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吸湿铝箔包装复合膜的开发与应用

时间:2018-01-23 11:01:40来源:科印网作者:于广省 王露露等

  众所周知,传统防潮包装多采用干燥剂作为吸湿剂,通过使用干燥剂吸收包装内部的湿气,从而达到防潮的目的,但这种包装存在一些问题,比如增加包装成本、存在误食风险等,这就对自身具有防潮吸湿功能的包装材料提出了新的需求。本文中,笔者将为大家介绍一种创新包装材料——吸湿铝箔包装膜,它的出现很好地解决了上述困扰,下面就让我们一起来了解一下其开发背景、吸湿原理及相关性能,以及其在生产和使用过程中常见问题及解决方案。

  开发背景

  1.项目来源

  上海一家美资企业来我公司审计时提出一种新的包装方式——吸湿铝箔包装复合膜,该复合膜自身具有防潮吸湿功能。而目前市场上大多防潮包装都是采用阻隔包装加干燥剂来实现,包装过程中不仅容易遗漏,而且放入干燥剂会占用一定的包装空间,增加铝塑膜的使用量,此外还需额外增加干燥剂的采购工作,费时费力。

  为此,该公司向我公司提出开发这种材料的需求,同时给我公司寄来了国外的吸湿包装复合膜样品。我公司经初步分析后发现,该复合膜结构和我公司目前所做的铝塑膜并无太大区别,主要区别在于内层PE膜不同,该膜具有一定的吸湿能力,而一般的PE膜不吸水,而且对水蒸气的阻隔性特别好。

  2.开发目标

  替代所有使用干燥剂和复合膜配套使用的产品,包括医疗器械包装及适合吸湿包装的、有干燥要求的药品包装复合膜。

  3.市场需求情况

  目前,国内还没有使用吸湿膜来包装医疗器械的,只是国内这家美资企业看到国外有这方面的应用才提出让我公司开发。根据现有客户提供的资料,该客户在全球范围内对该吸湿铝箔包装复合膜的年需求量约200万平方米。根据目前市场上采用干燥剂加铝塑膜包装方式的应用,将来如果转到单一的吸湿铝箔包装复合膜,市场需求量将不可小觑,就我公司现有客户来说,保守估计销售额在5000万元以上,同时该产品具备的一些特点也将使得未来市场特别是医疗器械包装市场越来越青睐吸湿铝箔包装复合膜的应用。

  吸湿铝箔包装复合膜具有以下优势,对市场具有一定吸引力。

  (1)包装内部全面吸湿,以均一、高效的除湿性保护产品。

  (2)省去添加干燥剂和抽检的步骤,可以提高生产效率、降低生产成本。

  (3)由于无须添加干燥剂,可以避免干燥剂破损时带来的粉末飞散、污染产品及误食危险。

  (4)具有优良且持久的除湿性。

  吸湿原理及相关性能

  1.吸湿原理

  目前,根据吸湿平衡及吸湿量的要求,我公司选择了3种型号的特种PE膜,如表1所示。

  从表中可以看出,主要功能层在于中间吸湿层。如图1所示,该吸湿层的吸湿功能主要由具有吸湿性能的分子筛混入PE中实现。

  根据客户需求,目前我公司开发的吸湿铝箔包装复合膜采用吸湿能力为3g/m2的SPE-30-111(40μm),相对湿度为20%~30%,能够满足一般药品、医疗器械的使用。有时相对湿度控制太低,反而不利于药品的药效,比如有的药品需要带有结晶水,如果相对湿度在0%左右,那么药品成分及药效将发生变化。图2为SPE-30-111(40μm)的吸湿平衡。

  2.工艺路线

  采用传统的客户产品结构生产,先挤后干,采用SPE-30-111(40μm)型号的吸湿PE膜,复合膜结构为PET12/AC/LDPE15/AL9/DL/PE40。

  3.技术难点

  (1)包装袋内湿度控制在多少能保证包装袋内药品的药效以及医疗器械的灵敏度。

  (2)在现有加工环境中进行加工,而不至于导致吸湿功能失效。

  (3)外包装膜的阻隔性要求。

  (4)吸湿铝箔卷包装指示卡的选择,便于客户检查验收铝箔卷吸湿性能是否失效或包装袋内是否已经进入水汽。

  生产及使用过程中常见问题控制

  1.吸湿膜原料使用注意事项

  (1)不要将没有防潮包装的吸湿膜在高湿度的环境下放置12小时以上,不使用的时候一定要包上铝塑膜防潮,保持和来货时同样的状态。吸湿膜已经放在复合设备上时,要用铝塑膜覆盖在产品上,尽可能避免吸湿。

  (2)保存后出现包装破损时或者长时间在机器上放置时,由于吸湿膜会进行吸湿活动,在使用时要确认薄膜的状态,未出现白化等现象时可以继续使用;如果出现白化现象,证明吸湿膜正在进行吸湿活动,使用时要从已经白化的地方开始去除10米后再进行使用。

  (3)如果没有把握确认薄膜状态,需要对薄膜的含水率进行测定,当吸湿能力达90%以上时,使用上不会出现问题。

  (4)保存使用时,由于薄膜最外层没有添加氧化防止剂,聚乙烯氧化情况下有可能影响热封状态,因此长期保存后再次使用前需要确认加工条件。

  (5)薄膜在使用时尽可能先使用旧的产品。

  (6)使用时尽可能在低湿度的环境下进行加工,如果不能控制恒温恒湿,加工后要马上进行包装,再保存。

  (7)当薄膜表面附着水分时,要马上用干燥的东西进行擦拭,并在完全干燥的状态下进行使用。

  (8)干式复合的固化时间,应根据所用胶黏剂的性能进行设定。

  2.复合好后成品的质量管理

  (1)分切成卷成品交货时,要在每卷成品外套上透明塑料膜袋,袋内放入湿度指示卡,然后用扎带及时收紧密封。

  (2)吸湿铝箔包装复合膜用透明塑料膜袋装好后,还要装入铝塑膜防潮袋并热封密封,然后装入瓦楞纸箱。

  (3)复合加工后的吸湿铝箔包装复合膜在出货时的吸湿能力应控制在85%以上。

  (4)吸湿铝箔包装复合膜的水蒸气透过量≤0.05g/m2·24h。

  (5)吸湿铝箔包装复合膜的保质期为6个月。

  客户使用过程中常见问题及解决方案

  客户使用过程中,经常会遇到这样的问题,刚开始吸湿铝箔包装复合膜的热封强度以及密封效果等性能可以满足客户要求,然而在高温高湿环境下(70℃、90%)进行吸湿、阻隔等指标验证后,10天后发生剥离,如图3所示。

  根据客户所述,热封完后做密封测试均没有问题,说明吸湿铝箔包装复合膜的热封性能良好,问题是为什么会在高温高湿环境下出现剥离以及PE膜表面出现白色小泡点?带着诸多疑点,我们将客户提供的剥离样品委托原材料厂商测试分析,在高倍放大镜的观察下,发现纵向没有完全封好,后经客户检查发现,确实没有封好。

  为此,我们去客户现场,对客户的热封标准以及参数进行了调整,通过加大封装压力、提高温度等方式解决了该问题。

  使用吸湿铝箔包装复合膜,可大大降低医药企业额外的包装成本以及包装内部空间,同时避免干燥剂误食现象。可见,吸湿铝箔包装复合膜具有广阔的应用前景,未来一定会取得快速发展,从而有效替代现有干燥剂包装。

  然而,经资料查询,目前国内在吸湿铝箔包装复合膜方面还没有特别成熟的应用案例,市场上基本全部采用传统的干燥剂包装,这就对我国印刷包装行业研发技术人员提出了更高的要求,还有很多没有解决的技术难点等待我们。包装人,任重而道远,让我们努力,共同创造更加美好的明天!


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