無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)及質(zhì)量控制

左光申

無(wú)溶劑復(fù)合主要工藝流程

（1）放卷：在一定張力控制下，將待復(fù)合基材（料卷）平穩(wěn)地展開(kāi)，以便進(jìn)行涂膠和復(fù)合等操作。兩層復(fù)合基材中，被涂膠的基材稱為主基材，另一基材則稱為副基材，相應(yīng)的放卷操作分別稱為主放卷和副放卷。

（2）上膠：一定溫度下，將雙組分膠黏劑按照一定比例（通常為重量比）進(jìn)行均勻混合，再輸送到無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)的儲(chǔ)膠部位，或?qū)谓M分膠黏劑直接輸送到無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)的儲(chǔ)膠部位。

（3）涂布：按照復(fù)合結(jié)構(gòu)和具體使用要求，將混合好的無(wú)溶劑膠黏劑適量地涂覆在基材上。

（4）復(fù)合：在適當(dāng)均勻的壓力下，將已涂膠的基材與另一基材進(jìn)行黏合。

（5）收卷：將黏合的復(fù)合膜在適當(dāng)?shù)膹埩褪站韷毫ο逻M(jìn)行卷取。

（6）固化：將復(fù)合卷材放置在一定溫度的環(huán)境中，使無(wú)溶劑膠黏劑充分反應(yīng)，從而得到期望的復(fù)合強(qiáng)度。

固化是無(wú)溶劑復(fù)合的一個(gè)重要工序，該過(guò)程通常需要在特定的溫度和持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的條件下才能基本完成。通常情況下，雙組分膠黏劑常見(jiàn)的固化溫度為35～45℃，常見(jiàn)的固化時(shí)間為24～48小時(shí)，視膠黏劑類型、復(fù)合結(jié)構(gòu)和使用場(chǎng)合不同而異，通常后加工工序?yàn)榉智谢蛟俅螐?fù)合時(shí)，固化時(shí)間可以較短，而后加工工序?yàn)橹拼鼤r(shí)則固化時(shí)間較長(zhǎng)。

無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)

當(dāng)初次使用無(wú)溶劑復(fù)合工藝時(shí)，或無(wú)溶劑復(fù)合生產(chǎn)過(guò)程中所使用的復(fù)合基材、油墨、膠黏劑及包裝成品使用條件等任一因素發(fā)生變更時(shí)，都應(yīng)進(jìn)行無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)。

1.目的和內(nèi)容

無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)無(wú)溶劑復(fù)合工藝的適用性，確認(rèn)復(fù)合基材、油墨和膠黏劑等因素的符合性，確定復(fù)合產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和使用性能，并探討最佳的無(wú)溶劑復(fù)合工藝方案或標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)要解決3個(gè)問(wèn)題，即能否復(fù)合？復(fù)合后產(chǎn)品能否合格？如何確定批量生產(chǎn)的工藝條件？

無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)通常包含以下幾方面內(nèi)容：印刷油墨與無(wú)溶劑膠黏劑的相容性檢測(cè)；復(fù)合產(chǎn)品外觀質(zhì)量檢測(cè)；復(fù)合產(chǎn)品表面摩擦系數(shù)檢測(cè)；鍍鋁轉(zhuǎn)移檢測(cè)；其他使用性能檢測(cè)；涂膠量、混配比、設(shè)備參數(shù)、固化溫度、固化時(shí)間等生產(chǎn)工藝參數(shù)的確定。

2.試驗(yàn)用設(shè)備及特點(diǎn)

無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)設(shè)備是一種為試驗(yàn)研究而設(shè)計(jì)的專用無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)，我公司為國(guó)內(nèi)外多家著名膠黏劑和油墨生產(chǎn)商提供的SLE400型復(fù)合機(jī)（如圖1所示）就是一款典型的無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備的特點(diǎn)如下。

（1）功能齊全，可進(jìn)行普通薄膜、紙張和鋁箔的復(fù)合。

（2）幅寬最大可達(dá)400mm，速度最高可達(dá)450～500米/分鐘。

（3）精度較高，全部采用數(shù)字式控制，便于進(jìn)行各種精確測(cè)量和試驗(yàn)。

3.工藝試驗(yàn)原則

（1）堅(jiān)持“先試后用”原則。與干式或濕式等復(fù)合工藝相比，無(wú)溶劑復(fù)合存在初黏力低、復(fù)合效果要在幾小時(shí)后才可顯現(xiàn)等不足之處，這些不足對(duì)于初次采用無(wú)溶劑復(fù)合工藝的許多軟包裝企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的障礙。因此，對(duì)于任何新的復(fù)合結(jié)構(gòu)和新的使用場(chǎng)合，都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“工藝試驗(yàn)→小批量生產(chǎn)→批量生產(chǎn)”的流程。

（2）堅(jiān)持“全覆蓋”原則。無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)應(yīng)涵蓋復(fù)合、固化、分切制袋、包裝使用的全過(guò)程，探索剝離強(qiáng)度、膠黏劑/油墨/材料的相容性、熱封制袋、表面摩擦系數(shù)變化等全套指標(biāo)的確定，并做好相關(guān)試驗(yàn)記錄，為批量生產(chǎn)提供工藝規(guī)范和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

無(wú)溶劑復(fù)合影響因素

無(wú)溶劑復(fù)合體系是由無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)、復(fù)合基材、無(wú)溶劑膠黏劑、操作人員、生產(chǎn)環(huán)境以及工藝方法等多項(xiàng)因素構(gòu)成的有機(jī)整體，無(wú)溶劑復(fù)合的質(zhì)量、效率和成本是由整個(gè)體系而不是其中單一因素決定的。下面，筆者主要談?wù)勗O(shè)備、耗材對(duì)無(wú)溶劑復(fù)合的影響。

1.無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)

無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)是無(wú)溶劑復(fù)合的工藝平臺(tái)和關(guān)鍵手段，其對(duì)無(wú)溶劑復(fù)合的影響主要體現(xiàn)在如下幾方面。

（1）復(fù)合基材的適用范圍。

（2）張力范圍和張力精度。

（3）涂膠量大小及涂膠量精度。

（4）無(wú)溶劑復(fù)合的速度、設(shè)備有效利用率及運(yùn)行平穩(wěn)性。

（5）收卷整齊度和松緊度。

（6）無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的精度和可靠性。

（7）生產(chǎn)管理水平。

2.復(fù)合基材

（1）通常情況下，不同類型復(fù)合基材的最高復(fù)合速度相差較大。比如，BOPP、PET、CPP等復(fù)合基材的復(fù)合速度通常都很高（350～500米/分鐘），而N Y、V M C P P、VMPET、PE等復(fù)合基材的復(fù)合速度稍低（200～300米/分鐘），紙張、鋁箔等復(fù)合基材的復(fù)合速度一般更低（150～200米/分鐘）。

（2）同類型復(fù)合基材不同的厚度和厚薄均勻性都會(huì)對(duì)無(wú)溶劑復(fù)合造成直接影響。一般情況下，如果復(fù)合基材太厚或太薄，其復(fù)合速度或質(zhì)量可能會(huì)下降；復(fù)合基材的厚薄均勻性越差，其復(fù)合速度或質(zhì)量也越低。

（3）復(fù)合基材的寬度對(duì)無(wú)溶劑復(fù)合也存在一定影響。比如，一臺(tái)特定的無(wú)溶劑復(fù)合機(jī)的導(dǎo)輥寬度是確定的，如果復(fù)合膜寬度過(guò)大就容易起皺，而寬度過(guò)小則容易發(fā)生拉伸變形，總之這兩種情況都難以獲得理想的復(fù)合效果。

（4）印刷工藝對(duì)無(wú)溶劑復(fù)合的影響更為復(fù)雜，主要包括涂膠量大小、油墨與膠黏劑的相容性、復(fù)合牢度高低等方面。一般情況下，印刷圖文越簡(jiǎn)單，涂膠量就較小，復(fù)合速度也越高。有些油墨使用的是特定溶劑，或印刷薄膜的溶劑殘留量過(guò)高，容易導(dǎo)致油墨與膠黏劑發(fā)生反應(yīng)，從而無(wú)法進(jìn)行正常的復(fù)合，即使能夠勉強(qiáng)進(jìn)行復(fù)合，也無(wú)法獲得預(yù)期的外觀質(zhì)量和復(fù)合牢度。

（5）鍍鋁膜質(zhì)量在很大程度上影響著無(wú)溶劑復(fù)合的效果和速度。相比干式復(fù)合，無(wú)溶劑復(fù)合更容易控制鍍鋁轉(zhuǎn)移，但當(dāng)鍍鋁膜的質(zhì)量不好或固化等工藝條件控制得不適當(dāng)時(shí)，鍍鋁轉(zhuǎn)移現(xiàn)象則可能會(huì)更加嚴(yán)重，最終便不能獲得合格的無(wú)溶劑復(fù)合膜。endprint

3.無(wú)溶劑膠黏劑

無(wú)溶劑膠黏劑對(duì)復(fù)合的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：復(fù)合基材的幅寬和復(fù)合膜的用途；初黏力和最高復(fù)合強(qiáng)度；無(wú)溶劑膠黏劑工作溫度和黏度；混配比和涂膠量；固化溫度和固化時(shí)間；復(fù)合膜的透明性、挺度、表面摩擦系數(shù)、熱封強(qiáng)度、耐介質(zhì)性、耐侯性和耐蒸煮性等。

無(wú)溶劑復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)要求

復(fù)合膜的復(fù)合強(qiáng)度、透明性、表面摩擦系數(shù)、熱封強(qiáng)度、耐介質(zhì)性、耐候性和耐蒸煮性等定量指標(biāo)和定性指標(biāo)，共同構(gòu)成了一個(gè)整體，稱為質(zhì)量指標(biāo)體系，是衡量無(wú)溶劑復(fù)合質(zhì)量的重要項(xiàng)目。

1.復(fù)合強(qiáng)度

復(fù)合強(qiáng)度是指復(fù)合基材層與層之間的結(jié)合力度或黏結(jié)力度，通常用剝離強(qiáng)度來(lái)表征。剝離強(qiáng)度，即對(duì)復(fù)合膜進(jìn)行單位寬度剝離時(shí)所需要的最大作用力。剝離強(qiáng)度多采用T型剝離方式進(jìn)行檢測(cè)，剝離角度為90°或180°，可使用專用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

無(wú)溶劑膠黏劑復(fù)合強(qiáng)度從無(wú)溶劑膠黏劑混合之時(shí)便開(kāi)始發(fā)生變化，從混膠開(kāi)始到達(dá)最大強(qiáng)度，再緩慢衰減，大致要經(jīng)歷開(kāi)口、快速固化、緩慢固化、穩(wěn)定和緩慢衰減等幾個(gè)階段。一般情況下，不同品牌的無(wú)溶劑膠黏劑復(fù)合強(qiáng)度的變化也不同，通常在72小時(shí)內(nèi)可達(dá)到最大強(qiáng)度的70%～80%，需7～15天達(dá)到最大強(qiáng)度。

2.透明性

復(fù)合膜透明性的測(cè)試指標(biāo)主要包括透光率和霧度。透過(guò)復(fù)合膜的光通量與入射光通量之比（以百分?jǐn)?shù)表示）稱透光率，其表征可見(jiàn)性；透過(guò)復(fù)合膜而偏離入射光方向的散射光通量與透過(guò)復(fù)合膜的光通量之比（以百分?jǐn)?shù)表示）稱為霧度，其表征清晰度。

3.熱封強(qiáng)度

熱封強(qiáng)度是表征復(fù)合膜封口性能的重要指標(biāo)。熱封強(qiáng)度表明了復(fù)合膜封口所能承受內(nèi)容物的重量。熱封強(qiáng)度是熱封樣條在熱封強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)的最大值，通常情況下，使用熱封強(qiáng)度試驗(yàn)儀來(lái)檢測(cè)。

大部分行業(yè)人士可能會(huì)這么認(rèn)為：復(fù)合強(qiáng)度越高，無(wú)溶劑復(fù)合產(chǎn)品的質(zhì)量越高。其實(shí)這種說(shuō)法并非絕對(duì)正確，有些剝離強(qiáng)度合格的復(fù)合產(chǎn)品，其熱封強(qiáng)度往往不合格；而有些剝離強(qiáng)度不合格的復(fù)合產(chǎn)品，其熱封強(qiáng)度卻很高。針對(duì)這種現(xiàn)象較為常見(jiàn)的解釋是：復(fù)合剝離和熱封分離需要克服的是兩種不同的混合力，前者是交聯(lián)聚合物的化學(xué)鍵，后者是高分子間的范德華力。所以，二者之間的關(guān)系并不是正比關(guān)系，應(yīng)具體情況具體對(duì)待。

4.表面摩擦系數(shù)

表面摩擦系數(shù)是指復(fù)合膜兩個(gè)表面之間的摩擦力和作用在其中一個(gè)表面上的垂直力之比。表面摩擦系數(shù)與表面粗糙度有關(guān)，而與接觸面積的大小無(wú)關(guān)。復(fù)合膜的表面摩擦系數(shù)影響其后加工和使用性能，如表面摩擦系數(shù)太大，包裝袋開(kāi)口性不好，影響正常裝填作業(yè)；表面摩擦系數(shù)太小，在制袋過(guò)程中可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常輸送。影響復(fù)合膜表面摩擦系數(shù)的因素主要有：復(fù)合基材的類型、固化溫度、涂膠量、收卷張力和壓力、膠黏劑類型等。

無(wú)溶劑復(fù)合注意事項(xiàng)

1.固化

無(wú)溶劑復(fù)合的固化過(guò)程主要在固化室完成，注意事項(xiàng)如下。

（1）室內(nèi)溫度可自動(dòng)控制。固化室應(yīng)采用全自動(dòng)溫度控制，內(nèi)部熱風(fēng)循環(huán)均勻，且具有固化時(shí)間可設(shè)定和自動(dòng)停止加熱等功能。

（2）室內(nèi)空間足夠大，且料卷進(jìn)出方便。通常情況下，無(wú)溶劑復(fù)合產(chǎn)能較高、料卷直徑和重量較大、固化時(shí)間較長(zhǎng)，因此要求固化室的空間盡量大一些，進(jìn)出料采用軌道和輔助裝卸工具。

（3）無(wú)溶劑復(fù)合膜應(yīng)有獨(dú)立的固化室，避免與干式復(fù)合膜共用一個(gè)固化室。主要原因有兩方面，一是無(wú)溶劑復(fù)合的固化溫度通常比干式復(fù)合低，如果固化溫度偏高，就可能因復(fù)合質(zhì)量不良而增加無(wú)溶劑復(fù)合的廢品率，如摩擦系數(shù)增加、鍍鋁轉(zhuǎn)移情況嚴(yán)重、復(fù)合膜柔軟性降低等；二是如果將無(wú)溶劑復(fù)合膜與干式復(fù)合膜混合放置，容易導(dǎo)致復(fù)合卷料相互污染。對(duì)于同時(shí)使用無(wú)溶劑復(fù)合和干式復(fù)合工藝的軟包裝企業(yè)而言，對(duì)此應(yīng)尤為重視。

2.清潔

與傳統(tǒng)干式復(fù)合相比，無(wú)溶劑復(fù)合質(zhì)量控制因素相對(duì)較少，因?yàn)闊o(wú)溶劑復(fù)合不存在干燥溫度、冷卻溫度、回風(fēng)比例、溶劑殘留等參數(shù)的考量。但其也有側(cè)重點(diǎn)，以清潔最為突出。

無(wú)溶劑復(fù)合的清潔主要集中在涂膠單元和混膠機(jī)兩個(gè)部位。如果不對(duì)膠輥進(jìn)行徹底清潔，可能會(huì)影響傳膠甚至?xí)?duì)膠輥造成破壞；如果不對(duì)混膠機(jī)進(jìn)行徹底清潔，則可能導(dǎo)致輸膠不正常或者混膠不均勻等嚴(yán)重后果。

3.三層無(wú)溶劑復(fù)合

與兩層無(wú)溶劑復(fù)合相比，三層無(wú)溶劑復(fù)合相對(duì)較難，過(guò)去能成功使用的軟包裝企業(yè)極少，但近兩年來(lái)，國(guó)內(nèi)在這方面取得了成功應(yīng)用。就目前的技術(shù)水平而言，三層無(wú)溶劑復(fù)合時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。

（1）對(duì)復(fù)合基材有更嚴(yán)格的要求。

（2）最好選擇專用膠黏劑。

（3）對(duì)一些復(fù)合結(jié)構(gòu)的復(fù)合牢度仍然不夠穩(wěn)定，對(duì)此，必須嚴(yán)格按要求執(zhí)行無(wú)溶劑復(fù)合工藝試驗(yàn)和工藝控制。

4.紙塑無(wú)溶劑復(fù)合

紙張表面一般比較粗糙，需要的涂膠量較大，使用黏度較高的膠黏劑更為合適。單組分膠黏劑的早期成本比雙組分膠黏劑更具優(yōu)勢(shì)，所以紙塑無(wú)溶劑復(fù)合通常選用單組分膠黏劑。但不容忽視的是，使用單組分膠黏劑進(jìn)行紙塑無(wú)溶劑復(fù)合時(shí)，也存在一定局限。

（1）通常情況下，無(wú)溶劑復(fù)合工作溫度較高（70～90℃），因此生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)，能耗較高。

（2）由于單組分膠黏劑的工作黏度較大，膠霧抽排工作較困難。

（3）長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，膠液飛濺到無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備或周圍地面上，固化之后，清除起來(lái)非常困難。因此，使用單組分膠黏劑的工作環(huán)境通常要比雙組分膠黏劑差。

近年來(lái)，雙組分膠黏劑的研發(fā)技術(shù)得以提高，其在紙塑無(wú)溶劑復(fù)合中的應(yīng)用越來(lái)越多，尤其適合表面光滑度較高的紙張，雙組分膠黏劑為更佳選擇。endprint