干式复合膜的生产工艺及性

干式复合膜的生产工艺及性由于单种塑料薄膜总是存在着树脂带来的固有优点也有它存在的一定的缺点，虽然从合成树脂来讲，可以通过物理的共混方法，既两种或两种以上的高聚物利用其本身具备的或者外面添加的相容剂可以混合在一起产生一种新的改善了某些性能的高聚物合成材料，填充、增强方法以及化学的共聚法、交联方法来得到改性，但是还远远不能满足越来越多种的商品对包装愈来愈广泛而高度的性能要求。因此开辟了多层次塑料薄膜及塑料同纸、金属箔等的复合材料的生产，来互相取长补短，更好地满足包装业的需要。干式复合是使用一种胶粘剂经在基材上涂布后，先进行干燥，挥发去溶剂，提高了胶的初粘力和粘结力后再同另一种基材进行压贴复合。而湿式复合则相反，先涂胶压贴后，有大量的胶粘剂溶剂被压贴复合在复合膜上，塑料薄膜无法使这些溶剂在干燥固化时使其挥发出去，也不能被塑料薄膜吸收，因而湿式复合不适宜于塑料薄膜之间的层压贴合用。湿式复合只适宜于多孔性材质的复合，如纸、木材、三合板等或者多孔性泡沫塑料的层合。因为这些孔隙散发出来或者被吸收。湿式复合用的胶一般为丙烯酸乳胶、EVA乳胶、酚醛树脂胶以及其他有机溶剂胶。基材是纸、织物、无纺布、玻璃纸、铝箔等。湿式复合用胶还可以使用淀粉胶。铝箔和纸的湿式复合流程如下：铝箔放卷→涂布胶粘剂→同纸压贴→铝箔另一表面涂布滑爽剂或上光剂→烘道干燥固化→收卷。这种方法复合的复合材料，可用于香烟、巧克力等包装，还可用于糖果，医药品、烤糕点包装，但是层间粘结力的耐水性、耐热性、耐化学药品性等较差，在高温高湿下，这些具有亲水性的胶粘剂会发生脱层、铝箔受腐蚀等问题。干式复合法同其他复合工艺相比较具有以下优点：(1)可供选择的基材面宽广，可以是塑料同塑料，也可以是塑料同纸，塑料同金属及织物、无纺布等的复合，甚至没有塑料，纸同金属也可复合；(2)复合的牢度比较高，层间剥离力可达1000g/25mm宽以上，可以生产高档的包装制品，如高温蒸煮袋等；(3)各层的厚度可以自由选择，精确控制；(4)可以表面印刷，也可以反面印刷；(5)生产速度快，一般操作速度在150-180m/min，最快可达200m/min以上。干式复合的缺点是：(1)复合需要用到胶粘剂，有残留溶剂的毒性问题，因此，干式复合的包材，尤其是使用双组分聚氨酯胶固化的干复包材不能用于北美和欧洲市场上，而只能在东南亚、非洲等地销售。我国和日本一样，符合国家标准的干复产品可用于食品及药品包装，这个卫生标准是残留有毒成分总量≤15mg/㎡；(2)由于使用大量溶剂胶粘剂为复合胶，因为有有机溶剂挥发的环境污染及易燃易爆问题；(3)干式复合薄膜因为用胶量大，成本高，价格比较贵。干式复合的面膜材料，大部分是具有良好抗张强度已经印刷了的BOPP、BOPET、BOPA6，而作为热封层的内层材料是LDPE、MDPE、HDPE、EVA及CPP薄膜。生产的工艺流程是：面膜放卷→凹眼辊涂胶→干燥烘道干燥→复合辊压贴层合→郑取，热化分切制袋。一、干式复合用基材薄膜干式复合用基材薄膜必须符合以下要求：(1)基材膜表面应光滑平整，有良好的光泽性、透明性，无过多的黑黄点、僵块，无孔洞，无皱褶。(2)基材膜平均厚度误差应在10%以内，计算方法是在整个/m的宽度上每隔20cm作一个测量点，测出其最大厚度及最小厚度，然后以下式计算之：平均厚度误差＝(最大厚度－最小厚度)÷(最大厚度＋最小厚度)×100%式8-1由于现在使用进口的高档次设备来生产双向拉伸薄膜，生产中使用了走查式β射线测厚仪来测量厚度并自动反馈到厚度控制器来升高或降低厚度调节的热膨胀螺丝，因而双向拉伸膜的平均厚度误差可在2%以内。内封层膜大多为国产机器用吹胀法生产，少数用T型口模流涎法生产，按情况不同厚度的平均误差就相差较大，因而要有统一的起码标准来判断其好坏。10%是起码要求，是指1m宽度，如果薄膜门幅不足1m，则乘上一个系数，如0.8m，则为8%。(3)薄膜厚度的平均误差的分布应均匀，如果分布不均，3000或4000m的长度卷在一个卷筒上，在卷筒表面就会出现凸筋，凸筋处为厚度太大的地方。利用旋转模头就可以把机械口模上的厚度平均误差均匀地分布到整个吹胀薄膜膜泡的圆周上，不会出现凸筋。应当清楚的是，旋转模头不会消除薄膜厚度的误差，而只会把这个误差均匀地分布在整个宽度上。(4)复合基材膜表面张力必须在40dyn/cm以上。各种塑料薄膜的表面张力如下：PTFE21.5dyn/cm,PE35.6dyn/cmPVC44.0dyn/cmPVDC45.8dyn/cmPMMA43.2dyn/cmPS40.6dyn/cmPVA37dyn/cmPET43.8dyn/cmPP29.8dyn/cm;POM44.6dyn/cmNylon6646.5dyn/cmPC40dyn/cm有些材料的表面张力已经达到或超过40dyn/cm，则可以不需电晕处理就能用于干式复合。为了进一步提高薄膜同胶粘剂的粘结力，这种薄膜也进行电晕处理，可进一步提高复合强度。因为电晕处理还可去除薄膜表面吸附的灰尘，水分及其他油垢，使表面有良好粗糙度，可进一步提高复合牢度。制膜过程中添加在塑料粒子中的滑爽剂在成膜过程中，可能会迁移到表面来，利用电晕处理也可消除，以提高胶的粘结力。电晕处理的好坏可以用标准配制的湿润试剂用脱脂棉花浸蘸后擦拭薄膜表面而得知。如果配制的试剂能均匀地分布在薄膜上，就说明此薄膜已达到了该试剂的标号达因数，如果在薄膜上呈水珠分布，则表面张力达不到试剂标号的达因数。(5)复合膜在烘道在60-90℃的干燥温度下收缩量不大于1%。(6)在复合张力、放收卷张力下，复合基材膜的拉伸伸长率应小于1%。二、干式复合用胶粘剂干式复合用胶粘剂相当广泛，可以根据商品对包装的具体要求而有所选择。除了使用最为广泛，粘结力强的双组分聚氨酯胶外，各种树脂溶剂胶、水溶性胶、乳胶均可应用。有的厂家使用价格全家的氯丁胶来复合食品轻包装膜，效果可以。南方已有厂家用丙烯酸溶剂胶或乳胶在进行复合，复合牢度也可达500g/25mm宽以上，基本上能满足一般食品包装。聚氨酯胶的特点是适用的基材面相当广泛，对各种复合用基材，如铝箔、VMAL薄膜、塑料薄膜及织物、无纺布、纸，均有良好的粘结力，粘结强度高，复合后不易撕剥。由于聚氨酯使用了二异氰酸酯同主剂进行了交联固化反应而固化，固化后的胶膜是一种不熔不溶的立体网状结构，因而这种胶的耐水性、耐溶剂性、耐腐蚀性、耐热热好。由于环境保护方面的压力，在美国中低固含量的溶剂型胶粘剂、涂料都早已禁止在市场上销售和使用，胶粘剂向低公害无公害方向发展，主要是发展高固含量胶粘剂。由于固含量高，胶的粘度大，涂布发生困难，降低聚合物的分子量，可以在高固含量下达到较低的粘度，但是相对分子质量降低，胶的粘结强度也随之降低，这中间有互相矛盾的性能在内。如何开发出高固含量下有低的粘度并且有良好粘结强度和粘结力的双组分聚氨酯胶是当前聚氨酯胶粘剂厂的迫切任务。由此还应开发生产无溶剂聚氨酯胶粘剂，UV固化胶等无环境污染的复合胶。在目前使用的聚氨脂胶粘剂中，有二液型和一液型之别，二液型胶虽然调配时麻烦了点，但是胶的适用期，即存放时间长，只要密封好，不发生漏泄问题，在室温下阴凉处放置两年是没有问题的。某个厂曾经进过一批双组分聚氨酯胶，但不知怎样使用，被存放在仓库内将近3年，而这3年中全部使用氯丁胶进行干式复合，后来想生产真空袋包装肉食品，氯丁胶不能满足要求了，才想到了使用这批胶，开盖后使用效果仍很好，说明双组分存放期是长的。单组分聚氨酯胶则放置时间短，而且涂胶后，固化缓慢，熟化时间长，它要靠空气中的湿度来固化，所以固化慢，固化不充分，强度低，牢度差，不适宜用于高温蒸煮及其他要求复合牢度高的场合。双组分聚氨酯胶的生产方法：(1)端羟基聚酯的生产方法1摩尔的己二酸和1.24摩尔的一缩二乙二醇加入三口瓶中（同时加入几粒沸石）升温到140℃，己二酸熔化，开始搅拌，在140-160℃恒温2小时，开始排缩合水，然后缓缓充入N2气或CO2气体，逐步升温到220℃，用1-2h排出水，在220-230℃下恒温3-6h，接上真空系统，依次控制真空度为200,400,600,700mmHg各半小时，然后在余压为5mmHg下维持抽真空2-4h即可。所得树脂分子量为1000左右，可用醋酸乙酯或苯惰性溶剂稀释到出厂浓度。(2)异氰酸酯的生产方法第一步，将三羟甲基丙烷、环己酮和纯苯投入反应釜搅拌，升温80℃，停止搅拌，继续升温到140℃，带出苯水混合物，补加损失的环己酮量后，即得三羟甲基丙烷环己酮溶液，降温备用。第二步，将TDI和二甲苯全部投入反应釜中，再加入9/10量的醋酸丁酯搅拌，升温40℃，在此温度下徐徐加入三羟甲基烷环己酮溶液，加料温度维持在40-50℃，全部加完后，加入1/10量的醛酸丁酯，升温到75℃，在75℃±2℃下保温2h，取样分析NCO为8-9.5%，不挥发分为50±2%为止，过滤后包装，配方重量是：三羟甲基丙烷44.67kg(1摩尔)，甲苯二异氰酸酯(TDI)98%，189.02kg(3.2摩尔)，环己酮25.40kg，醋酸丁酯一级工业品108.7kg，二甲苯（用CaCl2干燥了的）96kg，循环用苯，工业级15kg。三、凹眼涂布双组分聚氨酯胶采用凹眼涂布辊来进行涂布，其特点是涂布量均匀，涂布量容易调控，比较准确，可以保证满足复合的需求。复合双组分聚氨酯的标准涂布量如表8-2所示。表8-2各种复合膜的标准涂布量分类薄膜结构和用途标准涂布量,g/㎡(干)一般用途白膜和平滑的薄膜1.5-2.5纸以及平滑性差的薄膜;多色调及油墨涂布多的薄膜;聚合物涂布了的薄膜2.5-3.5包装含水分的内容物3.5-4.0蒸馏用途低温蒸馏袋(100℃以下)3.0-3.5透明蒸煮袋3.5-4.0有铝箔结构的高温蒸煮袋和铝箔容器4.0-5.0使用凹眼辊涂布时的涂布量可用下式计算：CW＝1/4～1/6×Nv×h式8-2式中：CW-涂胶量，g/㎡(干固量)。1/4～1/6-转移常数，胶从凹眼中转移到基材膜上去的量，这个转移常数同胶的粘度有很大关系，粘度太大和太小都不利于胶的正常转移，太粘不易转移，而太稀则容易流淌，使上胶不均匀，易产生纵向或横向流水纹。Nv-胶的固含量，%重量，可以根据3#Zahn杯测量胶的秒数，再由胶的特性图中找到胶的固含量，胶的特性如图8-1所示。由于曲线同聚氨酯胶的相对分子质量大小有关系，而每批胶的相对分子质量是不大相同的，所以不能有一个图形，应当是每批胶有一份粘度-固含量图，由生产厂家提供给用户，以备用户查找。一般讲来粘度3#Zahn在15-30秒是适宜于干式复合涂布的粘度，这时的固含量大致在20-35%左右。3#Zahn是一个不锈钢桶，底有一标准开孔，测量时，浸入胶提出开始计秒，直到全部流完的秒数。h-凹眼辊的凹眼深度，μm。涂布辊的凹眼深度，可以查找表8-3得知。凹眼辊涂布用的刮胶刀安装的角度很重要，应当在刮胶刀同凹眼辊接触点的切线之间成30°-60°的角度，较佳是45°，低于30°，胶不能刮清，而大于60°则刮刀和凹眼辊均磨损严重。凹眼辊在涂胶工作完成后，应使用醋酸乙酯清洗干净，凹眼中的胶使用弱碱浸泡，胀开后用铜丝刷清除。经过一定时间（大约2年左右）后，应更换凹眼辊。一般购买设备时应订购两根不同网线的凹眼辊，如100和70线/英寸，这样可以涂布不同涂布量的时候使用，当生产涂胶量大的高温蒸煮袋时，可使用70线/英寸的网纹辊，而一般涂胶量时，使用110线/英寸的网纹辊。刮刀如有缺损可以在800目以上的油石上研磨后再用，不必把厚的衬刀也拆下，只需把整个刮刀连同刮刀架一起拆下，夹持后来回研磨，小心刀子伤害手指。双组分聚氨酯胶的配比计算如下：稀释溶剂量＝(主剂量×固含量＋固化剂量×固含量)/粘结剂固含量－(主剂量＋固化剂量)例如，将AD-502/CAT-10稀释成固含量25%的粘结剂时，配比固含量,%固体重量AD502100g5050gCAT-107g75;5.25gx＝(100×0.5＋7×0.75)/0.25－(100＋7)＝114g则稀释剂醋酸乙酯用量为114g