近年來，隨著人民生活水平的提高，奶及奶制品已成為生活中不可或缺的一部分。其中液態(tài)奶的消費量最大，發(fā)展也最為迅速，將是未來奶制品消費的主流。據(jù)有關人士預測，未來5年中國液態(tài)奶的增長率可達到30％，在其高速增長的背后，除了乳品生產(chǎn)企業(yè)自身的 成功運作外，包裝也起到了至關重要的作用，它深刻影響著乳品業(yè)的發(fā)展。
袋裝液態(tài)奶及奶制品由于具有價格低廉、運輸方便、儲存空間小、實用性強等優(yōu)點在國內(nèi)占有相當重要的地位。據(jù)有關資料介紹，在中國液態(tài)奶市場上，袋裝奶占了約45％的市場份額，而在北方和中西部地區(qū)，袋裝奶則占了液態(tài)奶市場的70％左右。袋裝液態(tài)奶及奶 制品所使用的塑料包裝膜主要是聚乙烯共混或共擠薄膜通過凹版印刷機表面印刷、分切等加工而成，本文就簡單介紹一下液態(tài)奶制品包裝膜的印制工藝。
一、聚乙烯薄膜的選擇
袋裝液態(tài)奶及奶制品一般均使用自動灌裝機進行灌裝，因此對聚乙烯薄膜提出了一系列的要求；包括阻隔性能、耐溫性能、摩擦系數(shù)、熱封性能(熱封強度、低溫熱封性、熱黏強度、抗污染熱封性等)、抗張強度、衛(wèi)生性等。
1、液態(tài)奶包裝膜的主要類型：目前市場上用于液體奶包裝的PE膜主要有三大類：軟質(zhì)乳白PE膜、黑白共擠PE膜以及硬質(zhì)高溫蒸煮PE膜。
（1）軟質(zhì)乳白PE膜主要用于低檔的牛奶包裝，這種薄膜一般是由LDPE、LLDPE、mLLDPE等樹脂和乳白母料等經(jīng)共混后吹制而成。薄膜的阻隔性較差，且一般在殺菌溫度不超過90℃的條件下使用。
（2）黑白共擠PE膜是利用三層或多層共擠方式，采用LDPE、LDPE、EVOH、mLLDPE等樹脂，配合黑、白母料共擠吹制而成的高性能復合膜，其結構可根據(jù)包裝內(nèi)容物及其保質(zhì)期的不同進行選擇和調(diào)整。該包裝具有優(yōu)異的熱封性和避光阻氧性。
為了保證黑白膜在高速自動灌裝機上走機順暢，在成膜時會添加一定量的爽滑劑和光亮劑，降低黑白膜的摩擦系數(shù)，但這些物質(zhì)對印刷工序極為不利，會直接影響墨層的附著牢度。
（3）硬質(zhì)高溫蒸煮PE膜有良好的耐高溫性能，可以滿足超高溫殺菌的要求，主要用于酸奶、豆奶等飲料，內(nèi)容物在灌裝時采用超高溫殺菌工藝。由于殺菌時存在壓力差，容易產(chǎn)生脹袋現(xiàn)象，所以要求硬質(zhì)高溫蒸煮PE膜要有良好的熱封強度，而且還要有良好的抗張強度。
2、薄膜的熱封性能：薄膜的熱封性能包括熱封強度、低溫熱封性、熱黏強度、抗污染熱封性等。自動包裝方式最擔心的就是漏封，虛封而導致的破袋問題，所以，必須賦予奶制品包裝膜較寬的熱封范圍，以便在包裝條件發(fā)生變化時，熱封效果不會受到較大影響。通常采用mLLDPE作為熱封層，而且必須對mLLDPE的樹脂牌號等進行選擇。
影響奶制品包裝膜熱封性的另一個重要因素是吹脹比和牽引比，一般兩者不要超過2，尤其是牽引比。吹脹比和牽引比太大，產(chǎn)品性能趨向于雙向拉伸膜，致使熱封性下降。另外，在生產(chǎn)吹塑薄膜時露點線應控制得高一些，使吹脹和牽引盡可能在塑料的熔點之下進行，減少因吹脹和牽引引起的分子拉伸取向?qū)岱庑阅艿挠绊憽?nbsp;
3、薄膜的潤濕張力及電暈處理 ：油墨在印刷薄膜上的充分潤濕和鋪展是保證油墨附著牢度的先決條件，為了使油墨能夠在聚乙烯薄膜表面順利鋪展，潤濕和附著，要求薄膜的表面潤濕張力應達到一定的標準。對于奶制品包裝膜來說，一般要求聚乙烯薄膜的表面潤濕張力最好達到4．0 x 10-2N／m以上。
由于聚乙烯屬于典型的非極性高分子材料，表面能低，需借助電暈處理來提高其表面潤濕張力。電暈處理的作用如下。
（1）電離作用使空氣中的氧生成臭氧，從而使薄膜表面發(fā)生氧化，表層聚乙烯的分子鏈可能生成羰基，羧基．羥基等活性基團。空氣中的氮也被電離成等離子體，并與聚乙烯分子作用，在聚乙烯分子鏈上生成胺型基團，并可繼續(xù)氧化生成一系列的含氮化合物。其結果是聚乙烯薄膜表層分子的極性增強、潤濕性提高。
（2）消除薄膜表面析出的一些肉眼看不見的油類物質(zhì)，如雜質(zhì)、助劑、低聚物等，從而保證油墨與薄膜緊密接觸。
（3）在電子流的強烈沖擊作用下，薄膜表面粗化，從而實現(xiàn)了機械楔頭作用。
（4）由于薄膜表面受熱，分子鏈的活動加劇，表面活性程度相應提高。
（5）非導電性塑料薄膜在高壓電場作用下，分子內(nèi)的電荷發(fā)生位移，在表面形成感應電荷，這些感應電荷可以跟極性的油墨分子產(chǎn)生庫侖吸引，這對印刷墨層牢度的提高也是有一定作用。
另外，在進行電暈處理時應注意以下問題。
（1）電暈處理后的薄膜就在短期內(nèi)盡快使用，一般最好是在吹制完成后一星期內(nèi)使用。否則，極性基團如果和空氣中的水分子結合，會使表面潤濕張力逐漸降低，從而影響印刷墨層的附著牢度。
（2）薄膜應存放在干燥、陰涼、通風的倉庫內(nèi)，最長不能超過3個月，長時間存放的薄膜使用前必須重新檢測其表面潤濕張力，合格才能使用。
（3）對于冷膜，需使用較大功率的表面電子處理機進行處理，而且在處理前應先對冷膜進行預熱。
4、爽滑性和摩擦系數(shù) ：薄膜的內(nèi)外表面應當具有良好的爽滑性，以確保薄膜在自動灌裝機上能夠順利地進行灌裝，一般要求薄膜表面的摩擦系數(shù)在0.2～0.4之間。薄膜的爽滑性主要是通過添加爽滑劑來實現(xiàn)。
有些企業(yè)為了改善薄膜表面的爽滑性，在吹膜原料中加入超量的油酸酰胺類爽滑劑，這會造成薄膜表面潤濕張力下降，并會產(chǎn)生隔離層，油墨的附著牢度自然難以保證。因此，在吹膜時應嚴格控制爽滑劑的加入量，以免對印刷工藝產(chǎn)生不利影響。
5、薄膜的平整性：薄膜應薄厚均勻、平整，不能出現(xiàn)暴筋、荷葉邊等問題。因為只有使用平整、均勻的薄膜，才能保證在較低的表面張力下得到較高的套印精度。
二、印刷油墨的選擇
1、選擇印刷油墨需考慮的因素：由于奶制品包裝膜一般采用表印工藝，薄膜表面的墨層容易受到各種損傷，如水、酸、摩擦等的影響。而且，灌裝后的牛奶一般都需要冷藏，牛奶從冷藏室拿出來后，薄膜表面由于冷熱交替，會產(chǎn)生結露現(xiàn)象。在運輸途中，袋與袋之間由于震動產(chǎn)生摩擦。到了消費者手里，有的還需對牛奶加熱飲用。這樣一個過程就要求油墨同時具有優(yōu)良的抗冷凍、耐水性、耐熱性和耐摩擦性能。
在大多數(shù)高速灌裝機上都直接裝有熱雙氧水殺菌系統(tǒng)，用于包裝膜的殺菌。在這種情況下，就要注意殺菌條件對油墨層的影響，如果油墨中某些顏料的抗氧化性不太理想，經(jīng)過熱雙氧水殺菌之后可能會發(fā)生退色、變色等問題，而JAA氧水的氧化性隨著溫度的升高而顯著提高，對印刷油墨的抗氧化性要求也相應提高，因此凹版印刷企業(yè)一定要清楚客戶的后加工條件，以便選擇與之相適應的性能優(yōu)異的油墨。
2、聚酯類及其改性反應型油墨的適應性：目前市場上的塑料凹版表印油墨以選用聚酰胺或改性聚酰胺類樹脂為連結料的居多，此類油墨是我國凹版油墨中最早發(fā)展起來的，生產(chǎn)工藝也較為成熟、完善。該類型的油墨適用于聚乙烯、聚丙烯等薄膜，墨層附著牢度好，有良好的光澤度，但普遍存在抗水性差、不耐油脂、不耐冷凍、不耐高溫、不耐低溫等性能缺陷。由于液體奶制品包裝膜在灌裝、流通及儲存等后加工過程中要經(jīng)過高溫殺菌或冷凍處理，因此聚酰胺類油墨所固有的缺陷就無法滿足液態(tài)奶制品包裝的要求，凹版印刷企業(yè)必須根據(jù)不同類型的PE膜，選用非聚酰胺類的表印油墨。
聚酯類及其改性反應型的油墨是目前市場上更適合液態(tài)奶制品包裝膜印刷用的油墨，國內(nèi)凹版印刷企業(yè)普遍使用的是浙江新東方油墨公司生產(chǎn)的液體膜專用表印油墨。針對市場上不同層次客戶的要求，浙江新東方油墨公司推出了2種液態(tài)奶包裝專用表印油墨：超力福313型油墨和超力福314型油墨。
超力福313型油墨專用于軟質(zhì)共擠PE膜，該油墨是醇溶型的單液油墨，衛(wèi)生性能好，重金屬含量符合歐美等國家的食品包裝法規(guī)要求。軟質(zhì)共擠PE膜的殺菌有2類：常壓煮沸和雙氧水殺菌。煮沸是在內(nèi)容物包裝好后進行，雙氧水殺菌則是在自動灌裝時進行，兩者都要求印刷油墨有良好的抗水性和耐高溫性，而雙氧水殺菌則對油墨的抗氧化能力有更高的要求。313A油墨具有優(yōu)秀的抗黏性、抗水性、耐冷凍性，能滿足超低溫速凍及長期冷凍儲存的要求，而且可以承受40℃以下濃度為30％的雙氧水殺菌，同時還耐煮沸。
超力福314型表印油墨是一種雙液反應型聚氨酯改性油墨，可以用于各種PE膜的印刷。使用時，加入8％的相應硬化劑，具有非常優(yōu)異的耐高溫性和抗水性，可以承受121℃，40分鐘的加壓蒸煮。該油墨以酮類、酯類為主溶劑，并可加入甲苯等溶劑來調(diào)節(jié)溶劑的揮發(fā)速度。將印刷后的包裝膜放置在熟化室中進行24～48小時的熱化后，墨層的各項性能指標達到更佳狀態(tài)。從目前市場的發(fā)展來看，液體包裝機械設備的性能不斷提高，主要表現(xiàn)在殺菌 的溫度不斷提高，從65～110℃不等；雙氧水的濃度也有所增加，對油墨性能的要求也隨之提高。超力福314型油墨能夠承受80℃、35％濃度雙氧水殺菌條件，當殺菌溫度更高時，通過配用耐高溫光油可以滿足使用要求。
三、印刷工藝控制
印刷工藝的控制相當重要，是保證高質(zhì)量印刷品的關鍵環(huán)節(jié)。在此僅以超力福313A油墨為例，簡單介紹一下液態(tài)奶制品包裝膜的印刷工藝控制。
1、油墨黏度：對于高速凹版印刷機，在印刷過程中通常將白墨的黏度控制在14～16秒(3#察恩杯)，彩墨的黏度控制在16～18秒(3#察恩杯)。 對于中低速凹版印刷機，印刷時白墨黏度一般控制在20～22秒(3#察恩杯)，彩墨黏度一般控制在22～24秒(3#察恩杯)。
2、溶劑配比：油墨溶劑的選用和配比需根據(jù)印刷速度、版面網(wǎng)穴深淺及周圍環(huán)境情況而定，從而保證油墨的充分干燥。通常采用的溶劑配比如下。
（1）快干溶劑：醋酸乙酯60％，異丙醇40％。
（2）一般溶劑：醋酸乙酯40％，醋酸丁酯40％，異丙醇40％。
（3）慢干溶劑：醋酸丁酯40％，異丙醇60％。
3、干燥箱溫度：干燥箱溫度要達到70℃左右，以促進油墨的交聯(lián)固化，保證充分干燥。
4、張力控制：由于聚乙烯薄膜容易拉伸，所以應采用較小的印刷張力，同時采取措施，盡量減少薄膜的拉伸變化。不能為了遷就薄膜薄厚不勻、荷葉邊等問題而使用較大的張力，否則就會引起套印不準。
5、熟化：印刷后的液態(tài)奶制品包裝膜最好放置一天后再進行分切，這樣更有利于油墨的充分固化及附著牢度的提高。
6、其他問題：車間環(huán)境必須符合食品包裝的有關要求，必須保持清潔、衛(wèi)生，防止薄膜受到污染，另外，車間內(nèi)的溫濕度應適宜，過于干燥會引起薄膜靜電難以釋放，過于潮濕會使油墨揮發(fā)困難，牢度下降。
此外，印刷作業(yè)后，應立即清洗版輥，以免油墨干固后堵版難以清洗。
四、油墨應用注意事項
1、油墨與基材薄膜的適應性：超力福314油墨(以下簡稱314油墨)屬二液反應型耐蒸煮表印油墨，適用的薄膜基材主要是PE和NY薄膜，且要求薄膜表面潤濕張力要達到(4.0～4.2)×10-2N／m(普通表印油墨要求薄膜的潤濕張力在3.8×10-2N／m以上即可)。在薄膜成型加工或樹脂母料中都加有一定量的增塑劑，這些增塑劑逐漸析出到薄膜表面，會嚴重影響油墨的附著牢度，并在后加工如煮沸。蒸煮時發(fā)生油墨掉色，染色等質(zhì)量問題，造成巨大的質(zhì)量損失。因此，使用314油墨首先要對所選用的薄膜進行試用后再投入批量生產(chǎn)。
2、溶劑配比及油墨黏度：314油墨屬于聚氨酯類油墨，所采用的主要溶劑是丁酮，一般要求混合溶劑中丁酮的含量不得低于30％，并且丁酮的純度要保證在98.5％以上，否則易在長時間的印刷過程中，隨著丁酮的揮發(fā)容易造成油墨的溶解性變差，以至于黏度上升、流動性不好，發(fā)生堵版、糊版、變色等問題。此外，對混合溶劑中水分的含量也要嚴格控制，夏季使用314油墨時，最好配制揮發(fā)速度慢一些的混合溶劑，比如在室溫30～35℃，相對濕度60％～70％的條件下，混合溶劑的基本配比可以設定為丁酮40％、甲苯30％、丁酯20％，在此基礎上，可以結合印版網(wǎng)穴的深淺以及印刷速度的快慢做出適當?shù)恼{(diào)整。冬季使用時，可使混合溶劑的揮發(fā)速度快一點，比如室溫在0～1O℃時，可以將混合溶劑的基本配比設定為丁酮50％、甲苯30％、乙酯20％。
在條件許可的情況下，314油墨的黏度越低越好。黏度低，則油墨的流動性好，轉(zhuǎn)移到薄膜上的墨層薄，溶劑易揮發(fā)，不易堵版，同時多使用稀釋劑也有利于降低包裝膜的制造成本。但是對某些個別的顏色，版輥網(wǎng)穴可能比較深，或者圖案面積較大，如果油墨黏度過低往往會產(chǎn)生印品發(fā)花、不勻等問題，這時就需要單獨調(diào)整黏度。
314油墨的色濃度和固含量都比較高，在低速凹版印刷機上使用時，油墨的稀釋量約50％～80％；在高速凹版印刷機上使用時，稀釋量可以達到80％～100％。由于油墨的干燥速度比較快，因此在使用過程中要及時補充稀釋溶劑，確保墨槽中油墨的黏度始終一致，這也是314油墨使用的要點，必須加以重視。
3、油墨需要與硬化劑配套使用：加入硬化劑的目的是為了增加油墨對承印基材的附著牢度，提高墨層的耐抗性。硬化劑的使用量一般在8％～10％，加入硬化劑時要注意先與混合溶劑充分調(diào)勻后再加入油墨中，有些用戶直接向墨槽中加硬化劑，這是嚴重的操作失誤。因為硬化劑的黏度高，加入量少，很難均勻地分散在油墨中，容易造成硬化劑沉淀在墨槽底部，造成產(chǎn)品掉色等質(zhì)量問題。在夏季，由于車間室溫較高，且溶劑在揮發(fā)過程中產(chǎn)生汽化熱，導致空氣中的水分混入油墨， 油墨中的硬化劑首先跟水分發(fā)生反應，這也會造成油墨中硬化劑量比例失調(diào)，引起掉色。為了使油墨中有足夠的硬化劑，可根據(jù)具體情況在印刷2～4小時后重新加入一定量的硬化劑，且不宜太多，否則會影響熱封性能，特別是在熱封部位，更應引起注意。針對這種情況，在進行版面設計時，也應避免在熱封處設計和印刷圖文，因為314油墨及硬化劑都不具有熱封性能。
4、烘箱溫度：使用二液反應型耐蒸煮表印油墨時，印刷機的烘箱溫度應比采用其他油墨時稍高一些，這樣更有利于油墨與硬化劑的反應，并增加對承印基材的附著牢度。但由于承印基材是共擠PE膜，所能承受的溫度有限，故烘箱溫度一般不超過70℃。如果基材較厚，印刷速度較快，可以把烘箱溫度調(diào)到65℃左右，這時要密切注意套印精度，因為溫度過高會使薄膜材料產(chǎn)生拉伸，并造成套印不準。有些用戶因薄膜平整度差或存在荷葉邊會增加張力并降低烘箱溫 度，這些做法是非常不妥的，因為這樣容易使二液反應型耐蒸煮表印油墨出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量事故，注意：切忌在烘箱溫度低于40℃的情況下使用314油墨。
5、剩余油墨的處理：使用后剩余的314油墨必須嚴格密封保存，重新使用時必須先經(jīng)過濾，以30％以下的量混入新墨中使用，如剩余油墨已嚴重肢化或白濁化，不得使用。
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