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      高溫蒸煮袋的復合工藝要點

      文章出處:常信包裝 人氣:發表時間:2018-11-07 16:52

      雙組份聚氮酯膠粘劑的主劑通常是端羥基的聚酯多元醇,固化劑是多元醇和異氰酸酯的加成物。固化劑一般是三元加成物,膠粘劑雙組份按比例混合后,主劑的-OH 與固化劑的-NCO 基進行擴鏈反應而生成網狀高分子結構,形成牢固的粘結層。

         膠粘劑主劑分子鏈中的芳香族二酸,如間苯二甲酸、對苯二甲酸等,能增加剛性和抗氧化能力,并由于空間位阻而提高了抗水解性能。蒸煮膠主劑中還引進了支鏈化的二醇,由于側鏈的存在妨礙了分子間的結合,對酯鍵起了空間保護作用,因而改善了抗熱、抗氧化及抗水解的性能,并具有較好的耐溶劑性。國內蒸煮膠還廣泛采用芳香族異氰酸酯固化劑,它的耐熱性、復合牢度的穩定性、內應力等與脂肪族異氰酸酯有差別,衛生性能方面也有爭議。

         早期的蒸煮膠固含量50%,一般要用90 線涂布輥。由于膠本身的粘度高,工作液濃度只能配成25%左右,4 克左右的干基涂布量對干燥系統的能力有較高要求。國內做蒸煮袋的涂布輥基本都是壓紋輥,除了新輥,涂布50%固含的蒸煮膠很少能真正超過4 克,蒸煮袋質量有隱患。/塑結構的蒸煮袋對透明性沒有要求,現在發展出各類透明蒸煮包裝袋,對蒸煮膠的流平性有較高的要求,市場上出現了固含60%以上的蒸煮膠。高固含蒸煮膠的粘度相對低一點,工作液濃度可提高至30%左右,要達到4 克以上的涂布量很容易。

         國標及行業標準對蒸煮袋性能的規定如下:

         國標對銷售合同中沒有具體約定剝離強度時才適用,多數用于質量糾紛,而大部分企業只能適應用戶的需求,所以對國標也不細究。實際上用戶使用裝袋的條件千變萬化,膠粘劑的各類性能即使是粘合劑生產廠大多數也不甚了了,例如我們經常測試復合膜蒸煮前后的剝離強度,但常溫下測定的數據不一定代表高溫蒸煮時復合膜的剝離強度,而包裝袋蒸煮至規定時間后保溫返壓時受力最大,能挺過這一關,以后的儲運過程對包裝袋的剝離強度要求卻不那么高了。膠粘劑的固化程度是影響復合膜剝離強度的因素之一,下面兩張圖比較固化劑配比量與剝離強度關系的兩種膠。

         從2#膠的剝離強度測試曲線可明顯看出,主劑與固化劑比例為10:2 時強度最高。當剝離強度不高時我們常會下意識地增加固化劑的量,其實每一種膠都有最佳配比,但是客戶用的醋酸乙酯質量有差異,各地氣候條件也不一致,無法定出統一的配比。

         聚氨酯膠粘劑復合膜都會隨存放時間延長而剝離強度下降,但不同的膠還是有很大的區別。再看1#膠曲線,配比10:1.6 時存放至第五天,剝離強度與2#膠一樣,隨著存放天數增加,1#膠強度下降幅度更大。一般至60 天后膠的剝離強度進1 穩定階段,剝離強度曲線與存放130天的差別不大,可以作為最終強度。1#及2#膠粘劑的復合強度評價:2#膠為5N/15mm,1#膠只有2.5N/15mm,雖然剛熟化完1#膠的強度比2#膠高。

         除了膠本身原因外,生產工藝對膠粘劑性能的影響非常大,最常見的是涂布量和干燥程度這對矛盾影響了剝離強度。所有的蒸煮膠供應商都強調蒸煮袋的涂布量一定要達到4 克以上,否則不能保證蒸煮后的強度,右上圖是典型的蒸煮膠涂布量與剝離強度關系曲線。

         4 克以上的涂布量,還要保證干燥徹底(復合后下機測量殘留小于5 毫克),一般的小設備是很難做到的。然而我們發現用這些小設備做蒸煮袋的大有人在。這些廠也從失敗中摸索出經驗──4 克以上的涂布量反而不如3 克左右的好。仔細考察后覺得不無道理,與其4 克以上涂膠量導致干燥不良(我們經常替客戶測成品袋的殘留,20 毫克~30 毫克的很多),還不如涂布量少一點,干燥狀態好一點,出問題的幾率倒減小了。

         當然要真正提高蒸煮袋的強度,還要在提高干燥系統的能力上下功夫。具體地說就是:進風系統減少循環風量,多進新鮮風;加大排風量,保持干燥箱負壓。設備制造商往往不給簡易復合機提供排風管道和室外排風機,而由使用者自行配套,由于缺乏專業知識造成排風量不夠。更有甚者,有些小復合機設計時片面強調節省能源以取悅于客戶,在整機進、排風量不夠的條件下還加大了循環風的使用,拋開安全性不說,雖然省了電但干燥系統的能力進一步下降。使用這類設備的客戶可以說從來就沒有生產過合格的產品,不是包裝袋有味就是開口性不好,時不時蒸煮后袋子脫層,膠粘劑換了一家又一家都解決不了問題。

         最后談談熟化。熟化過程的大致趨勢是:經基和異氰酸酯反應的百分率與熟化時間之間呈對數關系。換言之,熟化剛進行時反應很快,隨著時間延長膠粘劑中的羥基和異氰酸酯越來越少,反應速度減慢。

         那么反應至何種程度可以出熟化室呢?不可能也沒有必要熟化至100%反應完成,但是有些應急生產的蒸煮袋,意味著客戶上要使用,還是熟化至規定時間為好,別看包裝袋剝離強度相差不大,耐溫性和耐腐蝕性卻不一樣。這里講的規定時間是指連續熟化時間,不可斷斷續續熟化然后累加,因為有些地區經常停電。有些小廠只有一間熟化室,為了照顧其他產品,溫度只能偏低,從右下圖“反應程度隨熟化時間的變化”中可以看到,熟化溫度40℃要比50℃曲線相差起碼一天的效果。因此我們要求蒸煮復合膜熟化溫度達到55℃。 

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