CN110281557B - 低异味复合软管的制造方法及低异味复合软管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低异味复合软管的制造方法，包括预制复合片材步骤、表面印刷步骤、高频焊封制管步骤、注肩步骤以及排气步骤；其中，在预制复合片材步骤中，粘合层为乙烯丙烯酸共聚物、聚乙烯，所述乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸的含量为5～6.5wt％。本发明低异味复合软管的制造方法在确保粘合层符合要求的剥离强度前提下，较大幅度提高气味检测评分，提升使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料技术领域，尤其涉及一种低异味复合软管的制造方法，本发明还涉及通过该低异味复合软管的制造方法制得的低异味复合软管，该低异味复合软管具体可应用于化妆品、口腔护理、食品等包装领域。
背景技术
复合软管是一种常用的包装容器，在包装领域中占有重要的地位。常见的复合软管包括全塑复合软管和铝塑复合软管，常用于牙膏包装、各种膏剂药包装、日用品包装以及化妆品包装等等。复合软管一般结构从内向外依次为热封层/粘合层/阻隔层/粘合层/印刷层。全塑的阻隔层(通常情况下)为EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)阻隔膜，铝塑的阻隔层为铝箔。复合层的复合强度对复合软管的整体性能有直接影响，如果复合强度低，则可能导致在运输存储期间，复合软管出现复合层分离现象，影响产品的货架期质量。
传统的复合软管生产工艺，包括预制复合片材、片材分切、表印印刷、高频焊封制管等工艺。由于所使用的原材料(如印刷过程中使用UV固化油墨和光油)本身含有大量的小分子异味物，加工工艺(如制管时通过高频焊封将片材制成管身，通过注塑或压塑工艺制作复合软管的管肩)中带来的大量的热量，使得软管中的许多小分子物质释放出来，导致复合软管产品产生异味，而异味严重软管包装会给消费者带来不悦的感觉，给用户体验带来负面影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低异味复合软管的制造方法，以解决传统制备复合软管的制造方法无法克服复合软管具有异味、影响消费者体验的缺陷。
本发明的目的之二在于提供一种低异味复合软管，该低异味复合软管取代现有高异味软管，克服传统软管异味浓、影响使用体验的缺陷。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种低异味复合软管的制造方法，包括，
预制复合片材步骤，用于制备复合片材，
表面印刷步骤，用于印刷复合片材以制备印刷复合片材，
高频焊封制管步骤，用于焊封印刷复合片材以制备管身，
注肩步骤，用于将管肩与管身连接以制备复合软管，以及，
排气步骤，用于对复合软管抽气以清除异味分子，制得低异味复合软管；
其中，在预制复合片材步骤中，粘合层为乙烯丙烯酸共聚物，所述乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸的含量为5～6.5wt％。
进一步地，在预制复合片材步骤中，所述粘合层的挤出温度为220～310℃。
进一步地，在表面印刷步骤中，使用紫外光固化油墨进行表面印刷，所述紫外光固化油墨使用苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦为光引发剂。
进一步地，在表面印刷步骤中，UV灯功率为8～12KW，印刷速度为40～100m/min。
进一步地，在高频焊封制管步骤中，采用双高频振荡器分别控制内外焊封处的温度，其中，外侧高频振荡器的功率为1～2.3Kw，内侧高频振荡器的功率为1.07～2.47Kw；
所述内侧高频振荡器的功率比外侧高频振荡器的功率高0.07～0.17Kw。
进一步地，外侧高频振荡器的功率为0.38～0.45Kw，内侧高频振荡器的功率为0.4～0.5Kw，制管速度为170～180支/min；
所述内侧高频振荡器的功率比外侧高频振荡器的功率高0.02～0.05Kw。
进一步地，在高频焊封制管步骤中，采用高压冷气对高频焊封部位进行冷却，所述高压冷气的温度为10～21℃，所述高压冷气的风量为0.4～0.7m3/min。
进一步地，在注肩步骤中，采用高压冷气对管肩与管身的连接处进行冷却，所述高压冷气的温度为10～21℃，所述高压冷气的风量为0.4～0.7m3/min。
进一步地，在排气步骤中，通过自动排气装置对复合软管进行抽气，抽气量为1.2～1.5m3/min。
进一步地，所述粘合层为聚乙烯。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种低异味复合软管，采用上述任一项所述的低异味复合软管的制造方法制得。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明低异味复合软管的制造方法，包括预制复合片材步骤、表面印刷步骤、高频焊封制管步骤、注肩步骤及排气步骤，其中，在预制复合片材步骤中，粘合层为乙烯丙烯酸共聚物，乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸的含量为5～6.5wt％。复合软管进行焊封时受热分解是产生异味小分子的主要来源，本发明复合软管通过适当降低粘合层中的丙烯酸含量，在确保粘合层符合要求的剥离强度前提下，较大幅度提高气味检测评分，提升使用体验。
(2)本发明低异味复合软管具有异味小、气味性测试评分高，长期存储过程中不会产生明显的异味，用户体验好等优势，适合应用于高档食品、化妆品领域。
附图说明
图1为本发明低异味复合软管管身冷却的示意图；
图2为本发明低异味复合软管管身-管肩连接处冷却的示意图；
图3为自动排气装置的透视图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明低异味复合软管的制造方法，包括预制复合片材步骤、表面印刷步骤、高频焊封制管步骤、注肩步骤和排气步骤等步骤。下面通过试验数据和原理详细阐述制管过程及其改进之后的效果。
预制复合片材步骤：复合片材的内、外膜主要采用吹胀膜或流延膜的生产工艺，将片材的外膜、内膜以及中间层阻隔材料通过粘合层复合在一起，形成复合片材的过程，复合的生产工艺有多种，包括挤出复合、干式复合、无溶剂复合等。本发明所使用的粘合层为乙烯丙烯酸共聚物，因其优异的剥离强度被广泛使用，另外较常用的粘合层为聚乙烯，常用于全塑复合片材。发明人在大量的试验与探索中发现，乙烯丙烯酸共聚物受热易分解产生丙烯酸小分子，随之带来浓烈的异味，严重影响消费者体验，难以应用于食品、高档化妆品包装领域。发明人基于上述发现，探索降低粘合层中丙烯酸的含量以降低制备过程中异味小分子的产生量。本发明片材的外膜、内膜主要由茂金属高密度和中密度聚乙烯材料构成，其粘合层中丙烯酸的比例5％～6.5wt％，复合过程中粘合层的挤出温度均为220～310℃。
表面印刷步骤：复合片材采用平面印刷，主要印刷工艺包括凸版印刷、柔版印刷、凹版印刷等，另外也可以使用如丝网印刷、烫印(烫金)等工艺，使印刷更加精美有趣，提高复合软管表面的装饰效果。本发明使用紫外光固化油墨，选择以苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦为光引发剂的油墨及光油。光油选用网线220及以上的光油辊印刷。UV灯功率8～12Kw，印刷速度40～100m/min。
高频焊封制管步骤：将预先生产出来的复合片材进行焊封制成管身。在焊封工艺中，使用双高频振荡器分别精准控制内外两条焊封钢带的温度，从而平衡焊封处软管的内外温度，减少极端高温对于软管的复合片材造成的影响，高频焊缝功率设置1～2.47Kw(内高频>外高频)，具体为外侧高频振荡器的功率为1～2.3Kw，内侧高频振荡器的功率为1.07～2.47Kw。
注肩步骤：将聚烯烃粒料(如HDPE)投入到挤出机螺杆中进行挤出加工，经过螺杆的剪切作用，材料熔融，按照一定的计量以炸面包圈的形状挤出并注入到已设定管肩形状的模具内。带有熔融管肩料的模具进入到下一工序，与固定在芯轴上的管身结合，挤压冷却制成设定形状的管肩，管肩包括开口和管头外部的螺纹，本发明中采用该注肩步骤进行阐述。在其它工艺中，也可以将管肩在制管前采用注塑工艺预制好，制管时直接与管身加热焊接在一起。同时在焊管及管身完成注肩后，上盖前，加装带有涡旋管冷却器的冷却气枪，通过高压冷气对焊缝(如图1所示)及管肩部位(如图2所示)进行快速冷却，冷气温度10～21℃，风量0.4～0.7m3/min。起到快速冷气，降低异味的作用。
排气步骤：软管完成自动上盖后，在自动装箱线加装自动排气装置(如图3所示)，风量1.2～1.5m3/min。
参考VDA270气味性测试标准，进行气味性测试。
评分标准：1分：有强烈的刺激气味，让人恶心；2分：有刺激/厌恶的气味，几乎无法容忍；3分：可察觉有明显异味，但无刺激/厌恶的气味，可容忍；4分：有轻微的异味，可察觉；5分：略可察觉；6分：无异味。
以下通过实施例1-2详细阐述本发明低异味复合软管，实施例1和2中的低异味复合软管采用上述制造方法。
实施例1：低异味全塑透明复合软管
采用328um全塑复合片材生产38mm管径的食品包装管，该全塑复合片材的粘合层为聚乙烯。
在印刷设计上，使用大面积白色油墨，为避免油墨上墨量过大，出现UV固化不良而产生的异味情况，使用2个连续印刷单元分别印刷一般白色油墨，降低单层油墨的上墨量，保障油墨在UV灯照射下充分固化。
在印刷工艺上，同时使用以苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦为光引发剂的油墨及光油，网线220，UV灯功率9kw，速度80m/min。
在制管工艺上，采用双高频振荡器焊管，制管速度170～180支/min，外高频功率1.33Kw，内高频功率1.47Kw；
软管管肩使用HDPE材料，螺杆挤出温度为190～260℃，管肩部位使用冷却气枪加速冷却，冷却温度在16～20℃，风量0.5m3/min。
软管完成自动上盖后，在自动装箱线加装自动排气装置，风量1.2m3/min。
最终检测气味评分为4.6分。
实施例2：低异味白色铝塑复合软管
采用275um铝塑复合片材，生产25mm管径的食品包装管。
铝塑复合片材采用挤出复合工艺生产，其中粘合层材料使用乙烯丙烯酸共聚物(EAA)，其丙烯酸的比例6wt％，复合过程中粘合层的挤出温度均为220～310℃。
在印刷工艺上，同时使用以苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦为光引发剂的油墨及光油，网线280，UV灯功率9kw，速度60m/min。
在制管工艺上，采用双高频振荡器焊管，制管速度220～240支/min，内外高频功率均为1.33Kw。
软管管肩HDPE材料，螺杆挤出温度为190～260℃，管肩部位使用冷却气枪加速冷却，冷却温度在15～20℃，风量0.7m3/min。
软管完成自动上盖后，在自动装箱线加装自动排气装置，风量1.4m3/min。
最终检测气味评分为4.4分。
通过以下测试探索粘合层中丙烯酸含量、双高频振荡器的频率选择、冷却风量及温度的选择对气味评分的影响。
采用250μm的铝塑复合片材进行气味测试。下列铝塑复合片材使用不同比例的丙烯酸，片材不印刷，制管速度30m/min，采用单高频焊封制管，其功率为1.27Kw，其它参数均参照实施例2中低异味白色铝塑复合软管的制备方法。制备的复合软管测试结果(多组求平均值)如下。
表1
由上述测试结果可知，当丙烯酸大于6.5％时，测试时能够察觉到明显的异味，难以满足低异味需求。为了不至于运输和使用过程中轻易剥离，复合软管的剥离强度通常需要达到5N/15mm以上。基于上述剥离强度和低异味两方面考虑，本发明选用丙烯酸含量为5～6.5wt％的粘合层。
采用各种厚度的全塑复合片材，其它参数设置均参照实施例1中低异味全塑透明复合软管的制备方法制备管身。将制备的复合软管管身用于气味对比试验，对比单高频和双高频两种不同功率设置对于气味评分的影响，测试结果参见表2。
表2
由上述表2结果可知，采用双高频焊封制得的复合软管比单高频焊封制得的复合软管具有更高的气味评分。另外，采用焊封的频率越高，其焊封的线速度越快(即焊封速度快、生产周期短)，制得的复合软管气味评分越低。基于上述焊封速度与气味评分的两方面考虑，优选为双高频焊封，且内高频的功率为1.07～2.47Kw，外高频的功率为1～2.33Kw。本发明基于大量的生产实践发现：由于管身外侧涂布印刷层(油墨)，印刷层受热易降解产生异味小分子，该异味为复合软管异味主要来源之一。本发明经过大量的调试和测试工作发现，实践生产中应当尽可能降低外侧高频振荡器(外高频)的功率，防止印刷层受热降解产生异味小分子，但是外侧高频振荡器的功率太低会导致焊封时间延长、甚至无法充分连接。大量测试发现，要保证管身的焊封质量，内侧高频振荡器(内高频)与外侧高频振荡器(外高频)的功率差异不能太大，否则内外焊封不均匀，影响复合软管的表观效果，经过大量的试验总结发现，内侧高频振荡器的功率比外侧高频振荡器的功率高0.07～0.17Kw时，既能实现管身的良好连接、不影响复合软管的外观效果，同时还能有效降低异味。
采用不同风量的高压冷气同时对高频焊封制管步骤中的管身和注肩步骤中的管肩-管身连接处进行冷却，冷气温度控制为15℃，其它参数设置均参照实施例1低异味全塑透明复合软管的制备方法，或者是实施例2中低异味白色铝塑复合软管的制备方法。将制备的复合软管用于气味对比试验，测试结果参见表3。
表3
上述表3结果可知，高压冷气的出风量越大，制得的复合软管的气味评分越高，但出风量与气味评分并不呈正相关关系，即当出风量大于0.7m3/min后进一步增加出风量，气味评分上升不显著。另外过大的出风量也会增加生产成本、阻碍生产过程，不利于大规模的制备低异味复合软管。综合考虑上述生产成本以及气味评分改善两方面因素，本发明优选高压冷气的风量为0.4～0.7m3/min。
以328μm厚的全塑片材和275μm厚的铝塑片材为样品进行试验，比较光引发剂(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)对气味评分的影响。328μm厚的全塑片材在印刷过程中与上述实施例1相同，仅光引发剂不同，分别比较普通光引发剂(安息香乙醚)和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦对于印刷复合片材的气味评分影响。275μm厚的铝塑片材在印刷过程中与上述实施例2相同，仅光引发剂不同，分别比较普通光引发剂(安息香乙醚)和苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦对于印刷复合片材的气味评分影响。测试结果参见表4。
表4
由上述测试结果可知，相比于普通光引发剂，本发明复合片材采用苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦作为光引发剂油墨配方印刷的复合片材具有更低的异味，通过该片材制备的复合软管能够满足生产需求。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种低异味复合软管的制造方法，其特征在于，包括，
预制复合片材步骤，用于制备复合片材，
表面印刷步骤，用于印刷复合片材以制备印刷复合片材，
高频焊封制管步骤，用于焊封印刷复合片材以制备管身，以及，
注肩步骤，用于将管肩与管身通过注塑或者压塑方式连接以制备复合软管，以及，
排气步骤，用于对复合软管抽气以清除异味分子，制得低异味复合软管；
其中，在预制复合片材步骤中，粘合层为乙烯丙烯酸共聚物，所述乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸的含量为5～6.5wt％；
在高频焊封制管步骤中，采用双高频振荡器分别控制内外焊封处的温度，其中，外侧高频振荡器的功率为1～2.3Kw，内侧高频振荡器的功率为1.07～2.47Kw；
所述内侧高频振荡器的功率比外侧高频振荡器的功率高0.07～0.17Kw。
2.根据权利要求1所述的低异味复合软管的制造方法，其特征在于，在预制复合片材步骤中，所述粘合层的挤出温度为220～310℃。
3.根据权利要求1所述的低异味复合软管的制造方法，其特征在于，在表面印刷步骤中，使用紫外光固化油墨进行表面印刷，所述紫外光固化油墨使用苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦为光引发剂。
4.根据权利要求3所述的低异味复合软管的制造方法，其特征在于，在表面印刷步骤中，UV灯功率为8～12KW，印刷速度为40～100m/min。
5.根据权利要求1所述的低异味复合软管的制造方法，其特征在于，在高频焊封制管步骤中，采用高压冷气对高频焊封部位进行冷却，所述高压冷气的温度为10～21℃，所述高压冷气的风量为0.4～0.7m3/min。
6.根据权利要求1所述的低异味复合软管的制造方法，其特征在于，在注肩步骤中，采用高压冷气对管肩与管身的连接处进行冷却，所述高压冷气的温度为10～21℃，所述高压冷气的风量为0.4～0.7m3/min。
7.根据权利要求1所述的低异味复合软管的制造方法，其特征在于，在排气步骤中，通过自动排气装置对复合软管进行抽气，抽气量为1.2～1.5m3/min。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的低异味复合软管的制造方法制得的低异味复合软管。
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