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瑜利包裝:如何控制直立袋的制袋質量

發布時間:2017-06-12

直立袋也叫自立袋,是目前軟包裝市場上很常見的一種包裝袋形,除了規則的長方形的袋形也有不規則的異形袋。制袋是直立袋生產最重要的一環,袋子的成型要制袋來實現。本文重點分析了直立袋在制袋過程中如何保證質量,尤其是如何保證熱封質量、避免滲漏和破裂、抗壓、抗跌落、耐熱、耐冷及耐酸堿腐蝕、合理的設計容量、杜絕外觀不良等控制要點。

直立袋也叫自立袋,是目前軟包裝市場上很常見的一種包裝袋形,除了規則的長方形的袋形也有不規則的異形袋。有上部加焊塑料吸管的,也有在上部加塑料拉鏈的,還有可直接熱封口的。直立袋一個共同的特點是袋子下部有內折的底條,沒有灌裝前此底條內嵌于上下兩層身料之間,灌裝后,底部會被內容物撐開,袋子底部伸展后,豎直放置袋子就可立起來,有非常好的展示效果。直立袋特別是加吸管的直立袋生產過程與其他軟包裝材料略有不同,要經過印刷、復合、分切、制袋和接管工序。制袋是直立袋生產最重要的一環,袋子的成型要制袋來實現。本文將討論直立袋在制袋過程中如何保證質量,尤其是如何保證熱封質量,避免滲漏和破裂,這也是保證直立袋功能性要求的重點。

一、熱封

目前塑料軟包裝制袋的封合方式主要為熱封合,有特殊工藝或特殊要求的會輔助使用超聲波封合或脈沖封合。熱封是對材料加熱、加壓力和封合時間三者共同作用的過程,高溫的金屬封刀接觸復合膜,傳遞的熱量把熱封層熔融,在熔融狀態下的高聚物分子經過熱封刀的壓力,并保持一定的接觸時間,上下兩層具有熱封性的薄膜可融合在一起,冷卻定型后就能保持一定的熱封強度。針對熱封合不良,主要表現為熱封過度、熱封合不足、熱封位置錯誤和熱封外觀不良等。對于直立袋來講,熱封合的部位有兩層膜的地方也有四層膜的地方,有對底部材料沖孔部位的熱封,也有對袋子底部進行弧形或梯形熱封,直立袋熱封的部位和熱封形狀稍顯復雜,對熱封的要求也很高,如異形直立袋的熱封,除了要保證異形熱封模具形狀符合,還要能和袋子的圖案設計吻合,比普通三邊封和中封袋復雜。

1、熱封過度

熱封過度主要是熱封溫度過高加上機速慢,或者是溫度高加上壓力太大造成,而機速慢、壓力大時,只要溫度適當,一般不會造成熱封過度的現象。熱封過度會帶來包裝袋外觀和特性的異常。比如外觀方面,膜表層出現燙糊、發生皺痕、熱封邊斷裂等。同時熱封過度會造成熱封層材料嚴重破壞,材料失去韌性,封合強度變低,也就是大家常說的“脆斷”。這種情況也會降低袋子的抗壓性能,解決熱封過度要從以下幾方面考慮:

(1)根據袋子熱封層的起封溫度和膜的厚度,先初步選定封刀的溫度。比如熱封層為一定厚度的PE膜或CPP膜,要根據復合膜的總厚度和熱封層的厚度選定各個熱封合位置的熱封溫度,如果初選溫度過高,就有可能造成熱封過度。要注意的是同為PE膜,或因成型工藝不同或配方不同或回收料添加的比例不同,即使同樣厚度的材料,適合的熱封溫度也會有較大偏差,甚至會達到20℃以上的偏差。

(2)熱封溫度選定后就要在制袋機上試驗,選定適當的熱封壓力和機速,如果壓力過大和機速過慢,也會造成熱封過度的問題,嚴重時會把復合膜表面破壞。

(3)同一部位熱封次數太多,包括單獨熱封(如點封和弧形封)和重合熱封(如邊封)。直立袋熱封位置較多,熱封部位復雜,同一位置只進行一次熱封,往往滿足不了熱封強度或密封性的要求,或者為保證密封性要求,提高了溫度和加大了熱封壓力,帶來熱封層脆化,抗壓性能卻下降了。為保證熱封部位的材料不被嚴重破壞,對同一部位的熱封次數不可超過三次,同一位置多次熱封,要適當降低熱封模具的溫度和壓力,以保證袋子有良好的綜合性能。

(4)熱封刀上的隔熱布和下墊的硅膠板異常。如果隔熱布因使用時間長而破損或下墊硅膠板過硬,封刀對熱封層材料的沖擊就會變大,造成熱封過度,使其強度變低。所以熱封刀上的隔熱布要即時更換,硅膠板的硬度要適合熱封材料。

(5)冷卻不及時、不充分。熱封完成后需要有及時充分的冷卻,因余熱過多,除了影響熱封強度,還會帶來熱封邊內沿的虛封現象,虛封就是熱量傳遞到封刀旁邊熱封層,把熱封層熔融,在沒有足夠壓力的情況下發生封合。虛封會影響封合的外觀和直立袋的容量。避免虛封就要縮短熱封刀和冷卻刀的距離,并保證冷卻水的溫度保持在18~25℃,以冷卻模具上不產生大量水珠為宜,來滿足冷卻的要求。

2、熱封不足

 熱封不足主要是封合不牢,達不到封合強度標準,主要原因有以下幾點:

(1)熱封溫度低,熱封層熔融不充分。

(2)封刀壓力不足或兩邊壓力不均衡,通常情況為機器拉桿軸承磨損或模具上彈簧伸縮力度調整不當造成。

(3)機速太快,熱封時間不足。

(4)封刀磨損或封刀不平。

(5)熱封層之間有異物,比如有薄膜的析出物、薄膜的碎屑以及打孔的碎片等。

要解決熱封不足的問題,除了要根據熱封層材料的特性,選擇合適的加工溫度、壓力和熱封時間外,還要點檢機器關系到熱封性能的關鍵部位,保證熱封刀表面平整,隔熱布完好以及機器部件正常,同時注意熱封層的衛生性,避免有異物出現在熱封部位。

3、熱封位置錯誤

熱封位置錯誤主要指熱封邊的寬度異常和熱封刀位置偏差。按照袋子的規格和熱封邊的尺寸要求,熱封的位置基本是固定的,如果因跟蹤電眼異常或制袋機上走膜不順暢,特別是底部封條出現疊合錯位,會造成熱封位置錯誤的情況,影響熱封位置的原因有以下幾種:

( 1 ) 復合膜的摩擦系數過高或過低,也就是復合膜太澀或太滑,造成復合膜在制袋機上走膜不暢。復合膜摩擦系數除了膜本身膠粒型號影響之外,單層膜所使用的添加劑、印刷油墨、復合膠水和膜的厚度等對此均有影響,需要通過實際的制袋適應性來確定膜的配方和輔助材料的使用。

(2)制袋機電眼跟蹤異常。當電眼找不到或不能連續穩定地找到光標,跟蹤不正常時,制袋熱封位置會發生變化,也就是不能熱封到設定的位置。電眼跟蹤異常主要原因除了電眼本身有問題即電眼故障,或調整方法有誤以及電眼工作狀態選擇不當外,還跟復合膜上光標的顏色對比深度及間距有關。比如光標設計不合理,可用的掃描區過小或顏色太淺,光標與周圍顏色對比不明顯等。另外,光標間距有變化,由于印刷、復合工序拉伸、收縮的影響,原來設計的圖案間距已發生了變化,特別是不規律的變化,與實際輸入的尺寸不一致,就會帶來電眼跟蹤異常。

(3)模具兩端壓力不均衡。模具兩邊壓力不均,會使復合膜在制袋機上走膜不暢,熱封位置和袋子尺寸發生異常,為避免此問題就要有方法測試模具壓力,并保證壓力均衡。

(4)熱封模具位置錯誤。主要原因是制袋調機過程中沒有把模具調整到正確的位置,并且發現異常后沒有即時調整到位。

(5)對于底部材料錯位,主要是針對直立袋底料在制袋機上單獨放卷,底料和身料已在分切機上分離,制袋機上卡位的卡條、卡夾和導輥上限位的擋板不足夠,不能保證走膜順暢。如果上下兩層身料有直接封合的地方,底料就會隱藏其中,當灌裝內容物時,袋子底部不會張開,也就不能直立,也就成了三邊封的形態。如果制袋時底料和身料沒有分切開,就像風琴袋的折邊一樣折進去,就不存在底部材料錯位的問題。不過,要使用底部折料還要看制袋機的放卷部和走膜通道的構造是否合適。

?(6)復合膜的厚度不一致以及荷葉邊等情況。

(7)制袋前復合膜的收卷松緊度不適合。收卷太緊或太松都會影響走膜順暢,要根據制袋實踐來確定分切機收卷的初始張力和錐度,如果卷膜分切收卷時上面有壓輥,壓輥兩端壓力要盡可能均衡。

4、熱封外觀不良

主要包括:封邊起皺、封邊起泡、封邊翹起、熱封刀模紋不清晰和封邊有臟污等。

(1)封邊起皺

封邊起皺在企鵝包制袋中十分常見,影響的因素也較多,主要有:封刀或硅膠板上的隔熱布不平整;復合膜厚度不均,偏差較大;上下兩層膜熱封時張力不一致;上下兩層膜的疊合不齊;熱封溫度太高等。

(2)封邊起泡

封邊起泡的主要是因為復合膜本身的質量引起,如在含有尼龍薄膜的材質結構上進行熱封時,尼龍膜吸潮就會產生熱封氣泡。熱封壓力不平衡和熱封模具不平整也會帶來氣泡,還有就是復合膜內殘留溶劑太高。

(3)封邊翹起

封邊翹起的原因:復合基材的張力匹配控制不當,導致其熟化定型后仍有殘余應力的影響;復合膠水熟化不充分,或者是固化劑添加量不足以及熟化時間不夠;復合膜的熱收縮性太大等。封邊翹起有時也會使袋子熱封邊沿沒有熱封的部位凹凸不平,出現皺皺巴巴的現象。

(4)熱封刀模紋不清晰

出現這種情況時,主要考慮熱封壓力或溫度不足;冷卻模接觸不好或冷卻時間不足;熱封刀的邊緣不整齊、有磨損;使用時間長,隔熱布上的紋路已磨平等。模紋不清晰一方面影響外觀,另外也可因此判斷熱封不足。

(5)封邊有臟污

 封邊有臟污,除了復合膜本身制袋前被污染外,也有可能是熱封模具粘上了碳化的塑料,模具壓在復合膜上后,把贓污轉移到了封邊處,對熱封模具上的污物要即時清除。

以上封邊外觀不良的影響因素主要為熱封參數、熱封模具和復合膜本身的問題,找準原因便可加以針對性解決。

5、前工序原因和材料異常帶來的熱封不良

除了印刷、復合、分切、收卷等生產工序對熱封有影響,還有使用材料本身對熱封的影響。

(1)復合強度低,造成封合時復合膜離層,從而影響到熱封強度。目前直立袋復合膜大多含有AL箔或鍍鋁材料,如果包裝液體物品,為保證復合強度,各個復合層之間的粘合劑一定要有足夠的干基涂布量,每層均不低于3.5g/㎡。如果包裝固體粉狀物,如果密度不太大,能達到3.5g/㎡的干基涂布量就可以了。

(2)在復合與熟化過程中,粘合劑滲入薄膜內部,影響熱封強度。

(3)復合膜中的粘合劑熟化不充分,熱封合后封邊出現翹起,同時熱封強度也會較低。

(4)熱封層的熱封面有電暈,造成不能有效封合。

(5)因熱封層有過量爽滑粉或添加劑析出,造成熱封后強度不足。

 ( 6 ) 熱封層的挺度和韌性不適宜,主要和樹脂特性有關,需要選擇合適的樹脂型號及配方要求。?

(7)復合膜的厚度不足或厚度不一致,厚度不足可能會帶來熱封強度不足;厚度不一致除了會造成復合膜在制袋機上走膜不順暢外,還可能會帶來點封的滲漏以及熱封位置異常等。

(8)熱封層加工工藝影響,如回收料添加過量或吹膜工藝選擇不當。?如果吹膜時使用了過多回收料,回收料經過了多次熱降解,其熱封溫度大大提高,混入主料中會改變熱封層的熱封性能。對于常用的吹塑熱封薄膜基材來講,其熱封性能除受樹脂型號影響外,還受擠出溫度、吹脹比和牽引比、冷凝線等加工參數的影響,比如吹脹成型熱封膜的熱封性能將隨擠出溫度的升高、氧化程度的升高而降低。

(9) 油墨的耐熱封性不良,導致熱封部位薄膜的復合強度降低,從而影響到熱封強度,選擇油墨除了滿足熱封要求外,還要能耐熱和耐冷,以便保證包裝袋的功能,油墨使用要注意在熱封合部位不要印刷非常厚實的金屬型油墨。

二、點封滲漏

盡管點封滲漏與熱封不良有一定關系,但點封是直立袋生產比較特殊的部位,直立袋生產對點封的要求特別高,也是最容易出現密封不良的地方。

包裝袋正、背面和底部分條結合處和分條打孔處都要進行點封處理,主要是增加封合的牢固性和對打孔密閉。點封出問題,往往會帶來內容物滲漏,所以點封處理要保證袋子密封性的要求。解決點封滲漏和抗壓漏氣從以下幾方面入手:

1、可以從熱封模具上考慮,優化熱封模具設計方案,在點封部位增加一次熱封。

2、溫度設定要適當,不可過高和過低,針對材料結構和厚度,配合熱封壓力和機器速度,選擇合適的溫度設定。

3、除封合溫度外,綜合考慮來確定合適的加工工藝參數,尤其是壓力參數,大多數制袋機是沒有數據顯示的,只有通過曲軸拉桿拉動模具座上下移動,再加上彈簧的拉伸和收縮來控制模具壓力。調壓力也是通過壓緊彈簧或放松彈簧來實現,都是機長憑經驗和觀察袋子熱封狀況來調整,人為因素影響非常大。因此可用測壓器定期測試每組模具彈簧壓力數據,把加工壓力數據標準化,并把每種不同材料規格所使用的溫度、壓力、加工速度等數據統計一段時間,找出最優化的參數,并讓工藝條件穩定。

4、定期保養機器參與熱封的各個部位,確保機器性能穩定,特別是和加工溫度、壓力、速度有關的部件,要定期校驗,如果機器連續運轉,這些關鍵部位的校驗要在三個月左右進行一次,適時調整偏差。

5、每日點檢要落實到位,硅膠、隔熱布要適時更換。

6、保證各組熱封模具的重合位置沒有偏差,重合部位恰當。

7、避免沖孔錯位,如果因走料不順暢和電眼抓位發生出偏差,在側邊條上的沖孔位置就可能發生偏移,點封后袋子正背兩層復合膜不能完全覆蓋沖孔位,內容物就會從沖孔處滲漏。

8、防止打孔碎片夾雜在點封的附近。如果打孔的碎片沒有及時被吸掉,或者根本沒有完全打穿,打孔碎片會影響熱封的效果,同樣會造成點封的滲漏。

9、點封的溫度和壓力要適當,避免點封力度過大造成點封邊緣復合膜剪切式裂開,這種情況是滲漏問題的隱患。

檢測直立袋點封是否滲漏,有兩種簡易的方法:一種是用活性滲透劑打入袋子內部的點封處,靜止放置30min,如果滲透劑從袋子內部沿點封位置滲透到外面,說明點封密封性不良,反之說明密封良好。另一種是在袋子內部充入一定量的空氣,然后封口,把袋子放入水槽中,用外力壓迫袋子,在一定的壓力下,點封周邊的水里沒有氣泡冒出,也可證明密封良好。

三、抗壓

液態包裝的直立袋制袋性能的重要一點是抗壓,如果制袋的封合強度和密封性滿足不了抗壓的要求,就會帶來產品的功能性缺陷。抗壓特性的標準,要根據袋子容量來確定,根據個人的經驗,40ml以上容量的直立袋一般至少要滿足40kg 以上、1min的耐壓條件。這個標準除了保證袋子在灌裝內容物時不被撐破,還可以保證在運輸和儲存時如有外界作用力,也不會造成破袋,導致內容物泄漏。檢測抗壓特性,通常把袋子裝了設計容量的水或實際內容物,外界壓力直接靜止作用到袋子上,來確定袋子的承受能力。真空負壓測試也是檢測袋子密封性和耐外力破壞性能的一種手段。就是把袋子密封后(袋內可以有少量空氣),放入一個可以抽真空的水槽中,當負壓達到一定值時,如果袋子密封不良,袋內的氣體就會向外冒出,在水槽中出現氣泡,所以用負壓方法也可以檢測袋子的密封性。影響袋子抗壓性能或耐負壓性能的因素通常有以下幾點:

1、熱封不良,如前面所述,包括熱封過度、熱封不足、熱封位置錯誤和點封異常等。避免熱封不良是保證直立袋抗壓的基本要求。

2、容量設計和復合膜厚度不匹配,特別是熱封層的厚度影響。比如熱灌裝的直立袋為150ml容量,熱封層PE或CPP的厚度不低于70um,隨著容量的增加,熱封層的厚度要相應增加。為保證熱封狀況良好,大容量包裝比如500ml的直立袋熱封層厚度也不要超過130um,熱封層太厚,也容易出現熱封不良的問題。

3、底部折條尺寸設計和袋寬、袋長不匹配。直立袋要根據容量設計袋長、袋寬和底部折料的寬度,底部折條的寬度除了要保證直立袋在充填到設計容量能夠站立,還要保證抗壓性能良好。這一點要根據容量、膜厚和內容物多方面考慮,綜合各種因素,在實踐中確定底部折條的寬度。

4、熱封邊的寬度不足。直立袋封邊寬度為5~8mm,如果由于設計時就偏小或熱封邊修邊異常,造成熱封邊的寬度太小,比如小于3mm,一定會影響抗壓,特別是底部身料和底部折條的封合寬度要保證4mm以上。但是邊封寬度超過了12mm,就和袋子整體外觀不協調,會影響到美觀。

5、復合膜的拉伸強度不滿足要求,要在保證其他性能的前提下適當提高復合膜的拉伸強度。

6、在制袋熱封區域復合膜層間的剝離強度急劇降低,復合膜抗壓分層后滲漏或破裂。主要原因是油墨或粘合劑的耐溫性能差,或者是薄膜與油墨、粘合劑的匹配出了問題。

提高抗壓和抗真空負壓的強度是制袋過程中必須要考慮的,袋子尺寸設計要科學合理,并在制袋過程中保持這個尺寸,尤其是有隱蔽性的底部折條尺寸和位置一定要保證,同時要有良好的熱封也至關重要。

四、抗跌落

 影響直立袋抗跌落性能的因素類似其抗壓性能,主要從熱封狀況、袋子規格設計和復合膜的物理性能來考慮。跌落測試要在包裝袋內灌裝與設計要求一致的水或實際內容物,按一定的高度做自由落體跌落,一般情況下,設定的高度不低于1m,做側邊和底部著地的碰擊,再檢查是否有滲漏和破裂,最容易出問題的地方是袋子弧形封底部和點封位置。要增強抗跌落性能,可選用抗跌落的熱封材料,尤其是添加了茂金屬或共擠工藝生產的熱封材料。耐高溫蒸煮的RCPP做熱封層的直立袋,在蒸煮后抗跌落性能會明顯變差,檢測時要多加注意。

五、耐熱、耐冷及耐酸堿腐蝕

針對液態內容物,直立袋需要耐熱、耐冷及耐酸堿腐蝕測試。這是因為在特殊條件下,直立袋分層滲漏的主要原因是材料選用不當,材料包括薄膜基材、油墨、溶劑、粘合劑等,制袋工藝對分層滲漏的影響較小,除非熱封過程出現異常,熱封強度低加上外界條件影響造成滲漏。所以企業要根據企鵝包的內容物和使用條件來選定合適的材料,尤其注意在超過121℃高溫蒸煮灌裝時,對材料和熱封的要求更高,必須保證制袋過程不出現熱封異常。當直立袋需要在耐熱或耐冷條件下使用的,對直立袋熱處理或冷處理之后的性能指標也要單獨測試,如果制袋后只在常態條件做了測試,有時常態下的性能指標和冷、熱處理后的指標有很大差別。常態情況性能指標良好,并不代表特殊條件下袋子能正常使用,這一點要特別注意。自立袋,直立袋,找電話微信:15019974566 

六、容量問題

直立袋容量也是制袋要控制的一個重要的項目。目前常用的液態內容物容量范圍在40ml~500ml之間。我們設計時首先要確定灌裝容量和成品標注容量之間的關系,比如直立袋成品標注容量為150ml,那么我們在設計袋型的時候,就要按制袋成型后焊上吸管、自然狀態下能灌裝容量180ml來設計,成品的標注容量應占可灌裝容量的75%~85%。二者之間的關系如何確定,主要是依據灌裝機的灌裝氣壓、灌裝速度和灌裝內容物的溫度對包裝袋的影響來決定,總的原則是當灌裝到標注容量時,料液在有充填壓力的情況下也不會從袋子內噴出,不會大量粘在管口,以便于旋蓋密封。另外,要注意袋子灌入標注容量的內容物后,袋子的膨脹要恰到好處,底部能完全張開,袋子上部沒有太多空間,以便于有良好的展示效果。袋子的實際可灌裝容量也會受制袋過程的影響,如制袋切袋后尺寸錯誤、送料過程中底部折條尺寸發生了變化、熱封后封邊虛封較寬或者灌裝時袋子底部不易完全打開甚至打不開等因素的影響,因此,制袋完成后必須對袋子的容量進行確認,以免容量出現太大偏差。

 七、外觀不良

制袋工序也會帶來一些外觀問題,如尺寸不準、切邊不齊或毛邊、切角不良等。

1、尺寸不準就是制袋的長度和寬度不滿足規格要求,或者各個袋子尺寸不一致。造成尺寸不準的原因除了機器本身的原因外,還與操作者調機的技術有關。直立袋在制袋時多是橫向出袋,長度調整只是調修邊刀的位置,沒有技術難度,只需要細心和熟練。但袋寬偏差的影響因素較多,要控制好就需要一定的經驗。袋子寬度偏差主要原因首先是機器制袋長度定長系統誤差較大,不管是機械定長或光電定長都與熱封頻率、機器走膜系統和切刀系統相互關聯,它們通過機械部件和光電眼聯系在一起進行協調同步工作,其中任何一個部位出現誤差,就會帶來袋子長度偏差。其次是復合膜光標異常,要么是顏色問題,要么是間距問題。另外還有機器速度的影響、張力的影響等。

2、切邊不齊或毛邊,主要是切刀和材料的問題,如切刀磨損不鋒利,切刀的壓力彈簧壓力不足;要切開的熱封邊冷卻不充分,或熱封層所用樹脂粘韌性強等。如果直立袋底部切邊不齊,充填內容物時,可能會帶來袋子底部不能張開,這樣不但達不到設計的容量,直立袋也不能站立。

3、切角不良,直立袋制袋完成后四個角均為直角,為安全和美觀,通常要把直角修成弧形,人工切角最容易出現的問題是,切角弧度偏大或偏小,沒有完全切掉或切破弧形邊等,現在通過在線的模切機可完全解決此問題。

總結

直立袋制袋關鍵在熱封,保證熱封的正常,才有可能滿足袋子的功能性要求,客戶在使用過程中經常出現的問題通常是熱封異常造成的。保證直立袋的高品質,除了精良的制袋設備、合格的復合膜還要注重制袋過程中的一些細節,要不斷實踐,不斷總結經驗,才能保證直立袋制袋質量穩步提高。

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