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塑料软包装袋破损原因及应对措施
时间:2014-09-25   来源: 包装前沿   阅读:3805次

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  塑料软包装袋在生产、运输和储存中产生破损,是企业常见的质量问题,一般来说,以下几种情况最容易出现破损:

  1、自动包装过程产生的破损:自动包装时,灌装的内容物对袋子底部产生强烈冲击,如果袋子底部无法承受冲击力的作用就会出现底部开裂。

  2、运输和产品堆放时产生的破损:软包装袋承受不住由于商品堆压、运输过程的摩擦等引起的内压增大原因,袋子破裂。

  3、包装袋抽真空过程产生的破损:包装袋厚度偏薄,抽真空时包装袋收缩,内容物有硬物、针角或抽真空机有硬物(脏物)刺破包装袋产生破损。

  4、高温蒸煮袋在抽真空或高温高压灭菌时,因材料耐压、耐高温不足产生破损。

  5、冷冻包装袋由于温度低,包装袋变硬发脆,耐冻碎裂性、耐穿刺性不良引起包装袋破裂。

  一、破损原因

  1、自动包装过程中包装袋破损的原因

  一般热封强度指的是将两张薄膜通过热合的方式粘在一起,完全冷却后的粘结强度。但是在自动包装生产线上,两层包装材料并未获得充足的冷却时间,因此包装材料的热封强度不适宜用于此处来判断材料的热封性能。这时应采用热黏力即材料热封部分尚未冷却时的剥离力为依据,进行热封材料的选择,这样才能符合灌装时材料热封强度要求。

  要达到薄膜材料的最佳热黏力有一个最合适的温度点,而当热封温度超过这个温度点后热黏力会表现出下降的趋势。在灌装生产线上,软包装袋的热封与内容物的灌装几乎同步,因此在进行内容物灌装时,袋底部的热封部分并未完全冷却,而所能承受的冲击力也会大打折扣。

  内容物灌装时对于软包装袋底部的冲击力,可使用热黏拉力试验仪通过调节热封温度、热封压力和热封时间来绘制热黏力曲线,选择最佳的热封参数组合用于生产线。

  2、存储和运输过程中的破袋原因

  用软包装袋包装的物品,在存放和运输时会由于物品的摞放而引起袋内气体压力的增大,进而能够引起软包装袋的破裂。由于发生破裂的位置多集中在材料间的热合位置,即软包装袋的热封最薄弱处,因此破袋可以通过检测包装热封边的热封强度、进而更换材料或者调整热封工艺参数来避免。

  材料的热封强度根据检测方法大致可分为拉伸热封强度和膨胀热封强度。可以使用拉力机检测的是拉伸热封强度,是包装材料在受力方向一致、力值均匀的情况下热封处抵抗分离的能力,特别适用于评价软包装袋的开口性,但不适用于解决软包装袋的破袋问题,因为引起破袋的袋内压力的方向和大小都不确定,而且热封处附近的材料由于承受了部分压力可能会出现形变,产生软包装袋的受压破损。

  膨胀热封强度的检测需要使用泄漏与密封强度测试仪,需要向软包装袋内加压,同时可以检测出整个包装中强度最差最薄弱的位置(不仅限于热封部位)。由于膨胀热封强度不能代表热封的平均强度,所以膨胀热封强度与拉伸热封强度之间没有什么关联。膨胀热封强度与软包装袋的尺寸、几何形状以及使用材料有关。

  3、抽真空食品包装破损原因

  主要为食品真空包装设计及外真空包装材料两方面原因:

  1)食品真空包装设计方面,如内容物的净含量或体积超过了所用软包装材料的承受范围,在运输或销售流通过程中,稍受外力,就会出现破袋、开裂问题。一般作为抽真空包装袋热封层,材料厚度不得低于50um厚。

  2)食品真空包装材料的质量问题导致成品包装出现封口开裂问题,一般集中在以下几个方面:

  A )食品包装的物理机械性能——如拉断力与断裂伸长率、抗穿刺强度、抗摆锤冲击性能、剥离强度等,可综合判断包装袋的韧性、耐穿刺性、抗冲击性等物理机械性能是否符合包装、储存堆码及运输过程的需求。(与内容物、包装袋的大小、运输路途及包装形式有关)

  B)食品包装的密封性——如爆破压力测试,可以确定发生破袋的位置和机械强度薄弱的部位。如热封强度测试可判断热封强度是否满足食品内容物的要求,并确定热封不良的部位以及热封效果的均匀度。例如鸡爪真空包装产生破损是因为鸡爪被切分的时候,有些碎爪的骨头被切的很尖,再加上煮沸的时候,肉皮收缩,所以骨头就裸露出来,在运输的过程中容易将袋子扎破。因此,包装袋的耐穿刺性应做为包装材料组合的重点考虑。

  通过泄漏与密封强度测试仪不仅能够检测软包装袋的最大破裂力,还能通过设定施加的压力来测试包装袋的破裂时间,可以根据测试数据设计堆放结构,进一步调整热封工艺的参数以改善包装效果,或者根据软包装袋破裂的位置对包装结构上存在的问题进行分析。

  4、高温蒸煮袋破袋原因

  根据拉乌尔定律,绝对空间里液体汽化的压力,由可液化物质的量决定。在常压下,每摩尔的液体完全汽化后可以给22.4L的空间一个大气压的压力,在进行反压蒸煮试验时,我们往往认为已经很精确地控制温度,降温时有足够的反压,还是常常发现有爆袋现象。爆袋肯定是因为袋内的压力高于袋外。

  加热时水煮袋膨胀是正常的。因室温时封口,这时袋内外压力是平衡的,在室温加热到98℃的过程中,液体水本身要膨胀,袋内空气要膨胀,这时产生的部分水蒸气也占据部分空间,导致膨胀。这时候袋内压力会增加。袋子的爆破是这种热状态下封口部位高分子材料产生蠕变现象的结果。

  蒸煮袋在加热到100℃以前,同水煮袋变化是一样的,在蒸煮锅内,加热超过100℃时,袋内压力远远高于袋外压力。因此蒸煮袋在加热灭菌前的抽真空过程时,必须将袋内空气完全抽彻底,以免在高温灭菌中因袋内压力高于袋外压力而产生破裂。

  一般RCPP或SCPP可采用二元共聚物生产,厚度必须大于60um。作为耐高温蒸煮的CPP,不应该用均聚聚丙烯去组合生产,而应用共聚聚丙烯(嵌段共聚聚丙PP--B)或共混改性的聚丙烯粒料薄膜去组合。因为用均聚聚丙烯薄膜做的CPP,经高温蒸煮后要产生脆化,容易从封口处破裂,造成内容物泄漏,在抽真空处的折痕处易发生漏气,而且耐油性极差。而共聚型或共混型CPP,因其结晶度高,所以耐低温性和抗冲击性比均聚CPP好。

  5、冷冻袋包装破损原因

  塑料长时间处于低温环境中会变脆,易破裂,物理性能急剧下降,这反映了塑料材料耐寒性较差的弱点。通常,塑料的耐寒性能用脆化温度表示。随着温度的降低,塑料因其聚合物分子链活动性的降低而变得性脆易折,在规定的冲击强度下,50%的塑料发生脆性破坏,此时的温度即为脆化温度,也即塑料材料正常使用的温度下限。如果冷冻食品采用的包装材料耐寒性较差,在后期的运输装卸过程中,冷冻食品尖锐的突起很容易刺破包装,造成包装袋破裂泄漏问题,加快食品的腐败。

  因此耐冷冻食品包装热封层材料一般用PE膜,PE膜的耐冷冻性能要比CPP膜好,在-18℃使用非常好,而CPP在零度以下就变得很脆易破裂。

  在储藏和运输环节,冷冻食品是包装在瓦楞纸箱内进行的。冷库的温度一般设定在-24~-18℃。在冷库中,瓦楞纸箱会逐渐吸收环境中的水分,通常经4天可达水分平衡。冷冻食品在由冷库运输到销售地点的过程中,将经过多次装卸操作,温差的不断变化使瓦楞纸箱箱体周围空气中的水蒸气冷凝在纸箱表面,纸箱含水率迅速升高至约19%,其边压强度将下降约23%~25%,此时瓦楞纸箱的力学强度进一步遭到破坏,增加了塌箱发生的几率。从而也增加了包装袋破损的机率。

  二、应对措施

  针对上述几种情况,企业应从以下几方面着手解决,以期能改善破袋状况。

  1、材料方面

  材料必须具有足够的厚度,厚度不足,将会造成复合膜的强度不足,从而造成破袋问题:注意材料中再生料(再造粒料)的加入,再生料多的话,薄膜各方面性能都会降低,加入过多,复合膜强度不足,从而造成破袋。在PE膜的制造过程中,加入LLDPE和MPE或高强型PE(FPE—T),以提高PE的强度和柔韧性,从而减少破袋。在低温冷冻环境中使用的包装,必须选用耐低温的包装材料(如BOPA)来生产复合膜,否则会造成低温冷冻环境中,复合膜的脆裂。

  复合膜常用在液体和粉末的包装上。较重的内容物受到瞬间冲击(比如跌落)时,对封口强度有较高要求。从材料结构方面考虑,仅是提高拉伸强度并不能解决问题,材料撕裂强度似乎可以更明显地提高抗冲击强度。

  定向塑料薄膜经过拉伸定向,提高了结晶度,它的抗拉强度、弹性模量、冲击强度、破裂强度大幅度上升,但薄膜的“继发撕裂强度”下降,只要有一点缺口刀痕就容易产生撕裂。这是定向薄膜的特性,印刷基材采用的双向拉伸薄膜,与撕裂强度最高的CPE、CPP复合,复合膜的撕裂强度却不是两种基材的相加,而是减少。复合强度越高,撕裂强度下降越多。挤出复合对提高撕裂强度有独特的效果,共挤膜更有优势。

  2、制袋工艺

  制袋的温度过高,造成热封处的热封材料性能下降,从而破袋;制袋的压力过大,造成热封处的热封材料被挤出,热封压力应热封位内侧压力比外侧压力小,热封位的热封材料降低从而造成包装袋在跌落或运输时破袋。制袋的热封条过于锋利,或有机械飞刺,也会损伤袋子的热割边缘,从而造成破袋现象。

  3、复合膜的剥离强度

  如果复合膜的剥离强度过低,难以达到多层复合材料同时受力的要求,造成力不能更好的分散,那么在跌落过程中,就会造成破袋。另外,在高温蒸煮袋中,由于有的粘合剂耐热性不好,尤其在一些复杂结构中(如BOPAl5/AL7/CPP70),在高温蒸煮时,也会造成在封口边处的破裂,复合膜脱层的现象。

  4、其它方面

  在包装一些重包装或粉末类物品如盐、洗衣粉时,在灌装完该类物品后,热封前,应将袋内的空气排出,以减小包装袋壁的受力,让固形物直接受力,以减少袋的破损,在后加工过程中,应特别注意耐穿刺强度、耐压性能、跌落破裂性、耐温性及耐温介质性和食品安合卫生性能等是否符合要求。

  三、特别注意事项

  虽然破损率在国际标准中一般不超过0.2%,但由于包装袋破损产生的物品污染损失则可能很严重。因此,通过检测材料的热封性能,调节生产工艺中的热封参数,企业降低在灌装或存放、后加工、运输过程中软包装袋破损的概率是可能的,但是需要特别注意以下几个问题:

  1、需要特别注意灌装物在灌装过程中是否会污染封口,污染物能致使材料的热黏力或热封强度显著降低,导致软包装袋因无法承力而破裂。尤其要注意粉末类灌装物,需要进行相应的模拟测试。

  2、通过选择生产线热封参数得到的材料热黏力及膨胀热封强度,都应在设计要求的基础上留出一点余量(应根据设备和材料的情况进行具体分析),因为无论是热封元件还是包装材料(尤其是软包装用薄膜材料)均匀性都不会非常好,累积误差会导致包装热封处的热封效果不均匀。

  3、通过对材料的热黏力和膨胀热封强度的检测,能分别获得一套适用于特定产品及特定生产线的热封参数,此时应结合测试获得的材料热封曲线进行综合考虑、择优选择。

  4、塑料软包装袋的破裂是材料、生产工艺、生产参数、生产操作等多种因素的综合体现, 在详细进行分析后才能找出产生破裂的真正原因, 应先在采购原辅材料和制定生产工艺时,制定好标准。生产时做好原始记录, 不断改进,就能在一定范围内将塑料软包装袋的破损率控制到最佳水平。

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