高溫蒸煮袋的復合工藝要點

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。鋁／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。實際上用戶使用包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，意味著客戶馬上要使用，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℃。