一种铝塑软包装的无溶剂复合方法

技术领域

本发明属于塑料复合软包装技术领域，具体涉及一种铝塑软包装的无溶剂复合方法。

背景技术

在塑料复合软包装行业中，因铝塑软包装不仅具备塑塑软包装的轻便性，更具有塑塑软包装不可企及的阻隔性能，因而在食品包装中得到广泛应用。但是，由于铝箔属于金属类刚性材料，不含有塑料类高分子材料所特有的大量的支链结构和极性基团，其与塑料薄膜复合后没法生成共价键，也就无法形成很大的分子间作用力，因此铝箔与塑料薄膜主要是靠机械齿合与静电吸引进行粘合，致使铝塑软包装的复合加工难度较大，复合加工时稍有偏差，在食品企业包装产品杀菌后，容易出现分层现象。为了解决这一问题，目前的铝塑软包装的复合加工都是采用特殊粘合剂进行干法复合，干法复合中需要使用有机溶剂，有机溶剂在干法复合中只对粘合剂起溶解稀释以便于涂布流平的辅助作用，在均匀涂布上胶后，需要将有机溶剂进行完全挥发干燥，从此可看出有机溶剂对软包装袋的质量没有任何影响，完全去除有机溶剂需要消耗大量的能源，造成生产成本较高，缺乏市场竞争力，而若存在残留的有机溶剂，则会改变包装袋内食品口感风味，危害人体健康。

目前塑塑软包装复合采用的是无溶剂粘合剂复合方法，将无溶剂粘合剂复合运用到铝塑软包装上，可有效解决有机溶剂去除的问题，但是在铝塑软包装上应用无溶剂复合方法，膜面通常容易出现大量的隧道、折皱现象，伴随产生无数的白点、气泡现象，即使选出感官指标合格的软包装袋，在包装食品后进行水煮或蒸煮灭菌后，铝塑包装袋会出现非常严重的分层现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种铝塑软包装的无溶剂复合方法，它能够采用无溶剂粘合剂复合，在复合后能有效保证铝塑软包装袋的质量。

本发明所采用的技术方案是：一种铝塑软包装的无溶剂复合方法，包括以下步骤：粘合剂进行预热；面膜放卷并在面膜上涂布预热后的粘合剂；铝箔放卷使铝箔与涂布粘合剂的面膜进行第一次热压复合，第一次热压复合后收卷；此过程中同时进行内膜放卷，内膜放卷后在内膜上涂布粘合剂，将涂布粘合剂的内膜与第一次热压复合后收卷的铝塑复合膜进行第二次热压复合，第二次热压复合后进行熟化；

由于铝箔是刚性材料，塑料薄膜是相对柔软且有一定弹性的材料，各层材料施加张力复合后，在内聚力作用下，会因各自的收缩率相差较大，而造成铝箔与塑料薄膜之间收缩产生的剪切应力较大，导致容易出现隧道与折皱现象；

在干法复合铝塑软包装中采用的粘合剂，主剂分子量一般在10000左右，粘度为8000mPas左右，其初粘力才足够大，才可以克服铝箔与塑料薄膜之间收缩的较大差异而出现的“隧道”与折皱现象；在熟化后，才可以以阻止水分等小分子物质渗透过粘合剂界层，并在粘合剂界层表面与铝箔之间不断聚集，对粘合剂与铝箔的粘接进行浸润腐蚀，从而破坏粘含剂与铝箔的粘接；同时热粘强度足够大，从而避免包装产品杀菌时出现分层现象；

在塑塑软包装无溶剂复合所采用的粘合剂，分子量一般为1000左右，常温下粘度在2000mPas，初粘力非常低，但是塑塑结构的各层塑料薄膜在复合后因内聚力产生的各自的收缩值差异较小，其收缩差异产生的剪切应力较小，从而可避免隧道、折皱现象；同时塑料薄膜都含有丰富的支链及极性基团，更容易产生致密的交联网状结构，会存在非常丰富的共价键、氢键而增大塑料薄膜之间的结合力；同时各种塑料薄膜的阻隔性相对较小，水分等小分子分子物质容易渗透过各层塑料薄膜而逃逸出去，不会在塑料薄膜与粘合剂界面层之间间形成聚集而造成“侵润腐蚀”的破坏作用，因而在灭菌过程中不容易出现分层现象；

因此，在铝塑复合中采用塑塑复合的无溶剂粘合剂是不能实现的；而我们设计的铝塑软包装无溶剂复合采用的粘合剂为聚氨酯类粘合剂，粘合剂中的树脂分子量为4000-6000，粘合剂的粘度范围控制在4000-7000mPas，经过长期的试验及生产，采用该粘合剂生产的铝塑软包装的产品质量符合GBT28118-2011《食品包装用塑料与铝箔复合膜袋》和GBT41168-2021《食品包装用塑料与铝箔蒸煮复合膜袋》技术质量要求；

作为优选的，所述粘合剂包括按质量比100:75-80的异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物，其中异氰酸酯聚合物的使用量大于多元醇聚合物的使用量，即异氰酸酯聚合物中的-NCO的使用量大于多元醇聚合物的-OH的使用量，多余的-NCO与空气中的水分参与化学反应。异氰酸酯聚合物中的-NCO与多元醇聚合物的-OH进行化学反应，会生成大量的-NCOO-结构，再与薄膜上的大量的羰基、羧基等极性基团进一步交联，形成交联网状结构，产生非常大的结合力，从而生产出所需要的结合牢固的复合软包装薄膜；根据研究多元醇聚合物中的-OH随着用量的增多，异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物充分反应后的结合就更紧密、结合力就越大，粘合剂涂布复合成膜的胶层的硬度就越大，热粘强度就越高，耐蒸煮温度就越高，反之则粘合剂涂布复合成膜的胶层的硬度就越小，热粘强度就越低，耐蒸煮温度就越低；根据水煮灭菌条件、蒸煮灭菌条件及产品质量，确定异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物的配比为按质量比100:75-80；

但是，在上述反应过程中会陆续生成副产物CO

通过分子运动理论，温度越高，分子运动速率越快，分子间碰撞接触几率越多，化学反应速度就越快，化学反应程度就越深，生成的产品的速度就越快，生产的量越多；同时，化学反应时间越长，则反应程度就越深，生成的产品的量也越多。因此，得出异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物在温度越高的条件下，进行化学反应的速度就越快，化学反应程度越深，生成的CO

为了防止白点和气泡现象，需要有效控制化学反应速度和化学反应程度，即控制异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物的初期化学反应温度和初期化学反应时间；因此我们在第一次热压复合后采取强制冷却的措施，并在强制冷却后收卷进行静止静置；

所述第一次热压复合后进行强制冷却，所述强制冷却采用与制冷机连通的冷却辊，将第一次热压复合后的铝塑复合膜紧贴冷却辊进行强制冷却，冷却辊的冷却温度保持在18-22℃，强制冷却后的铝塑复合膜经收卷辊收卷，收卷后静止放置1.5-2h，静止放置的环境温度控制在18-22℃，湿度控制在45％-55％；

通过强制冷却和静止静置处理，有效降低了异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物的初期化学反应速度，并将它们初期化学反应程度控制在所需范围内，化学反应生成的CO

作为优选，所述粘合剂的预热温度和粘合剂涂布温度均控制在54-56℃。

作为优选，所述第一次热压复合和第二次热压复合的温度控制在33-35℃。

作为优选，所述熟化的温度为45-48℃，熟化的时间为60-72h。

本发明的有益效果在于：本发明杜绝了在粘合剂中使用有机溶剂，使得铝塑软包装中无有机溶剂残留，避免了有机溶剂改变食品口感风味及对人体的危害，同时杜绝有机溶剂也去除了对有机溶剂的挥发干燥工艺，大大减少了能耗，并避免了挥发干燥中的VOCS的排放，有效降低了铝塑软包装的综合生产成本，提高了市场竞争力，扩大了产品的市场占有率。

附图说明

图1为本发明的方法框图。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的铝塑软包装的无溶剂复合方法，包括以下步骤：

(1)粘合剂制备，按质量比100:75将异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物进行预热后充分混合，得到聚氨酯类粘合剂，粘合剂的粘度范围为4000-7000mPas，预热温度为54-56℃；

(2)对涂布辊进行预热，预热温度为54-56℃；面膜开始放卷通过导向辊送至涂布辊处，通过涂布辊在面膜上均匀涂布粘合剂，粘合剂的涂布量为在2g/m

(3)放卷的铝箔和涂布粘合剂的面膜分别通过导向辊送至第一次复合热压处进行第一次热压复合，第一次热压复合的温度为33-35℃；

(4)第一次热压复合后的铝塑复合膜直接送至冷却辊处进行强制冷却，所述冷却辊与制冷机连通，通过制冷机使冷却辊的温度保持在18-22℃；

(5)冷却辊强制冷却后的铝塑复合膜经导向辊送至收卷辊处收卷，并在收卷完成后静止静置1.5-2h，静止静置的环境温度保持在18-22℃，湿度保持在45％-55％；

(6)内膜放卷至另一涂布辊处，另一涂布辊预热完成后，内膜在另一涂布辊处进行粘合剂的均匀涂布，粘合剂涂布量依然为2g/m

(7)完成第一次热压复合的铝塑复合膜与内膜经导向辊送至第二次热压复合处进行第二次热压复合，第二次热压复合的温度为33-35℃；

(8)第二次热压复合后送入熟化室进行熟化处理，熟化处理温度为45-48℃，熟化的时间为60-72h，熟化后即得铝塑软包装复合膜。

上述实施例中涉及涂布辊的上胶长度、热压复合长度、强制冷却辊的冷却长度、放卷装置与收卷装置的收放卷长度在单位时间内相等；

本实施例制得的铝塑软包装复合膜，最适于后期为水煮灭菌条件的铝塑软包装复合膜、袋。

实施例2

本实施例提供的铝塑软包装的无溶剂复合方法，包括以下步骤：

(1)粘合剂制备，按质量比100:80将异氰酸酯聚合物和多元醇聚合物进行预热后充分混合，得到聚氨酯类粘合剂，粘合剂的粘度范围为4000-7000mPas，预热温度为54-56℃；

(2)对涂布辊进行预热，预热温度为54-56℃；面膜开始放卷通过导向辊送至涂布辊处，通过涂布辊在面膜上均匀涂布粘合剂，粘合剂的涂布量为2g/m

(3)放卷的铝箔和涂布粘合剂的面膜分别通过导向辊送至第一次复合热压处进行第一次热压复合，第一次热压复合的温度为33-35℃；

(4)第一次热压复合后的铝塑复合膜直接送至冷却辊处进行强制冷却，所述冷却辊与制冷机连通，通过制冷机使冷却辊的温度保持在18-22℃；

(5)冷却辊强制冷却后的铝塑复合膜经导向辊送至收卷辊处收卷，并在收卷完成后静止静置1.5-2h，静止静置的环境温度保持在18-22℃，湿度保持在45％-55％；

(6)内膜放卷至另一涂布辊处，另一涂布辊预热完成后，内膜在另一涂布辊处进行粘合剂的均匀涂布，粘合剂涂布量依然为2g/m2；同时静止静置的收卷辊放卷；

(7)完成第一次热压复合的铝塑复合膜与内膜经导向辊送至第二次热压复合处进行第二次热压复合，第二次热压复合的温度为33-35℃；

(8)第二次热压复合后送入熟化室进行熟化处理，熟化处理温度为45-48℃，熟化的时间为60-72h，熟化后即得铝塑软包装复合膜。

上述实施例中涉及涂布辊的上胶长度、热压复合长度、强制冷却辊的冷却长度、放卷装置与收卷装置的收放卷长度在单位时间内相等；

本实施例制得的铝塑软包装复合膜，最适于后期为121℃蒸煮灭菌条件的铝塑软包装复合膜、袋。

以下为实施例1和干式复合法生产的高温蒸煮袋(材质结构：PET12/AL7进行力学性能测试，对比力学数据见下表：

综上所述，本发明不仅节能减排，有效降低生产成本，又能满足高温灭菌的要求。

以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。