无溶剂复合制作耐高温蒸煮袋注意事项
http://www.packltd.cn 时间:2019年7月19日 关注数:846 次 |
摘要：无溶剂制作耐高温蒸煮袋，因其胶粘剂和生产工艺与干式复合有许多不同，关健点在于胶粘剂的耐高温特性和复合工艺参数的设定。无溶剂复合做耐121℃高温蒸煮袋，一些企业巳经选到了相当成熟的胶水和掌握复合生产工艺，并投入批量生产。
无溶剂制作耐高温蒸煮袋，因其胶粘剂和生产工艺与干式复合有许多不同，关健点在于胶粘剂的耐高温特性和复合工艺参数的设定。无溶剂复合做耐121℃高温蒸煮袋，一些企业巳经选到了相当成熟的胶水和掌握复合生产工艺，并投入批量生产。有成功的经验也有失败的教训，对耐135℃的耐高温蒸煮袋工艺和胶粘剂还在试验中。这里仅以无溶剂作耐121℃蒸煮袋企业的经验做点介绍，希望能起到抛砖引玉的作用。
由于无溶剂复合工艺的特殊性，造成其对原材料性能有着很强的依赖性，许多能适合干式复合工艺的原材料无法适用于无溶剂复合，所有的材料必须进行试验后才能大规模投入使用。油墨，薄膜的种类、添加剂的含量、表面状况，黏合剂类型、含量、工艺等都会对最终的产品质量产生重要影响。所以在进行大规模生产前必须对原（辅）材料、生产工艺进行试验性评估以减小风险。
无溶剂胶黏剂主要有双组份冷涂无溶剂型胶黏剂、双组份反向热涂型胶黏剂、UV固化型胶黏剂等几种(单组份很少使用)。选择胶黏剂时需要考虑的因素也很多，首先是包装内容物的种类及所用薄膜材料的种类；其次，如果印刷油墨与胶黏剂接触，还要考虑两者的相容性；以及薄膜、油墨、胶粘剂三者间的相互匹配和相容性。再次，是剥离强度要求以及热封条件等对胶黏剂的选择也有很大影响。
1、胶黏剂的选择注意事项
1) 耐高温蒸煮无溶剂胶应选择具有良好的耐介质性（耐热、冻、酸、碱、盐、油、辣等）和无毒，无异味，卫生安全性好的型号。事实上，高温蒸煮包装，一直是无溶剂复合领域的难点，也成为无溶剂复合工艺推广过程中一个迈不过去的坎。事实上，高温蒸煮包装要成功实现无溶剂复合工艺，最关键的是开发出能用于高温蒸煮包装的无溶剂复合胶水。
2) 耐高温蒸煮无溶剂复合时胶水组分配比要合理。虽然胶水厂家会给出一个胶水配比，但往往是一个大概或理论配比，要想取得好的复合效果，我们必须进行试验验证，找到一个与其它材料、环境等匹配的配比，也就是既要保证固化剂与树脂的交联充分，又不会发生过度的交联，从而避免分层和高温蒸煮分层。
3) 耐高温蒸煮无溶剂复合相比较普通产品，需要注意保证混胶均匀，避免局部过度交联固化和局部交联程度低的情况发生导致高温蒸煮分层，并且还要注意胶水、混胶器、上胶辊温度，使胶水保持在合适的黏度，保证复合过程中的上胶量。
4) MDI类型的异氰酸化合物会透过内层薄膜逐渐向内层表面迁移，并与水汽发生反应形成聚脲抗热封层，影响包装袋的热封质量，当薄膜质量较差或胶黏剂选择不当时容易发生此问题，尤其是使用双组分胶黏剂时更要注意。其次复合添加剂含量较高的薄膜时，由于添加剂(爽滑剂)迁移进入胶黏剂层，可能会出现剥离强度差、热封不良、摩擦系数增大等问题，影响其在包装生产线上的操作性等。因此，不同的基材、内容物上胶量通常是不一样的,具体要通过现场试验后取得参数。如果胶量太大不但收卷收不齐,还会造成油墨从印刷基材剥离转移,如果上胶量太少,则造成剥离强度下降,还会由于上胶量和油墨浸润不充分留有气泡。A组分(NCO)和B组分(OH)的比例控制一定要匹配，若NCO相对含量比例低的话，会影响固化或胶水的耐热性低，NCO比例太大，复合强度的衰减率加快。
不同的双组份聚氨酯无溶剂粘合剂对水和醇类的敏感度都不一样。如果敏感度超出范围,( 越高) 柔韧性就越差, 复合后的产品有时会发硬、发脆。因此，对乙酸乙酯溶剂含水或醇含量的控制必须很严格，国标GB12589规定：乙酸乙酯一级品水分含量不超过0.2%的标准。国外乙酸乙酯含水分量规定不得超过0.05%。若超标会严重影响到复合效果，这是因为无溶剂聚氨酯胶粘剂中含有NCO基团，可以和活性氢原子反应，这些反应会消耗了异氰酸酯，使之参与胶液反应量减少，同时又放出CO2，使胶层含气泡，对于复合极为不利，造成表面不干或粘合强度下降。
2、薄膜选择注意事项
目前，无溶剂复合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、铝箔等。复合时一般将刚性大、涂布性能好的材料（PET、BOPP、OPA、VMPET等）放在主放卷工位；将易拉伸的材料（PE、CPP、VMCPP等）放在副放卷工位。但也不是一成不变的，可以根据实际生产情况灵活选择，如印刷膜与镀铝材料复合时，为了保证复合质量和生产效率，可以把镀铝材料放到主放卷工位。基材表面电晕参数很重要,一般为PE、CPP表面张力应大于40达因、VMCPP应大于42达因、PET应大于50达因、BOPA应大于54达因。电晕面不足会影响复合的剥离强度，因此在上机使用前要做检测。AL 如果油污严重，会产生复合牢度不高，特别是经高温蒸煮后，会发生脱层剥离的不良现象。因此铝箔应选择表面清洁度高，没有油污灰尘，表面张力在72mN/m以上的A级品，上机使用时要检查。
作为高温蒸煮复合膜中间层时一定要用双面电晕膜，因其非电晕面的复合牢度会得不到保证，容易导致复合膜蒸煮分层；同时因为分子结构中有大量的酰胺基极性基团，导致其表面极易吸收同样极性很大的水分子，在用耐高温蒸煮双组份聚氨酯胶粘剂去进行复合时，也容易导致复合不牢。
RCPP 对于RCPP，必须注意它的表面湿润张力，上机复合前要逐卷检测，如果在40mN/m以上，可以放心使用，并且要关注RCPP膜表面是否有析出，有析出时，会导致复合剥离力下降甚至分层，同时影响复合外观及产品卫生性，还要关注避免因RCPP性能达不到要求而影响复合剥离力和高温蒸煮分层。试验通过的RCPP型号、配方未经过试验不能变更
由于无溶剂复合速度快，若薄膜厚薄均衡差别大，会产生复合起皱、起泡等，如对BOPA膜均衡性厚薄偏差要求控制在6%以内，特别关注膜纵向的厚薄均衡度。另外膜的光洁度适当高些，一般可控制在Ra0.08~0.12um之间。因无溶剂复合，上胶量少，若膜面过于粗糙，胶液难以填平凹凸不平的膜面，而产生复合强度不好及白点产生等质量事故。
3、无溶剂复合时印刷油墨使用注意事项
A、耐高温蒸煮无溶剂复合产品印刷时色墨和固化剂用量要恰当。
一般油墨厂家在提供油墨时会给出参考比例，同时，彩印厂生产使用前要做小试，固化剂用量如果偏少，则固化剂与树脂的交联程度低，墨层的粘附强度、耐热性、耐水解性就会降低；如果固化剂太多的话，则会发生过度的交联，影响高分子间的结晶和微观相分离，胶层内聚力增加，墨层过分收缩，引起脱层，也会造成较多的操作上的问题，如复合后的袋子会变硬等。
B、避免不同系列油墨混用、控制旧墨的使用。
耐高温蒸煮无溶剂胶水层可能会和油墨层进行反应，导致油墨交联固化不充分，在后续蒸煮中与薄膜分层，因此，印刷膜复合前要充分熟化。
4、复合工艺上的控制
在无溶剂复合工艺中，张力控制极为重要，必须非常精确。张力控制包括主放卷张力、涂胶后薄膜张力、副放卷张力、收卷张力、收卷锥度几个方面。无溶剂复合黏合剂初粘力为零，必须严格控制好张力的匹配。无溶剂复合的这个特点对于设备提出了很高的要求，稳定的张力控制系统是无溶剂设备的心脏。而工艺张力参数的设定对于软包装生产则是经验的积累，不同的设备有一定差异，而不同薄膜复合更是相差巨大，只有反复试验才能选择出好的张力参数，如：尼龙膜吸湿后材料变软发皱，复合时张力可适当大些。
一般来说，薄膜涂胶后的张力要略大于主放卷张力，收卷张力略大于放卷张力，收卷锥度控制在20%以内为好。针对不同材质的薄膜，复合过程中各部分张力大小也有所不同，甚至不同厂家生产的同一材质的薄膜，其张力也要略作调整。一般来说,薄膜涂胶后的张力要略大于主放卷张力,收卷张力略大于放卷张力。看张力是否合适的方法是在复合过程中停止机器，在收卷处用刀片划十字型，看复合薄膜卷曲方向，向哪个方向卷曲，说明这层膜张力过大需减小;或者增加另一层膜的张力。最理想的状态是划出十字口后复合膜保持平整。要视不同的两层材质进行张力的调节。无溶剂复合生产风险较大，无同行经验积累，必须小心谨慎。
上胶量是影响产品质量的关键因素，要控制好上胶量，首先要调节两个盛胶辊之间的距离，注意左右两边的距离一定要保持一致，这样才能确保复合膜从左到右上胶量均匀。同时保持涂胶辊良好的光洁度，不能有异物存在。调整盛胶辊两端的间隙时要等钢辊完全预热以后再进行。盛胶辊之间的粘合剂液面应尽量保持低一点，以随时向辊中加入新鲜的胶液。由于无溶剂复合产品下机时仍处于初粘力为零的状态，无论外观或复合强度都无法预测，也不能借鉴干式复合那样对快速固化的小样进行检验，通常只有在复合产品固化24小时后才能对最终性能进行评估。由于上胶量少并初粘性低，对于膜的表面光洁度而言是很重要的指标，在购货时就应有说明。同时复合无溶剂胶液时，机速过高(300m/min)对于基材、油墨、上胶量、工艺等都有更高的要求，若一味追求高速，必将产生不良后果。
5、熟化、印刷和残留溶剂的控制
无溶剂复合无法降低由于印刷造成的残留溶剂，因此对印刷残留溶剂的控制提出了更高的要求。无溶剂胶不含有机溶剂，不会增加残留溶剂，但同时也不会降低由于印刷而带来的溶剂残留。只有将印刷残留溶剂尽量减少，才能真正杜绝最终成品的异味。一般用于尼龙膜印刷的凹印里印油墨类型是聚氨酯树脂类油墨, 耐高温蒸煮袋在使用聚氨酯体系的油墨印刷时, 应加入油墨固化剂,用作溶解油墨的连接料树脂的溶剂，加入的真溶剂量一定要足够，并得到及时的补充。没有得到及时的补充，造成墨槽中的油墨因树脂的溶解性不佳而发胀，粘度上升，影响油墨对薄膜的附着能力。因此真溶剂必须保持相对足够的量，以满足溶解树脂的需求。聚氨酯树脂油墨在夏季印刷时，油墨粘度上升较快，操作时应及时不断地补充稀释溶剂，保持墨槽中的油墨始终处于一个相对低的粘度，保证印刷质量的稳定，以免在印刷过程出现象漏印、色差、堵版、粘背等等质量问题的产生。各种类型的油墨由于油墨树脂的不同，针对使用的真溶剂也不同，一定要先搞清楚使用哪种类型的树脂油墨，才能对应使用何种真溶剂。由于水分带入到含有异氰酸酯基（--NCO）的粘合剂系统中, 会引起凝胶和白化，造成气泡和针孔。,逐渐积累产生废品。残留溶剂必须在印刷工序中清除，因无溶剂复合不使用有机溶剂，也就在复合工序中不存在溶剂的残留。因此在印刷过程对于慢干溶剂的加入就应特别慎重和控制。
A、复合后的固化
固化是无溶剂复合生产工艺中十分关键的一个工序，固化温度和时间对复合质量有很大影响。固化条件会对最终复合产品的复合牢度、镀铝层的转移性、热封层的摩擦系数等产生一定影响，千万不能对待干式复合熟化一样马虎应付。
1、 溶剂复合成品熟化较慢，无法满足快速固化，快速出货的要求，因此不建议使用低温度和快速熟化。由于无溶剂黏合剂分子量远远小于干式复合黏合剂，所以复合产品的固化反应需要相对更多的时间，一般来讲，保证40度72小时的熟化条件是必要的。并且在熟化过程中粘合剂依然会流动，所以,复合膜下机后最好能横向悬挂起来，也可用人工翻转,对熟化过程进行室温均匀性操作。由于目前大部分胶粘剂都是芳香族的，要有充足的时间和一定的温度才能让胶粘剂充分反应，否则胶粘剂中的异氰酸酯中的初级芳香胺没办法消减，芳香族聚氨酯胶粘剂中残留的单体在高温时会水解生成甲苯二胺（TDA），此物质为中等致癌物作用 ，危害食用者的健康，造成食品安全卫生不达标的风险，因此一般可控制在38~40℃范围熟化室熟化，室温偏差不小于2%，熟化72h以上。由于无溶剂胶液彻底交联时间长,无溶剂完全熟化需7~10天，国外也有无溶剂复合要求熟化15天的要求。因此必须严格按胶粘剂厂家要求条件进行固化，否则要承担非常大的食品安全卫生风险。
2、 固化条件对无溶剂复合膜的复合效果产生重要的影响，不同的固化条件（温度、湿度、通风、定置、时间等）会对不同复合结构产生不同的效果。
其中，固化温度的控制尤为重要！固化温度在一定程度上左右着胶水反应的动态和进程，但这个动态和进程也对复合膜的效果产生着不同的影响。
有的为缩短固化时间，调高了固化温度。殊不知，调高了固化温度，固然能在一定程度加快胶水反应速度，缩短固化时间，但也可能带来了一些负面影响，如复合膜摩擦系数变大或爽滑性不良、镀铝或油墨转移现象加剧、因复合材料收缩率不同造成复合膜卷曲等等。因此，不能千篇一律，应具体情况具体分析、具体举措，针对不同材料、不同结构和不同工况，调整固化条件，少走弯路，减少损失，提高质量。
3、印刷膜复合前要充分熟化相比较普通无溶剂复合的低温和常温熟化，耐高温蒸煮无溶剂复合要特别关注熟化工序的工艺设计和管理，对于熟化温度、时间设计要合理，保证熟化充分，熟化温度要在40℃以上，熟化时间延长在96h以上，熟化室的门不可经常去开闭，尽可能在复合膜放入后不开门，直到规定时间，一次性熟化充分再取出。根据操作经验，一个产品如果不能够一次性熟化充分，二次熟化的剥离力相比较一次熟化充分的剥离力要差很多，也容易分层和导致高温蒸煮分层。此外复合后的产品熟化工艺都会对产品质量产生影响。
B、生产车间环境卫生和温湿度控制
无溶剂复合生产车间对环境要求相对严格些，对空气中的湿度也有一定要求。无溶剂复合，受湿气影响大，如果环境湿度大，很容易造成分子量不足，影响耐热性能。分子量低，油墨中的胺和溶剂残留等对耐热性影响大。因为无溶剂复合速度快,如果空气中有灰尘、杂物、蚊虫都会影响设备的精度和成品的透明度。并且，无溶剂复合的胶粘剂是聚氨酯树脂类芳香族，其官能团是一个非常活泼的基团，容易和空气中的水产生反应，因此环境湿度一般控制在小于60%以下。若达60%应停止生产(特别是复合生产)以免产生不良因素。可在生产埸地加放排风扇和除湿机，加强室内空气流通。总之，在湿度超过60%时一定慎重使用，在气温偏低或湿度偏大时使用，一定要开启印刷和复合机的预热设备，烘干附于膜表面的小水珠，以利于印刷、复合生产的顺利进行。冷凝水一般在净化罩排风口或空调机排风口, 在冷热空气交汇的地方, 很容易使热空气上升所带来的水蒸气慢慢凝集, 到了一定程度就掉下来, 产生白色或浅黄色的拖尾痕迹, 严重影响膜的外观和使用。在此，要求生产车间要定时擦掉排风口以及一切可能产生冷凝水的部位，保证冷凝水不掉在薄膜表面。因此，在生产工艺上要考虑地域和温差的影响，还要考虑胶粘剂的耐气侯性，随时调整胶粘剂的配比，否则将造成胶水反应不完全等现象。
(来自:包装园地软包装)
