无溶剂复合工艺试验及质量控制

左光申

无溶剂复合主要工艺流程

（1）放卷：在一定张力控制下，将待复合基材（料卷）平稳地展开，以便进行涂胶和复合等操作。两层复合基材中，被涂胶的基材称为主基材，另一基材则称为副基材，相应的放卷操作分别称为主放卷和副放卷。

（2）上胶：一定温度下，将双组分胶黏剂按照一定比例（通常为重量比）进行均匀混合，再输送到无溶剂复合机的储胶部位，或将单组分胶黏剂直接输送到无溶剂复合机的储胶部位。

（3）涂布：按照复合结构和具体使用要求，将混合好的无溶剂胶黏剂适量地涂覆在基材上。

（4）复合：在适当均匀的压力下，将已涂胶的基材与另一基材进行黏合。

（5）收卷：将黏合的复合膜在适当的张力和收卷压力下进行卷取。

（6）固化：将复合卷材放置在一定温度的环境中，使无溶剂胶黏剂充分反应，从而得到期望的复合强度。

固化是无溶剂复合的一个重要工序，该过程通常需要在特定的温度和持续较长时间的条件下才能基本完成。通常情况下，双组分胶黏剂常见的固化温度为35～45℃，常见的固化时间为24～48小时，视胶黏剂类型、复合结构和使用场合不同而异，通常后加工工序为分切或再次复合时，固化时间可以较短，而后加工工序为制袋时则固化时间较长。

无溶剂复合工艺试验

当初次使用无溶剂复合工艺时，或无溶剂复合生产过程中所使用的复合基材、油墨、胶黏剂及包装成品使用条件等任一因素发生变更时，都应进行无溶剂复合工艺试验。

1.目的和内容

无溶剂复合工艺试验的目的是检验无溶剂复合工艺的适用性，确认复合基材、油墨和胶黏剂等因素的符合性，确定复合产品的外观质量和使用性能，并探讨最佳的无溶剂复合工艺方案或标准。简单地说，无溶剂复合工艺试验要解决3个问题，即能否复合？复合后产品能否合格？如何确定批量生产的工艺条件？

无溶剂复合工艺试验通常包含以下几方面内容：印刷油墨与无溶剂胶黏剂的相容性检测；复合产品外观质量检测；复合产品表面摩擦系数检测；镀铝转移检测；其他使用性能检测；涂胶量、混配比、设备参数、固化温度、固化时间等生产工艺参数的确定。

2.试验用设备及特点

无溶剂复合工艺试验设备是一种为试验研究而设计的专用无溶剂复合机，我公司为国内外多家著名胶黏剂和油墨生产商提供的SLE400型复合机（如图1所示）就是一款典型的无溶剂复合工艺试验设备，该设备的特点如下。

（1）功能齐全，可进行普通薄膜、纸张和铝箔的复合。

（2）幅宽最大可达400mm，速度最高可达450～500米/分钟。

（3）精度较高，全部采用数字式控制，便于进行各种精确测量和试验。

3.工艺试验原则

（1）坚持“先试后用”原则。与干式或湿式等复合工艺相比，无溶剂复合存在初黏力低、复合效果要在几小时后才可显现等不足之处，这些不足对于初次采用无溶剂复合工艺的许多软包装企业来说是一个不小的障碍。因此，对于任何新的复合结构和新的使用场合，都应严格执行“工艺试验→小批量生产→批量生产”的流程。

（2）坚持“全覆盖”原则。无溶剂复合工艺试验应涵盖复合、固化、分切制袋、包装使用的全过程，探索剥离强度、胶黏剂/油墨/材料的相容性、热封制袋、表面摩擦系数变化等全套指标的确定，并做好相关试验记录，为批量生产提供工艺规范和检验标准。

无溶剂复合影响因素

无溶剂复合体系是由无溶剂复合机、复合基材、无溶剂胶黏剂、操作人员、生产环境以及工艺方法等多项因素构成的有机整体，无溶剂复合的质量、效率和成本是由整个体系而不是其中单一因素决定的。下面，笔者主要谈谈设备、耗材对无溶剂复合的影响。

1.无溶剂复合机

无溶剂复合机是无溶剂复合的工艺平台和关键手段，其对无溶剂复合的影响主要体现在如下几方面。

（1）复合基材的适用范围。

（2）张力范围和张力精度。

（3）涂胶量大小及涂胶量精度。

（4）无溶剂复合的速度、设备有效利用率及运行平稳性。

（5）收卷整齐度和松紧度。

（6）无溶剂复合设备长期运行的精度和可靠性。

（7）生产管理水平。

2.复合基材

（1）通常情况下，不同类型复合基材的最高复合速度相差较大。比如，BOPP、PET、CPP等复合基材的复合速度通常都很高（350～500米/分钟），而N Y、V M C P P、VMPET、PE等复合基材的复合速度稍低（200～300米/分钟），纸张、铝箔等复合基材的复合速度一般更低（150～200米/分钟）。

（2）同类型复合基材不同的厚度和厚薄均匀性都会对无溶剂复合造成直接影响。一般情况下，如果复合基材太厚或太薄，其复合速度或质量可能会下降；复合基材的厚薄均匀性越差，其复合速度或质量也越低。

（3）复合基材的宽度对无溶剂复合也存在一定影响。比如，一台特定的无溶剂复合机的导辊宽度是确定的，如果复合膜宽度过大就容易起皱，而宽度过小则容易发生拉伸变形，总之这两种情况都难以获得理想的复合效果。

（4）印刷工艺对无溶剂复合的影响更为复杂，主要包括涂胶量大小、油墨与胶黏剂的相容性、复合牢度高低等方面。一般情况下，印刷图文越简单，涂胶量就较小，复合速度也越高。有些油墨使用的是特定溶剂，或印刷薄膜的溶剂残留量过高，容易导致油墨与胶黏剂发生反应，从而无法进行正常的复合，即使能够勉强进行复合，也无法获得预期的外观质量和复合牢度。

（5）镀铝膜质量在很大程度上影响着无溶剂复合的效果和速度。相比干式复合，无溶剂复合更容易控制镀铝转移，但当镀铝膜的质量不好或固化等工艺条件控制得不适当时，镀铝转移现象则可能会更加严重，最终便不能获得合格的无溶剂复合膜。endprint

3.无溶剂胶黏剂

无溶剂胶黏剂对复合的影响主要体现在以下几方面：复合基材的幅宽和复合膜的用途；初黏力和最高复合强度；无溶剂胶黏剂工作温度和黏度；混配比和涂胶量；固化温度和固化时间；复合膜的透明性、挺度、表面摩擦系数、热封强度、耐介质性、耐侯性和耐蒸煮性等。

无溶剂复合质量指标要求

复合膜的复合强度、透明性、表面摩擦系数、热封强度、耐介质性、耐候性和耐蒸煮性等定量指标和定性指标，共同构成了一个整体，称为质量指标体系，是衡量无溶剂复合质量的重要项目。

1.复合强度

复合强度是指复合基材层与层之间的结合力度或黏结力度，通常用剥离强度来表征。剥离强度，即对复合膜进行单位宽度剥离时所需要的最大作用力。剥离强度多采用T型剥离方式进行检测，剥离角度为90°或180°，可使用专用试验机进行测试。

无溶剂胶黏剂复合强度从无溶剂胶黏剂混合之时便开始发生变化，从混胶开始到达最大强度，再缓慢衰减，大致要经历开口、快速固化、缓慢固化、稳定和缓慢衰减等几个阶段。一般情况下，不同品牌的无溶剂胶黏剂复合强度的变化也不同，通常在72小时内可达到最大强度的70%～80%，需7～15天达到最大强度。

2.透明性

复合膜透明性的测试指标主要包括透光率和雾度。透过复合膜的光通量与入射光通量之比（以百分数表示）称透光率，其表征可见性；透过复合膜而偏离入射光方向的散射光通量与透过复合膜的光通量之比（以百分数表示）称为雾度，其表征清晰度。

3.热封强度

热封强度是表征复合膜封口性能的重要指标。热封强度表明了复合膜封口所能承受内容物的重量。热封强度是热封样条在热封强度检测时的最大值，通常情况下，使用热封强度试验仪来检测。

大部分行业人士可能会这么认为：复合强度越高，无溶剂复合产品的质量越高。其实这种说法并非绝对正确，有些剥离强度合格的复合产品，其热封强度往往不合格；而有些剥离强度不合格的复合产品，其热封强度却很高。针对这种现象较为常见的解释是：复合剥离和热封分离需要克服的是两种不同的混合力，前者是交联聚合物的化学键，后者是高分子间的范德华力。所以，二者之间的关系并不是正比关系，应具体情况具体对待。

4.表面摩擦系数

表面摩擦系数是指复合膜两个表面之间的摩擦力和作用在其中一个表面上的垂直力之比。表面摩擦系数与表面粗糙度有关，而与接触面积的大小无关。复合膜的表面摩擦系数影响其后加工和使用性能，如表面摩擦系数太大，包装袋开口性不好，影响正常装填作业；表面摩擦系数太小，在制袋过程中可能无法实现正常输送。影响复合膜表面摩擦系数的因素主要有：复合基材的类型、固化温度、涂胶量、收卷张力和压力、胶黏剂类型等。

无溶剂复合注意事项

1.固化

无溶剂复合的固化过程主要在固化室完成，注意事项如下。

（1）室内温度可自动控制。固化室应采用全自动温度控制，内部热风循环均匀，且具有固化时间可设定和自动停止加热等功能。

（2）室内空间足够大，且料卷进出方便。通常情况下，无溶剂复合产能较高、料卷直径和重量较大、固化时间较长，因此要求固化室的空间尽量大一些，进出料采用轨道和辅助装卸工具。

（3）无溶剂复合膜应有独立的固化室，避免与干式复合膜共用一个固化室。主要原因有两方面，一是无溶剂复合的固化温度通常比干式复合低，如果固化温度偏高，就可能因复合质量不良而增加无溶剂复合的废品率，如摩擦系数增加、镀铝转移情况严重、复合膜柔软性降低等；二是如果将无溶剂复合膜与干式复合膜混合放置，容易导致复合卷料相互污染。对于同时使用无溶剂复合和干式复合工艺的软包装企业而言，对此应尤为重视。

2.清洁

与传统干式复合相比，无溶剂复合质量控制因素相对较少，因为无溶剂复合不存在干燥温度、冷却温度、回风比例、溶剂残留等参数的考量。但其也有侧重点，以清洁最为突出。

无溶剂复合的清洁主要集中在涂胶单元和混胶机两个部位。如果不对胶辊进行彻底清洁，可能会影响传胶甚至会对胶辊造成破坏；如果不对混胶机进行彻底清洁，则可能导致输胶不正常或者混胶不均匀等严重后果。

3.三层无溶剂复合

与两层无溶剂复合相比，三层无溶剂复合相对较难，过去能成功使用的软包装企业极少，但近两年来，国内在这方面取得了成功应用。就目前的技术水平而言，三层无溶剂复合时应注意以下几个方面。

（1）对复合基材有更严格的要求。

（2）最好选择专用胶黏剂。

（3）对一些复合结构的复合牢度仍然不够稳定，对此，必须严格按要求执行无溶剂复合工艺试验和工艺控制。

4.纸塑无溶剂复合

纸张表面一般比较粗糙，需要的涂胶量较大，使用黏度较高的胶黏剂更为合适。单组分胶黏剂的早期成本比双组分胶黏剂更具优势，所以纸塑无溶剂复合通常选用单组分胶黏剂。但不容忽视的是，使用单组分胶黏剂进行纸塑无溶剂复合时，也存在一定局限。

（1）通常情况下，无溶剂复合工作温度较高（70～90℃），因此生产准备时间较长，能耗较高。

（2）由于单组分胶黏剂的工作黏度较大，胶雾抽排工作较困难。

（3）长时间运行后，胶液飞溅到无溶剂复合设备或周围地面上，固化之后，清除起来非常困难。因此，使用单组分胶黏剂的工作环境通常要比双组分胶黏剂差。

近年来，双组分胶黏剂的研发技术得以提高，其在纸塑无溶剂复合中的应用越来越多，尤其适合表面光滑度较高的纸张，双组分胶黏剂为更佳选择。endprint