無溶劑復合工藝顯著的優(yōu)勢有降低成本、高效節(jié)能、生產(chǎn)安全穩(wěn)定、提升產(chǎn)品質(zhì)量等，是一種值得大力倡導、極具實用價值的生產(chǎn)工藝。
然而，當前無溶劑復合工藝還沒有達到成熟階段，軟包裝企業(yè)在應用過程中仍然存在一些容易被忽視的技術(shù)風險，從而導致質(zhì)量問題的出現(xiàn)。為此，筆者總結(jié)了3個較為常見的無溶劑復合技術(shù)風險控制要點，并對其原因進行了分析，在此與行業(yè)人士分享。
要點一
無溶劑復合中增加A膠量的技術(shù)風險
無溶劑復合雙組分(A膠和B膠)膠黏劑混配比例一般是指A膠和B膠的重量比，而不是二者的體積比。雙組分膠黏劑的混配比例一般由膠黏劑生產(chǎn)廠家來確定，因為不同品牌、不同用途膠黏劑的配比一般也不同。雖然目前國內(nèi)無溶劑膠黏劑生產(chǎn)廠家有很多，但A膠和B膠重量比的選項并不多，比較常見的A∶B有100∶80、100∶75、100∶50、100∶45等。但在軟包裝企業(yè)實際的無溶劑復合生產(chǎn)中，雙組分膠黏劑的配比會出現(xiàn)失調(diào)的情況，這就會對軟包裝產(chǎn)品無溶劑復合質(zhì)量產(chǎn)生影響。
案例：復合結(jié)構(gòu)為OPP/VMPET/PE的軟包裝袋，經(jīng)過印刷、無溶劑復合工序后都沒有出現(xiàn)質(zhì)量問題，但在分切制袋后，其封邊卻出現(xiàn)了卷邊現(xiàn)象。
該結(jié)構(gòu)復合軟包裝袋采用的是某品牌低黏度無溶劑膠黏劑，實際復合生產(chǎn)中A、B膠的配比為100∶67(注意：根據(jù)上文所述，與之比較接近的正常配比為100∶75)。在分析故障原因時，筆者發(fā)現(xiàn)袋子卷邊的同時還伴隨內(nèi)層膠黏劑不干的現(xiàn)象。原本以為是復合膜熟化程度不完全所致，后延長熟化時間再進行分切制袋，袋子卷邊問題依然存在，且開口性也嚴重變差。
在干式復合工藝中存在“提高固化劑(-NCO組分)可以提高復合強度”的說法，行業(yè)人士很容易將這種思路也“復制”到無溶劑復合工藝中，從而導致了較嚴重的質(zhì)量事故。
事實上，在無溶劑復合工藝中，無論是-OH過量還是-NCO過量，都可能導致無溶劑膠黏劑不干的現(xiàn)象，只是-OH過量造成的是永久性不干，而-NCO過量造成的是短暫性不干，其還可以與空氣中的水分子發(fā)生反應而繼續(xù)固化。判斷二者的簡單方法是，將不干的復合層剝離開來，暴露放置在空氣中，如果24小時后膠層變干，則說明-NCO組分過量;依然有黏性，則說明-OH組分過量。
通過上述分析，再來判斷案例的原因，同時結(jié)合A、B膠的配比情況，不難發(fā)現(xiàn)袋子卷邊主要是由A膠(即-NCO)過量引起的，由于無溶劑復合膜卷較大，通常延長熟化時間效果并不明顯(在這里一定要與熟化溫度低的情況區(qū)別開來)，必須再引入能與-NCO反應的水分來參與交聯(lián)固化反應。
有人說，在熟化室內(nèi)放置幾桶水來控制熟化室的相對濕度，可達到引入與-NCO反應的水分的效果。但筆者認為，這樣做只對復合膜卷端面及表面的熟化有幫助，對復合膜卷中部的影響很小，因為在熟化環(huán)境中，空氣中的水分很難滲入復合膜卷中部，反而會使整體熟化效果出現(xiàn)偏差。
筆者認為比較行之有效的作法是，將復合膜卷在分切機上進行一次倒卷再進行熟化，同時增加車間環(huán)境的濕度(使用加濕器)，使得復合膜層間及表面吸附一部分水分，在熟化時這些水分會滲入到膠層與過量的-NCO發(fā)生交聯(lián)固化反應，從而使未干膠層進一步充分固化，進而有效解除軟包裝袋卷邊現(xiàn)象。
要點二
無溶劑復合中PE薄膜剝離強度衰減的風險控制
薄膜吹塑中會添加一定量的爽滑劑，以降低薄膜之間、薄膜與設備之間的摩擦力，使薄膜表面更為光滑，使得復合膜在生產(chǎn)過程以及包裝機上運行更為順暢。通常情況下，PE薄膜中會適度添加過量爽滑劑，這樣能在一定程度上解決無溶劑復合膜熟化后摩擦系數(shù)異常增大的現(xiàn)象，但這也會導致復合膜的剝離強度發(fā)生衰減，嚴重時，在熟化完成時就能檢測到復合膜剝離強度不達標，而大部分情況是在復合膜放置過程中或者軟包裝袋的流通過程中，才出現(xiàn)剝離強度的衰減。筆者在此分析兩個實際案例作為參考。
案例1：復合結(jié)構(gòu)為BOPA/PE光膜
主要參數(shù)：某品牌無溶劑膠黏劑，涂膠量為1.5g/m2，40℃溫度下熟化24小時。
該復合膜剝離強度的跟蹤檢測數(shù)據(jù)如下：
10月13日檢測：橫向剝離強度為15.37N/m。
11月4日檢測：橫向剝離強度為4.62N/m，
將復合層剝離開來后，PE薄膜表面有一層用手可擦拭掉的霧狀物質(zhì)，如圖1所示。
1月18日檢測：橫向剝離強度為4.69N/m，
與上次檢測數(shù)據(jù)接近，說明復合膜的剝離強度達到了穩(wěn)定值。
通常，軟包裝企業(yè)只對熟化后不久的復合膜剝離強度進行檢測，很少會跟蹤測試放置過程中的復合膜或流通過程中的軟包裝袋的剝離強度是否出現(xiàn)衰減，在此應該引起注意。
案例2：復合結(jié)構(gòu)為消光OPP/PET/抗靜電PE
主要參數(shù)：某品牌無溶劑膠黏劑，涂膠量為1.5g/m2，42℃溫度下熟化24小時。
同樣選擇了3個時間點進行剝離強度的跟蹤檢測，檢測結(jié)果為：縱向剝離強度分別為2.08N/15mm(PET膜發(fā)生斷裂)、1.82N/15mm、1.79N/15mm;橫向剝離強度分別為2.97N/15mm、2.75N/15mm、2.69N/15mm。
縱向剝離強度衰減嚴重，橫向剝離強度衰減不明顯，而且在最后一次檢測時同樣發(fā)現(xiàn)PE薄膜表面有一層可用手擦拭掉的白色物質(zhì)，用溶劑擦拭表明膠層在PE膜一側(cè)。
從以上2個案例可以看出，無溶劑膠黏劑在PE薄膜中的遷移會將爽滑劑帶出，這是導致復合膜剝離強度衰減的主要原因，筆者建議可以使用耐無溶劑膠黏劑遷移的爽滑劑添加配方，這樣既可以解決PE薄膜在無溶劑復合中的摩擦系數(shù)變化問題，也可以解決剝離強度的衰減問題。
要點三
注意鑒別無溶劑 膠黏劑的氣味特征
曾有人問筆者：“結(jié)構(gòu)OPP/VMPET/PE的復合膜，采用無溶劑復合后有殘留氣味，而采用干式復合卻沒有，請問是什么原因?”
引起軟包裝袋產(chǎn)生異味的因素較多，如殘留溶劑、油墨樹脂、薄膜原料樹脂、膠黏劑等，盡管無溶劑復合不存在溶劑殘留的工藝風險，但無溶劑膠黏劑中樹脂及配方具有一定的氣味特征，有些在復合固化后，甚至還有些在包裝內(nèi)容物后仍存在一定影響。對于軟包裝企業(yè)來說，一定要注意鑒別無溶劑復合后復合膜是否有異味，防患于未然。
關(guān)于復合膜異味的檢測方法，GB/T 10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋 干法復合、擠出復合》標準有相關(guān)規(guī)定。
(1)在GB/T 10004-2008標準中規(guī)定了包裝感官指標檢測方法：打開包裝箱及內(nèi)襯的包裝膜，即時聞是否有異嗅。
(2)GB/T 10004-2008的6.6.16.2規(guī)定，取10cm×10cm的薄膜一張，裁成條狀，放入盛有150ml蒸餾水的器皿中，蓋上蓋子密封，放入60℃的烘箱或水浴中，30min后取出，打開蓋子，聞水蒸氣的氣味，判斷是否有異味。
(3)方法2實際較少使用，通常都是取一定面積的復合膜，剪碎封裝入500ml的玻璃瓶，在60～80℃溫度下烘烤30min，感官檢測是否有異味。也可以將包裝袋封入空氣或?qū)嶋H內(nèi)容物后，在50～60℃溫度下旋轉(zhuǎn)數(shù)小時，撕開包裝，感官檢測是否有異味。
復合膜的異味主要來源于無溶劑膠黏劑，所以一般無溶劑膠黏劑的氣味特征，可用如下方法鑒別。
(1)取一定量的不同品牌A膠和B膠，進行感官檢測對比。
(2)相同結(jié)構(gòu)原材料的復合膜，用不同無溶劑膠黏劑復合后，取樣按復合膜異味判斷方法2進行鑒別。
(3)將按說明書比例混配好的無溶劑膠黏劑加入玻璃瓶中(瓶底墊張塑料單片膜，膠黏劑固化后方便取出)，于40～50℃交聯(lián)反應24～48小時后，鑒別其氣味特征。該方法比較貼合實際應用，其包括樹脂本身的氣味特征、未反應完全的低分子量成分可能產(chǎn)生的氣味特征，交聯(lián)固化時可能存在的副反應產(chǎn)物的氣味特征。
