無溶劑復(fù)合工藝顯著的優(yōu)勢(shì)有降低成本、高效節(jié)能、生產(chǎn)安全穩(wěn)定、提升產(chǎn)品質(zhì)量等，是一種值得大力倡導(dǎo)、極具實(shí)用價(jià)值的生產(chǎn)工藝。
然而，當(dāng)前無溶劑復(fù)合工藝還沒有達(dá)到成熟階段，軟包裝企業(yè)在應(yīng)用過程中仍然存在一些容易被忽視的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致質(zhì)量問題的出現(xiàn)。為此，筆者總結(jié)了3個(gè)較為常見的無溶劑復(fù)合技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制要點(diǎn)，并對(duì)其原因進(jìn)行了分析，在此與行業(yè)人士分享。
要點(diǎn)一
無溶劑復(fù)合中增加A膠量的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)
無溶劑復(fù)合雙組分(A膠和B膠)膠黏劑混配比例一般是指A膠和B膠的重量比，而不是二者的體積比。雙組分膠黏劑的混配比例一般由膠黏劑生產(chǎn)廠家來確定，因?yàn)椴煌放?、不同用途膠黏劑的配比一般也不同。雖然目前國(guó)內(nèi)無溶劑膠黏劑生產(chǎn)廠家有很多，但A膠和B膠重量比的選項(xiàng)并不多，比較常見的A∶B有100∶80、100∶75、100∶50、100∶45等。但在軟包裝企業(yè)實(shí)際的無溶劑復(fù)合生產(chǎn)中，雙組分膠黏劑的配比會(huì)出現(xiàn)失調(diào)的情況，這就會(huì)對(duì)軟包裝產(chǎn)品無溶劑復(fù)合質(zhì)量產(chǎn)生影響。
案例：復(fù)合結(jié)構(gòu)為OPP/VMPET/PE的軟包裝袋，經(jīng)過印刷、無溶劑復(fù)合工序后都沒有出現(xiàn)質(zhì)量問題，但在分切制袋后，其封邊卻出現(xiàn)了卷邊現(xiàn)象。
該結(jié)構(gòu)復(fù)合軟包裝袋采用的是某品牌低黏度無溶劑膠黏劑，實(shí)際復(fù)合生產(chǎn)中A、B膠的配比為100∶67(注意：根據(jù)上文所述，與之比較接近的正常配比為100∶75)。在分析故障原因時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)袋子卷邊的同時(shí)還伴隨內(nèi)層膠黏劑不干的現(xiàn)象。原本以為是復(fù)合膜熟化程度不完全所致，后延長(zhǎng)熟化時(shí)間再進(jìn)行分切制袋，袋子卷邊問題依然存在，且開口性也嚴(yán)重變差。
在干式復(fù)合工藝中存在“提高固化劑(-NCO組分)可以提高復(fù)合強(qiáng)度”的說法，行業(yè)人士很容易將這種思路也“復(fù)制”到無溶劑復(fù)合工藝中，從而導(dǎo)致了較嚴(yán)重的質(zhì)量事故。
事實(shí)上，在無溶劑復(fù)合工藝中，無論是-OH過量還是-NCO過量，都可能導(dǎo)致無溶劑膠黏劑不干的現(xiàn)象，只是-OH過量造成的是永久性不干，而-NCO過量造成的是短暫性不干，其還可以與空氣中的水分子發(fā)生反應(yīng)而繼續(xù)固化。判斷二者的簡(jiǎn)單方法是，將不干的復(fù)合層剝離開來，暴露放置在空氣中，如果24小時(shí)后膠層變干，則說明-NCO組分過量;依然有黏性，則說明-OH組分過量。
通過上述分析，再來判斷案例的原因，同時(shí)結(jié)合A、B膠的配比情況，不難發(fā)現(xiàn)袋子卷邊主要是由A膠(即-NCO)過量引起的，由于無溶劑復(fù)合膜卷較大，通常延長(zhǎng)熟化時(shí)間效果并不明顯(在這里一定要與熟化溫度低的情況區(qū)別開來)，必須再引入能與-NCO反應(yīng)的水分來參與交聯(lián)固化反應(yīng)。
有人說，在熟化室內(nèi)放置幾桶水來控制熟化室的相對(duì)濕度，可達(dá)到引入與-NCO反應(yīng)的水分的效果。但筆者認(rèn)為，這樣做只對(duì)復(fù)合膜卷端面及表面的熟化有幫助，對(duì)復(fù)合膜卷中部的影響很小，因?yàn)樵谑旎h(huán)境中，空氣中的水分很難滲入復(fù)合膜卷中部，反而會(huì)使整體熟化效果出現(xiàn)偏差。
筆者認(rèn)為比較行之有效的作法是，將復(fù)合膜卷在分切機(jī)上進(jìn)行一次倒卷再進(jìn)行熟化，同時(shí)增加車間環(huán)境的濕度(使用加濕器)，使得復(fù)合膜層間及表面吸附一部分水分，在熟化時(shí)這些水分會(huì)滲入到膠層與過量的-NCO發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，從而使未干膠層進(jìn)一步充分固化，進(jìn)而有效解除軟包裝袋卷邊現(xiàn)象。
要點(diǎn)二
無溶劑復(fù)合中PE薄膜剝離強(qiáng)度衰減的風(fēng)險(xiǎn)控制
薄膜吹塑中會(huì)添加一定量的爽滑劑，以降低薄膜之間、薄膜與設(shè)備之間的摩擦力，使薄膜表面更為光滑，使得復(fù)合膜在生產(chǎn)過程以及包裝機(jī)上運(yùn)行更為順暢。通常情況下，PE薄膜中會(huì)適度添加過量爽滑劑，這樣能在一定程度上解決無溶劑復(fù)合膜熟化后摩擦系數(shù)異常增大的現(xiàn)象，但這也會(huì)導(dǎo)致復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度發(fā)生衰減，嚴(yán)重時(shí)，在熟化完成時(shí)就能檢測(cè)到復(fù)合膜剝離強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，而大部分情況是在復(fù)合膜放置過程中或者軟包裝袋的流通過程中，才出現(xiàn)剝離強(qiáng)度的衰減。筆者在此分析兩個(gè)實(shí)際案例作為參考。
案例1：復(fù)合結(jié)構(gòu)為BOPA/PE光膜
主要參數(shù)：某品牌無溶劑膠黏劑，涂膠量為1.5g/m2，40℃溫度下熟化24小時(shí)。
該復(fù)合膜剝離強(qiáng)度的跟蹤檢測(cè)數(shù)據(jù)如下：
10月13日檢測(cè)：橫向剝離強(qiáng)度為15.37N/m。
11月4日檢測(cè)：橫向剝離強(qiáng)度為4.62N/m，
將復(fù)合層剝離開來后，PE薄膜表面有一層用手可擦拭掉的霧狀物質(zhì)，如圖1所示。
1月18日檢測(cè)：橫向剝離強(qiáng)度為4.69N/m，
與上次檢測(cè)數(shù)據(jù)接近，說明復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度達(dá)到了穩(wěn)定值。
通常，軟包裝企業(yè)只對(duì)熟化后不久的復(fù)合膜剝離強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，很少會(huì)跟蹤測(cè)試放置過程中的復(fù)合膜或流通過程中的軟包裝袋的剝離強(qiáng)度是否出現(xiàn)衰減，在此應(yīng)該引起注意。
案例2：復(fù)合結(jié)構(gòu)為消光OPP/PET/抗靜電PE
主要參數(shù)：某品牌無溶劑膠黏劑，涂膠量為1.5g/m2，42℃溫度下熟化24小時(shí)。
同樣選擇了3個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行剝離強(qiáng)度的跟蹤檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為：縱向剝離強(qiáng)度分別為2.08N/15mm(PET膜發(fā)生斷裂)、1.82N/15mm、1.79N/15mm;橫向剝離強(qiáng)度分別為2.97N/15mm、2.75N/15mm、2.69N/15mm。
縱向剝離強(qiáng)度衰減嚴(yán)重，橫向剝離強(qiáng)度衰減不明顯，而且在最后一次檢測(cè)時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)PE薄膜表面有一層可用手擦拭掉的白色物質(zhì)，用溶劑擦拭表明膠層在PE膜一側(cè)。
從以上2個(gè)案例可以看出，無溶劑膠黏劑在PE薄膜中的遷移會(huì)將爽滑劑帶出，這是導(dǎo)致復(fù)合膜剝離強(qiáng)度衰減的主要原因，筆者建議可以使用耐無溶劑膠黏劑遷移的爽滑劑添加配方，這樣既可以解決PE薄膜在無溶劑復(fù)合中的摩擦系數(shù)變化問題，也可以解決剝離強(qiáng)度的衰減問題。
要點(diǎn)三
注意鑒別無溶劑 膠黏劑的氣味特征
曾有人問筆者：“結(jié)構(gòu)OPP/VMPET/PE的復(fù)合膜，采用無溶劑復(fù)合后有殘留氣味，而采用干式復(fù)合卻沒有，請(qǐng)問是什么原因?”
引起軟包裝袋產(chǎn)生異味的因素較多，如殘留溶劑、油墨樹脂、薄膜原料樹脂、膠黏劑等，盡管無溶劑復(fù)合不存在溶劑殘留的工藝風(fēng)險(xiǎn)，但無溶劑膠黏劑中樹脂及配方具有一定的氣味特征，有些在復(fù)合固化后，甚至還有些在包裝內(nèi)容物后仍存在一定影響。對(duì)于軟包裝企業(yè)來說，一定要注意鑒別無溶劑復(fù)合后復(fù)合膜是否有異味，防患于未然。
關(guān)于復(fù)合膜異味的檢測(cè)方法，GB/T 10004-2008《包裝用塑料復(fù)合膜、袋 干法復(fù)合、擠出復(fù)合》標(biāo)準(zhǔn)有相關(guān)規(guī)定。
(1)在GB/T 10004-2008標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了包裝感官指標(biāo)檢測(cè)方法：打開包裝箱及內(nèi)襯的包裝膜，即時(shí)聞是否有異嗅。
(2)GB/T 10004-2008的6.6.16.2規(guī)定，取10cm×10cm的薄膜一張，裁成條狀，放入盛有150ml蒸餾水的器皿中，蓋上蓋子密封，放入60℃的烘箱或水浴中，30min后取出，打開蓋子，聞水蒸氣的氣味，判斷是否有異味。
(3)方法2實(shí)際較少使用，通常都是取一定面積的復(fù)合膜，剪碎封裝入500ml的玻璃瓶，在60～80℃溫度下烘烤30min，感官檢測(cè)是否有異味。也可以將包裝袋封入空氣或?qū)嶋H內(nèi)容物后，在50～60℃溫度下旋轉(zhuǎn)數(shù)小時(shí)，撕開包裝，感官檢測(cè)是否有異味。
復(fù)合膜的異味主要來源于無溶劑膠黏劑，所以一般無溶劑膠黏劑的氣味特征，可用如下方法鑒別。
(1)取一定量的不同品牌A膠和B膠，進(jìn)行感官檢測(cè)對(duì)比。
(2)相同結(jié)構(gòu)原材料的復(fù)合膜，用不同無溶劑膠黏劑復(fù)合后，取樣按復(fù)合膜異味判斷方法2進(jìn)行鑒別。
(3)將按說明書比例混配好的無溶劑膠黏劑加入玻璃瓶中(瓶底墊張塑料單片膜，膠黏劑固化后方便取出)，于40～50℃交聯(lián)反應(yīng)24～48小時(shí)后，鑒別其氣味特征。該方法比較貼合實(shí)際應(yīng)用，其包括樹脂本身的氣味特征、未反應(yīng)完全的低分子量成分可能產(chǎn)生的氣味特征，交聯(lián)固化時(shí)可能存在的副反應(yīng)產(chǎn)物的氣味特征。
