無溶劑復合制作耐高溫蒸煮袋注意事項
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摘要：無溶劑制作耐高溫蒸煮袋，因其膠粘劑和生產(chǎn)工藝與干式復合有許多不同，關(guān)健點在于膠粘劑的耐高溫特性和復合工藝參數(shù)的設(shè)定。無溶劑復合做耐121℃高溫蒸煮袋，一些企業(yè)巳經(jīng)選到了相當成熟的膠水和掌握復合生產(chǎn)工藝，并投入批量生產(chǎn)。
無溶劑制作耐高溫蒸煮袋，因其膠粘劑和生產(chǎn)工藝與干式復合有許多不同，關(guān)健點在于膠粘劑的耐高溫特性和復合工藝參數(shù)的設(shè)定。無溶劑復合做耐121℃高溫蒸煮袋，一些企業(yè)巳經(jīng)選到了相當成熟的膠水和掌握復合生產(chǎn)工藝，并投入批量生產(chǎn)。有成功的經(jīng)驗也有失敗的教訓，對耐135℃的耐高溫蒸煮袋工藝和膠粘劑還在試驗中。這里僅以無溶劑作耐121℃蒸煮袋企業(yè)的經(jīng)驗做點介紹，希望能起到拋磚引玉的作用。
由于無溶劑復合工藝的特殊性，造成其對原材料性能有著很強的依賴性，許多能適合干式復合工藝的原材料無法適用于無溶劑復合，所有的材料必須進行試驗后才能大規(guī)模投入使用。油墨，薄膜的種類、添加劑的含量、表面狀況，黏合劑類型、含量、工藝等都會對最終的產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。所以在進行大規(guī)模生產(chǎn)前必須對原（輔）材料、生產(chǎn)工藝進行試驗性評估以減小風險。
無溶劑膠黏劑主要有雙組份冷涂無溶劑型膠黏劑、雙組份反向熱涂型膠黏劑、UV固化型膠黏劑等幾種(單組份很少使用)。選擇膠黏劑時需要考慮的因素也很多，首先是包裝內(nèi)容物的種類及所用薄膜材料的種類；其次，如果印刷油墨與膠黏劑接觸，還要考慮兩者的相容性；以及薄膜、油墨、膠粘劑三者間的相互匹配和相容性。再次，是剝離強度要求以及熱封條件等對膠黏劑的選擇也有很大影響。
1、膠黏劑的選擇注意事項
1) 耐高溫蒸煮無溶劑膠應選擇具有良好的耐介質(zhì)性（耐熱、凍、酸、堿、鹽、油、辣等）和無毒，無異味，衛(wèi)生安全性好的型號。事實上，高溫蒸煮包裝，一直是無溶劑復合領(lǐng)域的難點，也成為無溶劑復合工藝推廣過程中一個邁不過去的坎。事實上，高溫蒸煮包裝要成功實現(xiàn)無溶劑復合工藝，最關(guān)鍵的是開發(fā)出能用于高溫蒸煮包裝的無溶劑復合膠水。
2) 耐高溫蒸煮無溶劑復合時膠水組分配比要合理。雖然膠水廠家會給出一個膠水配比，但往往是一個大概或理論配比，要想取得好的復合效果，我們必須進行試驗驗證，找到一個與其它材料、環(huán)境等匹配的配比，也就是既要保證固化劑與樹脂的交聯(lián)充分，又不會發(fā)生過度的交聯(lián)，從而避免分層和高溫蒸煮分層。
3) 耐高溫蒸煮無溶劑復合相比較普通產(chǎn)品，需要注意保證混膠均勻，避免局部過度交聯(lián)固化和局部交聯(lián)程度低的情況發(fā)生導致高溫蒸煮分層，并且還要注意膠水、混膠器、上膠輥溫度，使膠水保持在合適的黏度，保證復合過程中的上膠量。
4) MDI類型的異氰酸化合物會透過內(nèi)層薄膜逐漸向內(nèi)層表面遷移，并與水汽發(fā)生反應形成聚脲抗熱封層，影響包裝袋的熱封質(zhì)量，當薄膜質(zhì)量較差或膠黏劑選擇不當時容易發(fā)生此問題，尤其是使用雙組分膠黏劑時更要注意。其次復合添加劑含量較高的薄膜時，由于添加劑(爽滑劑)遷移進入膠黏劑層，可能會出現(xiàn)剝離強度差、熱封不良、摩擦系數(shù)增大等問題，影響其在包裝生產(chǎn)線上的操作性等。因此，不同的基材、內(nèi)容物上膠量通常是不一樣的,具體要通過現(xiàn)場試驗后取得參數(shù)。如果膠量太大不但收卷收不齊,還會造成油墨從印刷基材剝離轉(zhuǎn)移,如果上膠量太少,則造成剝離強度下降,還會由于上膠量和油墨浸潤不充分留有氣泡。A組分(NCO)和B組分(OH)的比例控制一定要匹配，若NCO相對含量比例低的話，會影響固化或膠水的耐熱性低，NCO比例太大，復合強度的衰減率加快。
不同的雙組份聚氨酯無溶劑粘合劑對水和醇類的敏感度都不一樣。如果敏感度超出范圍,( 越高) 柔韌性就越差, 復合后的產(chǎn)品有時會發(fā)硬、發(fā)脆。因此，對乙酸乙酯溶劑含水或醇含量的控制必須很嚴格，國標GB12589規(guī)定：乙酸乙酯一級品水分含量不超過0.2%的標準。國外乙酸乙酯含水分量規(guī)定不得超過0.05%。若超標會嚴重影響到復合效果，這是因為無溶劑聚氨酯膠粘劑中含有NCO基團，可以和活性氫原子反應，這些反應會消耗了異氰酸酯，使之參與膠液反應量減少，同時又放出CO2，使膠層含氣泡，對于復合極為不利，造成表面不干或粘合強度下降。
2、薄膜選擇注意事項
目前，無溶劑復合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、鋁箔等。復合時一般將剛性大、涂布性能好的材料（PET、BOPP、OPA、VMPET等）放在主放卷工位；將易拉伸的材料（PE、CPP、VMCPP等）放在副放卷工位。但也不是一成不變的，可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況靈活選擇，如印刷膜與鍍鋁材料復合時，為了保證復合質(zhì)量和生產(chǎn)效率，可以把鍍鋁材料放到主放卷工位。基材表面電暈參數(shù)很重要,一般為PE、CPP表面張力應大于40達因、VMCPP應大于42達因、PET應大于50達因、BOPA應大于54達因。電暈面不足會影響復合的剝離強度，因此在上機使用前要做檢測。AL 如果油污嚴重，會產(chǎn)生復合牢度不高，特別是經(jīng)高溫蒸煮后，會發(fā)生脫層剝離的不良現(xiàn)象。因此鋁箔應選擇表面清潔度高，沒有油污灰塵，表面張力在72mN/m以上的A級品，上機使用時要檢查。
作為高溫蒸煮復合膜中間層時一定要用雙面電暈膜，因其非電暈面的復合牢度會得不到保證，容易導致復合膜蒸煮分層；同時因為分子結(jié)構(gòu)中有大量的酰胺基極性基團，導致其表面極易吸收同樣極性很大的水分子，在用耐高溫蒸煮雙組份聚氨酯膠粘劑去進行復合時，也容易導致復合不牢。
RCPP 對于RCPP，必須注意它的表面濕潤張力，上機復合前要逐卷檢測，如果在40mN/m以上，可以放心使用，并且要關(guān)注RCPP膜表面是否有析出，有析出時，會導致復合剝離力下降甚至分層，同時影響復合外觀及產(chǎn)品衛(wèi)生性，還要關(guān)注避免因RCPP性能達不到要求而影響復合剝離力和高溫蒸煮分層。試驗通過的RCPP型號、配方未經(jīng)過試驗不能變更
由于無溶劑復合速度快，若薄膜厚薄均衡差別大，會產(chǎn)生復合起皺、起泡等，如對BOPA膜均衡性厚薄偏差要求控制在6%以內(nèi)，特別關(guān)注膜縱向的厚薄均衡度。另外膜的光潔度適當高些，一般可控制在Ra0.08~0.12um之間。因無溶劑復合，上膠量少，若膜面過于粗糙，膠液難以填平凹凸不平的膜面，而產(chǎn)生復合強度不好及白點產(chǎn)生等質(zhì)量事故。
3、無溶劑復合時印刷油墨使用注意事項
A、耐高溫蒸煮無溶劑復合產(chǎn)品印刷時色墨和固化劑用量要恰當。
一般油墨廠家在提供油墨時會給出參考比例，同時，彩印廠生產(chǎn)使用前要做小試，固化劑用量如果偏少，則固化劑與樹脂的交聯(lián)程度低，墨層的粘附強度、耐熱性、耐水解性就會降低；如果固化劑太多的話，則會發(fā)生過度的交聯(lián)，影響高分子間的結(jié)晶和微觀相分離，膠層內(nèi)聚力增加，墨層過分收縮，引起脫層，也會造成較多的操作上的問題，如復合后的袋子會變硬等。
B、避免不同系列油墨混用、控制舊墨的使用。
耐高溫蒸煮無溶劑膠水層可能會和油墨層進行反應，導致油墨交聯(lián)固化不充分，在后續(xù)蒸煮中與薄膜分層，因此，印刷膜復合前要充分熟化。
4、復合工藝上的控制
在無溶劑復合工藝中，張力控制極為重要，必須非常精確。張力控制包括主放卷張力、涂膠后薄膜張力、副放卷張力、收卷張力、收卷錐度幾個方面。無溶劑復合黏合劑初粘力為零，必須嚴格控制好張力的匹配。無溶劑復合的這個特點對于設(shè)備提出了很高的要求，穩(wěn)定的張力控制系統(tǒng)是無溶劑設(shè)備的心臟。而工藝張力參數(shù)的設(shè)定對于軟包裝生產(chǎn)則是經(jīng)驗的積累，不同的設(shè)備有一定差異，而不同薄膜復合更是相差巨大，只有反復試驗才能選擇出好的張力參數(shù)，如：尼龍膜吸濕后材料變軟發(fā)皺，復合時張力可適當大些。
一般來說，薄膜涂膠后的張力要略大于主放卷張力，收卷張力略大于放卷張力，收卷錐度控制在20%以內(nèi)為好。針對不同材質(zhì)的薄膜，復合過程中各部分張力大小也有所不同，甚至不同廠家生產(chǎn)的同一材質(zhì)的薄膜，其張力也要略作調(diào)整。一般來說,薄膜涂膠后的張力要略大于主放卷張力,收卷張力略大于放卷張力�？磸埩κ欠窈线m的方法是在復合過程中停止機器，在收卷處用刀片劃十字型，看復合薄膜卷曲方向，向哪個方向卷曲，說明這層膜張力過大需減小;或者增加另一層膜的張力。最理想的狀態(tài)是劃出十字口后復合膜保持平整。要視不同的兩層材質(zhì)進行張力的調(diào)節(jié)。無溶劑復合生產(chǎn)風險較大，無同行經(jīng)驗積累，必須小心謹慎。
上膠量是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素，要控制好上膠量，首先要調(diào)節(jié)兩個盛膠輥之間的距離，注意左右兩邊的距離一定要保持一致，這樣才能確保復合膜從左到右上膠量均勻。同時保持涂膠輥良好的光潔度，不能有異物存在。調(diào)整盛膠輥兩端的間隙時要等鋼輥完全預熱以后再進行。盛膠輥之間的粘合劑液面應盡量保持低一點，以隨時向輥中加入新鮮的膠液。由于無溶劑復合產(chǎn)品下機時仍處于初粘力為零的狀態(tài)，無論外觀或復合強度都無法預測，也不能借鑒干式復合那樣對快速固化的小樣進行檢驗，通常只有在復合產(chǎn)品固化24小時后才能對最終性能進行評估。由于上膠量少并初粘性低，對于膜的表面光潔度而言是很重要的指標，在購貨時就應有說明。同時復合無溶劑膠液時，機速過高(300m/min)對于基材、油墨、上膠量、工藝等都有更高的要求，若一味追求高速，必將產(chǎn)生不良后果。
5、熟化、印刷和殘留溶劑的控制
無溶劑復合無法降低由于印刷造成的殘留溶劑，因此對印刷殘留溶劑的控制提出了更高的要求。無溶劑膠不含有機溶劑，不會增加殘留溶劑，但同時也不會降低由于印刷而帶來的溶劑殘留。只有將印刷殘留溶劑盡量減少，才能真正杜絕最終成品的異味。一般用于尼龍膜印刷的凹印里印油墨類型是聚氨酯樹脂類油墨, 耐高溫蒸煮袋在使用聚氨酯體系的油墨印刷時, 應加入油墨固化劑,用作溶解油墨的連接料樹脂的溶劑，加入的真溶劑量一定要足夠，并得到及時的補充。沒有得到及時的補充，造成墨槽中的油墨因樹脂的溶解性不佳而發(fā)脹，粘度上升，影響油墨對薄膜的附著能力。因此真溶劑必須保持相對足夠的量，以滿足溶解樹脂的需求。聚氨酯樹脂油墨在夏季印刷時，油墨粘度上升較快，操作時應及時不斷地補充稀釋溶劑，保持墨槽中的油墨始終處于一個相對低的粘度，保證印刷質(zhì)量的穩(wěn)定，以免在印刷過程出現(xiàn)象漏印、色差、堵版、粘背等等質(zhì)量問題的產(chǎn)生。各種類型的油墨由于油墨樹脂的不同，針對使用的真溶劑也不同，一定要先搞清楚使用哪種類型的樹脂油墨，才能對應使用何種真溶劑。由于水分帶入到含有異氰酸酯基（--NCO）的粘合劑系統(tǒng)中, 會引起凝膠和白化，造成氣泡和針孔。,逐漸積累產(chǎn)生廢品。殘留溶劑必須在印刷工序中清除，因無溶劑復合不使用有機溶劑，也就在復合工序中不存在溶劑的殘留。因此在印刷過程對于慢干溶劑的加入就應特別慎重和控制。
A、復合后的固化
固化是無溶劑復合生產(chǎn)工藝中十分關(guān)鍵的一個工序，固化溫度和時間對復合質(zhì)量有很大影響。固化條件會對最終復合產(chǎn)品的復合牢度、鍍鋁層的轉(zhuǎn)移性、熱封層的摩擦系數(shù)等產(chǎn)生一定影響，千萬不能對待干式復合熟化一樣馬虎應付。
1、 溶劑復合成品熟化較慢，無法滿足快速固化，快速出貨的要求，因此不建議使用低溫度和快速熟化。由于無溶劑黏合劑分子量遠遠小于干式復合黏合劑，所以復合產(chǎn)品的固化反應需要相對更多的時間，一般來講，保證40度72小時的熟化條件是必要的。并且在熟化過程中粘合劑依然會流動，所以,復合膜下機后最好能橫向懸掛起來，也可用人工翻轉(zhuǎn),對熟化過程進行室溫均勻性操作。由于目前大部分膠粘劑都是芳香族的，要有充足的時間和一定的溫度才能讓膠粘劑充分反應，否則膠粘劑中的異氰酸酯中的初級芳香胺沒辦法消減，芳香族聚氨酯膠粘劑中殘留的單體在高溫時會水解生成甲苯二胺（TDA），此物質(zhì)為中等致癌物作用 ，危害食用者的健康，造成食品安全衛(wèi)生不達標的風險，因此一般可控制在38~40℃范圍熟化室熟化，室溫偏差不小于2%，熟化72h以上。由于無溶劑膠液徹底交聯(lián)時間長,無溶劑完全熟化需7~10天，國外也有無溶劑復合要求熟化15天的要求。因此必須嚴格按膠粘劑廠家要求條件進行固化，否則要承擔非常大的食品安全衛(wèi)生風險。
2、 固化條件對無溶劑復合膜的復合效果產(chǎn)生重要的影響，不同的固化條件（溫度、濕度、通風、定置、時間等）會對不同復合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的效果。
其中，固化溫度的控制尤為重要！固化溫度在一定程度上左右著膠水反應的動態(tài)和進程，但這個動態(tài)和進程也對復合膜的效果產(chǎn)生著不同的影響。
有的為縮短固化時間，調(diào)高了固化溫度。殊不知，調(diào)高了固化溫度，固然能在一定程度加快膠水反應速度，縮短固化時間，但也可能帶來了一些負面影響，如復合膜摩擦系數(shù)變大或爽滑性不良、鍍鋁或油墨轉(zhuǎn)移現(xiàn)象加劇、因復合材料收縮率不同造成復合膜卷曲等等。因此，不能千篇一律，應具體情況具體分析、具體舉措，針對不同材料、不同結(jié)構(gòu)和不同工況，調(diào)整固化條件，少走彎路，減少損失，提高質(zhì)量。
3、印刷膜復合前要充分熟化相比較普通無溶劑復合的低溫和常溫熟化，耐高溫蒸煮無溶劑復合要特別關(guān)注熟化工序的工藝設(shè)計和管理，對于熟化溫度、時間設(shè)計要合理，保證熟化充分，熟化溫度要在40℃以上，熟化時間延長在96h以上，熟化室的門不可經(jīng)常去開閉，盡可能在復合膜放入后不開門，直到規(guī)定時間，一次性熟化充分再取出。根據(jù)操作經(jīng)驗，一個產(chǎn)品如果不能夠一次性熟化充分，二次熟化的剝離力相比較一次熟化充分的剝離力要差很多，也容易分層和導致高溫蒸煮分層。此外復合后的產(chǎn)品熟化工藝都會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。
B、生產(chǎn)車間環(huán)境衛(wèi)生和溫濕度控制
無溶劑復合生產(chǎn)車間對環(huán)境要求相對嚴格些，對空氣中的濕度也有一定要求。無溶劑復合，受濕氣影響大，如果環(huán)境濕度大，很容易造成分子量不足，影響耐熱性能。分子量低，油墨中的胺和溶劑殘留等對耐熱性影響大。因為無溶劑復合速度快,如果空氣中有灰塵、雜物、蚊蟲都會影響設(shè)備的精度和成品的透明度。并且，無溶劑復合的膠粘劑是聚氨酯樹脂類芳香族，其官能團是一個非常活潑的基團，容易和空氣中的水產(chǎn)生反應，因此環(huán)境濕度一般控制在小于60%以下。若達60%應停止生產(chǎn)(特別是復合生產(chǎn))以免產(chǎn)生不良因素�？稍谏a(chǎn)埸地加放排風扇和除濕機，加強室內(nèi)空氣流通�？傊跐穸瘸^60%時一定慎重使用，在氣溫偏低或濕度偏大時使用，一定要開啟印刷和復合機的預熱設(shè)備，烘干附于膜表面的小水珠，以利于印刷、復合生產(chǎn)的順利進行。冷凝水一般在凈化罩排風口或空調(diào)機排風口, 在冷熱空氣交匯的地方, 很容易使熱空氣上升所帶來的水蒸氣慢慢凝集, 到了一定程度就掉下來, 產(chǎn)生白色或淺黃色的拖尾痕跡, 嚴重影響膜的外觀和使用。在此，要求生產(chǎn)車間要定時擦掉排風口以及一切可能產(chǎn)生冷凝水的部位，保證冷凝水不掉在薄膜表面。因此，在生產(chǎn)工藝上要考慮地域和溫差的影響，還要考慮膠粘劑的耐氣侯性，隨時調(diào)整膠粘劑的配比，否則將造成膠水反應不完全等現(xiàn)象。
(來自:包裝園地軟包裝)
