墨性能和承印物材料的性能等具體情況將印刷壓力掌握在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，印刷壓力過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)印刷品的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。印刷 壓力過(guò)大，油墨容易鋪展，圖文容易變粗、變寬，甚至糊版，條形碼無(wú)法識(shí)讀；印刷壓力太小，傳墨量不足，圖文容易變細(xì)、變窄，甚至缺損不全。
3．印刷速度要適當(dāng)
印刷速度快固然會(huì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，縮短生產(chǎn)周期，但是，印刷速度也并非越快越好，否則也會(huì)引起印刷故障的發(fā)生。印刷速度的大小應(yīng)當(dāng)跟油墨的干燥速度、油墨的粘度、干燥箱的溫度以及車間內(nèi)的溫濕度等條件相匹配。
4．合理設(shè)置干燥溫度
印刷機(jī)干燥箱的溫度設(shè)置不能太高，一般在40℃左右，否則容易引起聚乙烯薄膜的收縮變形，從而影響套印精度。因此，在設(shè)定干燥箱的溫度時(shí)，必須要綜合考慮承印物材料的特點(diǎn)、印刷速度、印刷張力以及印刷圖案的大小等因素，保證油墨溶劑能夠充分揮發(fā)干燥，增強(qiáng)油墨的附著牢度。
生產(chǎn)中的注意事項(xiàng)
1.做好原輔材料(薄膜、油墨和溶劑等)質(zhì)量檢測(cè)工作，嚴(yán)格把關(guān)，確保只有經(jīng)過(guò)檢測(cè)和檢驗(yàn)合格的原輔材料才能進(jìn)入生產(chǎn)流程，將不合格的原輔材料控制在生產(chǎn)環(huán)節(jié)之外，這是保證牛奶包裝膜印刷質(zhì)量的前提。
2."客戶滿意"是每一家印刷企業(yè)的至高準(zhǔn)則和最終愿望，所以必須要做好成品檢驗(yàn)工作，保證只有合格的成品才能發(fā)送給客戶，這樣做既讓客戶達(dá)到了滿意，又維護(hù)了本企業(yè)的形象和信譽(yù)，這也是維持和發(fā)展良好客戶關(guān)系的基礎(chǔ)。
3. 電暈處理后的塑料薄膜應(yīng)當(dāng)盡快使用，最好能立即使用，存放一段時(shí)間后，薄膜的電暈處理效果會(huì)變差，塑料薄膜的表面張力值也會(huì)隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生逐漸 衰減現(xiàn)象，等到上機(jī)印刷時(shí)很可能會(huì)達(dá)不到要求。因此，存放了一段時(shí)間的塑料薄膜在使用前一定要認(rèn)真檢測(cè)其表面張力，一旦發(fā)現(xiàn)其表面張力達(dá)不到要求，就必須 重新對(duì)其進(jìn)行電暈處理，否則，將會(huì)影響印刷質(zhì)量。
4.在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)自動(dòng)灌裝機(jī)的灌裝速度、殺菌條件、產(chǎn)品保質(zhì)期的長(zhǎng)短等具體情況來(lái)選擇合適的印刷薄膜和印刷油墨，并且根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整和控制印刷工藝參數(shù)，規(guī)范工藝流程，保證牛奶膜的印刷質(zhì)量。
5. 在調(diào)配油墨時(shí)，應(yīng)當(dāng)隨用隨調(diào)，并隨時(shí)觀察印刷效果，注意保持油墨色相的一致性，控制好印刷品色差。在印刷同一個(gè)活件時(shí)，如果印刷材料發(fā)生了改變，難免就會(huì) 出現(xiàn)色差，即使同一油墨生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的同種型號(hào)的油墨，若批次不同則顏色也往往有一定的差異，因此，在長(zhǎng)版活印刷或者大批量活件的印刷過(guò)程中，應(yīng)該盡量使 用同一廠商生產(chǎn)的同一批次的薄膜和油墨進(jìn)行印刷。
6. 印刷車間內(nèi)溫濕度的變化對(duì)承印物材料和油墨的性能都有一定的影響，環(huán)境過(guò)于干燥會(huì)引起薄膜靜電，造成印刷困難；環(huán)境過(guò)于潮濕會(huì)使油墨干燥不充分，影響墨層 的牢固度。因此，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制印刷車間內(nèi)的環(huán)境溫度和相對(duì)濕度，盡量使之保持相對(duì)恒定，并保證良好的通風(fēng)，以減少印刷故障的發(fā)生率。一般來(lái)說(shuō)，車間內(nèi)的溫 度控制在18℃～25℃之間為宜，相對(duì)濕度保持在60％～70％之間為宜。
江蘇申凱包裝高新技術(shù)股份有限公司成立于2002年，公司注冊(cè)資本8000萬(wàn)RMB，天交所上市企業(yè),，股權(quán)代碼000057，高新技術(shù)企業(yè)，公司總投資超過(guò)2.1億RMB，擁有20000余平方米普包廠區(qū)；擁有13000平方米的藥包廠區(qū)， 11000平方米的辦公面積。公司擁有二位行業(yè)頂尖研發(fā)博士，每年新增超過(guò)100多個(gè)專利，專業(yè)生產(chǎn)食品包裝膜（袋）、藥用包裝膜（袋）、化工包裝膜（袋）、電子監(jiān)管碼防偽包裝等各類彩印復(fù)合包裝膜（袋）。現(xiàn)位于無(wú)錫新區(qū)碩放中通路99號(hào)，毗鄰上海車程2小時(shí)內(nèi)。
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