鍍鋁紙廢棄PET膜循環(huán)利用技術(shù)探討

湯樹海

鍍鋁紙作為一種高檔包裝材料，具有外觀精美、阻隔效果良好、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。其中，PET轉(zhuǎn)移鍍鋁紙制作技術(shù)是目前鍍鋁紙的主流制作工藝，其大致流程是：先在PET膜上涂布轉(zhuǎn)移涂料，然后在涂層表面進(jìn)行模壓、鍍鋁，再使用膠黏劑將PET膜與紙張進(jìn)行復(fù)合，最后剝離PET膜。目前，國(guó)內(nèi)絕大部分薄膜供應(yīng)商生產(chǎn)的PET膜最多可循環(huán)利用3次，且第二、三次一般只能用于要求較低的產(chǎn)品，于是便產(chǎn)生了大量的廢棄PET膜，無(wú)形中增加了印刷企業(yè)的生產(chǎn)成本。

在行業(yè)大力倡導(dǎo)綠色印刷的大背景下，鍍鋁紙生產(chǎn)中廢棄PET膜的循環(huán)再利用是目前亟待解決的技術(shù)難題，然而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的退鋁工藝和設(shè)備都比較落后，退鋁效率也不高，退鋁后的PET膜達(dá)不到重復(fù)利用的標(biāo)準(zhǔn)，致使目前鍍鋁紙包裝產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和廢棄PET膜的回收問(wèn)題一直得不到改善。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，筆者采用堿式退鋁法進(jìn)行退鋁，并對(duì)后續(xù)工藝進(jìn)行改進(jìn)，使退鋁后得到的PET膜達(dá)到循環(huán)再利用的標(biāo)準(zhǔn)，有效降低了印刷企業(yè)的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了綠色印刷生產(chǎn)的目的。

實(shí)驗(yàn)部分

1.實(shí)驗(yàn)材料

PET轉(zhuǎn)移鍍鋁紙（帶有鋁層和固化膠）、氫氧化鈉、碳酸鈉、聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷。

2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備

退鋁流水線（由我公司與佛山三簡(jiǎn)包裝機(jī)械有限公司合作研發(fā)）、涂布流水線、復(fù)合流水線、SEM電子顯微鏡。

3.實(shí)驗(yàn)部分

（1）實(shí)驗(yàn)1，分別在35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃這10個(gè)溫度下，使用由6wt%氫氧化鈉和3wt%碳酸鈉配制的堿性溶液在退鋁流水線上對(duì)樣品進(jìn)行洗滌（洗滌長(zhǎng)度為200m），分別標(biāo)記，然后對(duì)洗滌后的PET膜進(jìn)行涂布、模壓、鍍鋁、復(fù)合、剝離等處理，最后使用SEM電子顯微鏡觀察PET膜的最終效果。

（2）實(shí)驗(yàn)2，在40℃溫度下分別使用由2wt%、4wt%、6wt%、8wt%、10wt%的氫氧化鈉與3wt%碳酸鈉配制的堿性溶液，以及6wt%氫氧化鈉和6wt%碳酸鈉配制的堿性溶液對(duì)樣品進(jìn)行洗滌（洗滌長(zhǎng)度為200m），分別標(biāo)記，然后使用SEM電子顯微鏡對(duì)洗滌后的PET膜樣品進(jìn)行觀察。接下來(lái)，再對(duì)PET膜進(jìn)行涂布、模壓、鍍鋁、復(fù)合、剝離等處理，最后使用SEM電子顯微鏡觀察PET膜的最終效果。

（3）實(shí)驗(yàn)3，在40℃溫度下使用6wt%氫氧化鈉和3wt%碳酸鈉配制的堿性溶液對(duì)樣品進(jìn)行洗滌（洗滌長(zhǎng)度為800m），將聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷添加至涂布轉(zhuǎn)移涂料中，添加量分別為0.2wt%、0.3wt%、0.4wt%，分別對(duì)樣品涂布200m，同時(shí)使用無(wú)添加聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷的轉(zhuǎn)移涂料對(duì)樣品涂布200m進(jìn)行對(duì)照，以上樣品分別做標(biāo)記，然后對(duì)PET膜進(jìn)行模壓、鍍鋁、復(fù)合、剝離等處理，最后使用SEM電子顯微鏡觀察PET膜的最終效果。

（4）實(shí)驗(yàn)4，在40℃溫度下，使用6wt%氫氧化鈉和3wt%碳酸鈉配制的堿性溶液對(duì)樣品進(jìn)行洗滌（洗滌長(zhǎng)度為800m）后，使用添加量為3wt%的聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷涂布轉(zhuǎn)移涂料進(jìn)行涂布，再進(jìn)行模壓、鍍鋁，復(fù)合，復(fù)合時(shí)烘箱溫度分別設(shè)置為50℃、60℃、70℃、80℃（烘箱分為四段，上述4個(gè)溫度值是每次實(shí)驗(yàn)中四段溫度的平均值），樣品在每個(gè)溫度下通過(guò)200m，分別標(biāo)記，然后再進(jìn)行剝離，最后使用SEM電子顯微鏡觀察PET膜的最終效果。

需要說(shuō)明的是：在上述四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，PET膜復(fù)合后均須經(jīng)過(guò)24h的熟化后再進(jìn)行剝離。

結(jié)果與討論

1.不同洗脫溫度的影響

實(shí)驗(yàn)1中，不同溫度下洗脫鋁層及膠層所需時(shí)間如圖1。隨著溫度的升高，洗脫鋁層及膠層所需要的時(shí)間不斷縮短。當(dāng)溫度升高至70℃時(shí)，溫度的升高對(duì)洗脫速度的影響不再明顯，此時(shí)用SEM電子顯微鏡觀察到的PET膜表面狀態(tài)如圖2所示。

事實(shí)上，當(dāng)溫度達(dá)到45℃時(shí)，使用SEM電子顯微鏡觀察，PET膜的表面已稍顯粗糙，且隨著溫度的不斷提高，PET膜表面的粗糙度越來(lái)越大。這是因?yàn)镻ET膜在常溫或低溫下與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)極其微弱甚至不反應(yīng)。而當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，其反應(yīng)速率就明顯增快，此時(shí)氫氧化鈉溶液與PET膜充分接觸，其中的羥基與PET聚合物中的酯鍵發(fā)生水解反應(yīng)，從而出現(xiàn)PET膜表面粗糙度增大的現(xiàn)象，這就會(huì)導(dǎo)致PET膜的潤(rùn)濕性能降低，影響涂布效果，最終造成涂層附著力不好、易脫落的后果。

2.不同濃度堿性溶液的影響

實(shí)驗(yàn)2中，在一定溫度下，通過(guò)使用不同濃度的堿性溶液來(lái)洗滌樣品，考察堿性溶液濃度對(duì)PET膜最終使用效果的影響。從表1可以看出，隨著氫氧化鈉添加量的增加，洗脫鋁層及膠層的時(shí)間出現(xiàn)一定程度的縮短；而在氫氧化鈉濃度不變的情況下，碳酸鈉添加量的不同對(duì)于洗脫速度并無(wú)明顯影響。可見，碳酸鈉添加量的多少并不是影響洗脫速度的主要原因，其作用主要是穩(wěn)定混合溶液的pH值，減弱混合溶液對(duì)PET膜和洗脫設(shè)備的侵蝕作用。

此外，從SEM電子顯微鏡的觀察中可以看出，同等濃度的氫氧化鈉溶液中碳酸鈉的添加量越多，PET膜經(jīng)洗脫后，表面光滑度越好。

3.不同劑量聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷的影響

在實(shí)驗(yàn)3中，采用了不同劑量聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷添加至涂布轉(zhuǎn)移涂料中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加了聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷的涂料涂布后，PET膜的流平性較無(wú)添加有所改善，當(dāng)聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷的添加量達(dá)到0.3wt%時(shí)，PET膜的流平性能達(dá)到最佳，且不影響涂布的功能與性質(zhì)；當(dāng)聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷的添加量大于0.3wt%時(shí)，PET膜的涂布功能與性質(zhì)逐漸受到影響，易產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，不能再循環(huán)利用。

4.不同烘干溫度的影響

實(shí)驗(yàn)4的主要目的是研究烘干溫度對(duì)復(fù)合效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在50℃溫度下烘干，熟化24h后，膠黏劑的固化效果并不理想，局部未干燥；在60℃溫度下烘干，熟化24h后，膠黏劑的固化程度和剝離效果都比較理想，得到的PET膜可以再次使用；在70℃溫度下烘干，熟化24h后，剝離時(shí)發(fā)現(xiàn)PET膜表面有鋁點(diǎn)脫落的現(xiàn)象，這是因?yàn)殇X箔隨著溫度的升高而不斷膨脹，最終導(dǎo)致個(gè)別鋁點(diǎn)被擠脫，同樣的問(wèn)題出現(xiàn)在80℃溫度條件下，且鋁點(diǎn)脫落情況更為嚴(yán)重。由此可見，烘干溫度對(duì)于PET膜最終的剝離效果有重要影響。

結(jié)論

在利用堿性溶液洗脫鋁層和膠層的過(guò)程中，隨著溫度和氫氧化鈉濃度的不斷提高，洗脫速度不斷加快，溫度是主要影響因素，當(dāng)溫度達(dá)到70℃時(shí)，洗脫速度增長(zhǎng)不明顯。雖然溫度的提高能加快洗脫速度，但同時(shí)也會(huì)加速堿性溶液對(duì)PET膜的侵蝕，使PET膜的表面粗糙度增大，影響PET膜的再次使用。因此，洗脫溫度應(yīng)控制在40～60℃，氫氧化鈉的濃度應(yīng)控制在6～8wt%。

而將聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷添加到涂布轉(zhuǎn)移涂料中，則可以起到抗黏結(jié)、改善PET膜流平性能的作用，能有效彌補(bǔ)堿性溶液對(duì)PET膜的侵蝕，但過(guò)量使用會(huì)產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，影響PET膜的正常使用。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)聚醚改性有機(jī)聚硅氧烷的添加量為0.3wt%時(shí)，所得PET膜的性能最佳。

復(fù)合時(shí)烘干溫度的控制對(duì)最終剝離效果有重要影響，過(guò)低會(huì)導(dǎo)致膠黏劑熟化不完全，過(guò)高則容易造成鋁點(diǎn)脫落現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)平均溫度達(dá)到60℃時(shí)，剝離效果最為理想。