据统计,全国每年企鹅袋使用量就需要几十亿袋,还有进一步增加的趋势。企鹅袋的生产与其他软包装材料略有不同,要经过印刷、复合、分切、制袋和接管工序。制袋是企鹅袋生产最重要的一环,袋子的成型取决于制袋过程,制袋设备除了要满足袋子正背面材料放卷的要求,还要有侧条的放卷装置。企鹅袋在制袋过程中如何保证质量,尤其是热封过程控制,避免渗漏和破裂,这是保证企鹅袋功能性要求的重点。
目前塑料软包装制袋的封合方式普遍为热封合,有特殊工艺或特殊要求的会辅助使用超声波封合或脉冲封合。热封是对材料加热、加压力和封合时间三者共同作用的过程,高温的金属封刀接触复合膜,传递的热量把热封层熔融,在熔融状态下的高聚物分子经过热封刀的压力,并保持一定的接触时间,上下两层具有热封性的薄膜可融合在一起,冷却定型后就能保持一定的热封强度。针对热封合不良,主要表现为热封过度、热封合不足、热封位置错误和热封外观不良等。对于企鹅袋来讲,热封合的部位有两层膜的地方也有四层膜的地方,有对侧边料冲孔部位的热封,也有对袋子底部进行三角型热封,企鹅袋热封的部位和形状复杂,对热封的要求很高。
一、热封过度
通常讲热封过度主要是热封温度过高加上机速慢,或者是温度高加上压力太大造成,至于机速慢加压力大只要温度适当,一般不会造成热封过度的现象。热封过度会带来企鹅袋外观和特性的异常。比如外观方面,膜表层出现烫糊、发生皱痕、热封边断裂等。同时因热封过度造成热封层材料严重破坏,材料失去韧性,会使封合强度变低,也就是大家常说的“脆断”,对包装袋的功能性造成不良影响。解决热封过度要从以下几方面考虑:
1、根据袋子热封层的起封温度和膜的厚度,先初步选定封刀的温度。比如热封层为一定厚度的PE膜或CPP膜,要根据复合膜的总厚度和热封层的厚度选定各个热封合位置的热封温度,如果初选温度过高,就有可能造成热封过度。要注意的是同为PE膜,或因成型工艺不同或配方不同或回收料添加的比例不同,即使同样厚度的材料,适合的热封温度也会有较大偏差,甚至可以达到20℃以上。
2、热封温度选定后就要在制袋机上试验,选定适当的热封压力和机速,如果压力过大和机速过慢,也会造成热封过度的问题,严重时会把复合膜表面破坏。
3、同一部位热封次数太多,包括单独热封(如点封和三角封)和重合热封(如边封)。一般情况下,企鹅袋的热封位置较多,热封部位复杂,同一位置只进行一次热封,往往满足不了热封强度或密封性的要求,为保证热封部位的材料不被严重破坏,对同一部位的热封次数不可超过三次。
4、热封刀上的隔热布和下垫的硅胶板异常。如果隔热布因使用时间长而破损或下垫硅胶板过硬,封刀对热封层材料的冲击就会变大,造成热封过度,使其强度变低。所以热封刀上的隔热布要即时更换,硅胶板的硬度要适合热封材料。
5、冷却不及时、不充分。热封完成后需要有及时充分的冷却,因余热过多,除了影响热封强度,还会带来热封边内沿的虚封现象,虚封就是热量传递到封刀旁边热封层,把热封层熔融,在没有足够压力的情况下发生封合。虚封会影想封合的外观和企鹅袋的容量。避免虚封就要缩短热封刀和冷却刀的距离,并保证冷却水的温度保持在18—25℃,以满足冷却的要求。
二、热封不足
热封不足主要是封合不牢,达不到封合强度标准,主要原因有以下几点:
1、热封温度低,热封层熔融不充分。
2、封刀压力不足或两边压力不均衡,通常情况为机器拉杆轴承磨损或模具上弹簧伸缩力度调整不当造成。
3、机速太快,热封时间不足。
5、封刀磨损或封刀不平。
6、热封层之间有异物,比如有薄膜的析出物,薄膜的碎屑以及打孔的碎片等。
要解决热封不足的问题,除了要根据热封层材料的特性,选择合适的加工温度,压力和热封时间外,还要点检机器关系到热封性能的关键部位,保证热封刀表面平整,隔热布完好以及机器部件正常,同时注意热封层的卫生性,避免有异物出现在热封部位。
三、热封位置错误
热封位置错误主要指热封边的宽度异常和热封刀位置偏差,热封刀包括边封、端封、三角封和点封等。按照企鹅袋的规格和热封边的尺寸要求,热封的位置基本是固定的,如果因跟踪电眼异常或制袋机上走膜不顺畅,特别是侧条出现叠合错位,会造成热封位置错误的情况,影响热封位置的原因有以下几种:
1、复合膜的摩擦系数过高或过低,也就是复合膜太涩或太滑,造成复合膜在制袋机上走膜不畅。复合膜摩擦系数除了膜本身胶粒型号影响之外,单层膜所使用的添加剂,印刷油墨,复合胶水和膜的厚度等对此均有影响,需要通过实际的制袋适应性来确定膜的配方和辅助材料的使用。
2、制袋机电眼跟踪异常。当电眼找不到或不能连续稳定地找到光标,跟踪不正常时,制袋热封位置会发生变化,也就是不能热封到设定的位置。电眼跟踪异常主要原因除了电眼本身有问题即电眼故障,或调整方法有误以及电眼工作状态选择不当外,还跟复合膜上光标的颜色对比深度及间距有关 。比如光标设计不合理,可用的扫描区过小或颜色太浅,光标与周围颜色对比不明显等。另外,光标间距有变化,由于印刷、复合工序拉伸、收缩的影响,原来设计的图案间距已发生了变化,特别是不规律的变化,与实际输入的尺寸不一致,就会带来电眼跟踪异常。
3、模具两端压力不均衡。模具两边压力不均,会使复合膜在制袋机上走膜不畅,热封位置和袋子尺寸发生出异常,为避免此问题就要有方法测试到模具压力,并保证压力均衡。
4、热封模具位置错误。主要原因是制袋调机过程中没有把模具调整到正确的位置,并且发现异常后没有即时调整到位。
5、对于侧条错位,制袋机上卡位的卡条、卡夹和导辊上限位的挡板不足够。
6、复合膜的厚度不一致以及荷叶边等情况。
7、制袋前复合膜的收卷松紧度不适合。收卷太紧或太松都会影响走膜顺畅,要根据制袋实践来确定分切机收卷的初始张力和锥度,如果卷膜分切收卷时上面有压辊,压辊两端压力要尽可能均衡。
要解决企鹅袋热封位置错误的问题要从以上几个方面着手解决,注重材料、机器和一些生产过程中的细节处理。
四、热封外观不良
热封外观不良主要包括:封边起皱、封边起泡、封边翘起、热封刀模纹不清晰和封边有脏污等。
1、封边起皱:封边起皱在企鹅袋制袋中十分常见,影响的因素也较多,主要为封刀或硅胶板上的隔热布不平整;复合膜厚度不均,偏差较大;上下两层膜热封时张力不一致;上下两层膜的叠合不齐;热封温度太高等。
2、封边起泡:封边起泡的主要原因是,复合膜本身的质量问题,如在含有尼龙薄膜的材质结构上进行热封时,尼龙膜吸潮就会产生热封气泡。热封压力不平衡和热封模具不平整也会带来气泡,还有就是复合膜内残留溶剂太高。
3、封边翘起:复合膜在复合加工过程中复合基材的张力匹配控制不当,导致其熟化定型后仍有残余应力的影响;复合胶水熟化不充分,或者是固化剂添加量不足,或者是熟化时间不够;复合膜的热收缩性太大等。
4、热封刀模纹不清晰:主要考虑,热封压力或温度不足;冷却模接触不好或冷却时间不足;热封刀的边缘不整齐、有磨损;使用时间长,隔热布上的纹路已磨平等。模纹不清晰一方面影响外观,另外也可作为一种判断热封不足的方法。
5、封边有脏污:封边有脏污,除了复合膜本身制袋前被污染外,还与热封模具粘上了碳化的塑料,模具压在复合膜上后,把赃污转移到了封边处,对热封模具上的污物要即时清除。
以上封边外观不良的影响因素主要为热封参数、热封模具和复合膜本身的问题,找准原因便可加以针对性解决。
五、前工序原因和材料异常带来的热封不良
除了印刷、复合、分切、收卷等生产工序对热封有影响,还有所使用材料本身的影响。
1、复合强度低,造成封合时复合膜离层,从而影响到热封强度。目前企鹅袋复合膜以干式复合工艺为主,为保证复合强度,各个复合层之间的粘合剂一定要有足够的干基涂布量,每层均不低于3.5g/㎡。
2、在复合与熟化过程中,粘合剂渗入薄膜内部,影响热封强度
3、复合膜中的粘合剂熟化不充分,热封合后封边出现翘起,同时。热封强度也会较低。
4、热封层的热封面有电晕,造成不能有效封合。
5、因热封层有爽滑粉或添加剂析出,造成热封后强度不足。
6、热封层的挺度和韧性不适宜,主要和树脂特性有关,需要选择合适的树脂型号及配方要求。
7、复合膜的厚度不足或厚度不一致,厚度不足可能会带来热封强度不足;厚度不一致除了会造成复合膜在制袋机上走膜不顺畅外,还可能会带来点封的渗漏以及热封位置异常等。
8、热封层加工工艺影响,如回收料添加过量或吹膜工艺选择不当。 如果吹膜时使用了过多回收料,回收料经过了多次热降解,其热封温度大大提高,混入主料中会改变膜的热封性能。对于常用的吹塑热封薄膜基材来讲,其热封性能除受树脂型号影响外,还受挤出温度、吹胀比和牵引比、冷凝线等加工参数的影响,比如吹胀成型热封膜的热封性将随挤出温度的升高,氧化程度的升高而降低。再比如冷凝线高说明吹胀是在液态下进行的,吹胀和牵引不产生高分子定向,只会使膜变薄,液态自由活动的高聚物分子没有定向,生产出来的薄膜接近流延膜,具有良好的热封性;反之,冷凝线过低,则吹胀是在聚合物的高弹态下进行的,吹胀不仅使薄膜拉薄。而且使分子在吹胀力作用下发生定向,并促进了高聚物的结晶,导致热封性能变坏。
9、油墨的耐热封性不良,导致热封部位薄膜的复合强度降低,从而影响到热封强度,选择油墨除了满足热封要求外,还要能耐热和耐冷,以便保证包装袋的功能,油墨使用要注意在热封合部位不要印刷金属型油墨。
企鹅袋制袋关键在热封,保证热封的正常,才有可能满足企鹅袋的功能性要求,至于在企鹅袋使用过程中经常出现的问题通常是热封异常造成的。要想高质量完成企鹅袋制袋,除了精良的制袋设备、合格的复合膜还要注重制袋过程中的细节,只有不断实践,不断总结经验,企鹅袋的制袋质量才能稳步提高。