蒸煮袋用（yòng）複合薄膜工藝（yì）分析及檢測重（chóng）點

　　隨著（zhe）產品物（wù）類的極大（dà）豐富，塑料包裝業（yè）日益（yì）興盛，不同種類的塑料薄膜在物理化學性能方（fāng）麵各具優勢。在滿（mǎn）足當（dāng）前多（duō）樣化的產品包裝（zhuāng）需求（qiú）層麵，往往通過（guò）複合疊加的方式把性能迥異的兩種或多種塑料薄膜組合在一起，以克服單材料性能缺陷，發揮集合優（yōu）勢，獲得更（gèng）為全（quán）麵的包裝效果，複合薄膜應運而生。

幹式複合（hé）工藝與無溶劑複合工藝的區別

　　幹式複合工藝（yì）是當前複合薄膜生產工藝（yì）中應用最廣的一種，它是指用幹式複合設備，在一種薄膜基材（cái）的表麵均勻塗布溶劑型（xíng）膠（jiāo）黏劑，通過烘幹（gàn）將膠層中的溶劑全部揮發，熔化狀態（tài）下的膠黏劑在（zài）熱（rè）壓輥的壓力下將基材（cái）與另一種（zhǒng）薄（báo）膜粘合（hé）在一起（qǐ），經冷卻、熟化（huà）處理後製得複合（hé）薄膜。這種工（gōng）藝是在膠黏劑“幹”的狀態下進行薄膜複合，對兩種基材的透（tòu）過性沒有要求，因此適應性非常好，且操作方便、成本低廉，經過50年的應用沉澱，成為現（xiàn）代主流薄膜複合（hé）工藝。

　　隨著該工藝的廣泛（fàn）應用，一些問題逐（zhú）漸暴（bào）露（lù）出來（lái），尤（yóu）其是複合薄膜（mó）的溶劑殘（cán）留問題，表現在采用該工藝（yì）製得的複合薄膜包裝帶（dài）有餘熱的食品時，冷卻後食品經常出現異味。溶劑殘留主（zhǔ）要來源於溶劑型粘合（hé）劑和溶劑（jì）型油墨的溶劑，主要是乙酸乙酯、甲（jiǎ）苯、二甲苯等（děng）。理論上，這些溶（róng）劑應於幹式複（fù）合的烘幹環節中全部揮發，倘若沒（méi）有設置合（hé）適的烘幹溫度（dù）、複合速度等參數，就會存（cún）在不同程度的（de）溶劑殘留，不僅影響複合包裝的衛生性（xìng）能，也會使薄膜的複（fù）合（hé）牢度、表觀質量有所降低。

　　“溶劑殘留（liú）”的影響以及降（jiàng）低生產成本的呼聲，推動了（le）一（yī）種新的複（fù）合薄膜生產工藝的發展——無溶劑複合，這（zhè）是一種利用（yòng）無溶劑（jì）粘合劑將兩（liǎng）種基材粘合（hé）的工藝，因“無溶劑”的特點，兩基材粘合後無需烘幹處理（lǐ），也（yě）正因為這一與幹式複合（hé）工藝的“微小差異（yì）”，使之呈現出一係列獨特的優勢，如節約（yuē）資源、能源和成（chéng）本，安全衛生性（xìng）好等等（děng）。

蒸煮袋用複合薄膜（mó）的製備工藝現狀

　　幹式複（fù）合工藝的曆史悠久，在複合薄膜生產的地位不言而喻。而（ér）無溶劑複合（hé）是近些年的新興（xìng）工藝，在國際上僅有30多年（nián）的發展曆程，雖（suī）然進入中國的時間（jiān）較短，但其“無溶劑（jì）膠黏（nián）劑的環保性”和“無需烘道幹燥的節能性”的明顯優勢（shì）吸引（yǐn）了包裝行業的熱（rè）切關注。除此之外，幹式複合的成本壓力較重，幾乎沒有下降的空間，而無溶劑複合在塗膠量、無溶劑、無烘幹等方麵的成本（běn）優勢以及部分外國訂單（dān）對該種工藝的指定性，促成了部（bù）分包裝企業的率先實踐。然而，縱觀無溶劑複合在中國的應用，呈現了一種緩慢發展、觀望多於實（shí）踐的態勢，這是由於多數包裝企業認為無溶劑複合設備生產效率高，適合（hé）批量活件生產，同時也意味（wèi）著高損耗的潛在風險，因此包裝企業多止步觀望（wàng）。

　　聚焦蒸（zhēng）煮袋用複合薄膜的生產領域，當（dāng）前仍是幹式複合工藝占主導地位，而無溶劑（jì）複合則表（biǎo）現了一種以膠黏劑的技術進步為重點推動力量的漸（jiàn）進式發展。應用於蒸煮袋用複合薄膜的膠黏劑，至少需具備下述兩種基本性（xìng）能：（1）耐熱耐寒性。蒸煮袋的熱封袋口、蒸煮殺菌都需（xū）要在80℃~350℃的高溫下操作，這不僅要求薄膜基材具有良好的耐熱性，所用膠黏（nián）劑也需要經（jīng）受高溫的考驗，否則蒸煮後複合膜將（jiāng）會出現分層剝離的現（xiàn）象（xiàng）。除了高溫的考驗，低溫儲藏和冷凍也會導致膠黏劑發（fā）脆、分層、剝離、脫（tuō）膠，因此蒸（zhēng）煮袋用複合薄膜的膠黏劑應同時具備良好的耐熱耐寒性。（2）優異的粘結性。蒸煮袋所用複合（hé）薄膜一般由多種性質的薄膜經膠黏劑複合而（ér）成，其表麵粘性各不相同，為了使複合薄膜獲得穩定的複合（hé）牢度，膠（jiāo）黏劑應對所複合材料（liào）表現出良好的粘結性。

　　在（zài）幹式複合工藝中，當前以（yǐ）雙（shuāng）組（zǔ）分聚氨酯膠黏劑性能最佳，它是由主劑和固化劑兩組分構成，使用時二者混合，並通過溶劑稀釋到一定濃度後施膠塗布。這（zhè）類膠黏劑具有很高的內聚力，膠膜強韌柔軟、具有很好的耐熱性、耐寒性和抗介質侵蝕性，是應用於蒸（zhēng）煮袋用複（fù）合薄膜生產的（de）理想膠黏劑，現專用於蒸煮食品的耐121℃、128℃和135℃複合膜用聚氨酯膠黏劑已經發展成熟，投入使用多年，這在一定程度上促進了幹式複合工藝在蒸煮袋用複合薄（báo）膜領域的主流（liú）地位。

　　然而，幹式複（fù）合工藝中膠黏劑的塗布必須借（jiè）助溶劑的稀釋，“溶劑殘留（liú）”的風險使蒸煮食品（pǐn）的衛生安全變的難以控製，加之GB/T 10004-2008《包裝用塑料複合膜、袋 幹法（fǎ）複合、擠出複合》將溶劑殘留量修改為（wéi）≤5mg/m²，其中苯類溶劑不檢出，這一變（biàn）化促使了以（yǐ）無溶劑膠黏劑為特點的無溶劑複合工藝在蒸煮袋用（yòng）複（fù）合（hé）薄（báo）膜領域的嚐試。一方麵能大幅降低（dī）溶劑殘留量，另一方麵更適合於蒸煮袋複合結構中受熱易變形材料的加工，如PE材料。但是，劍有（yǒu）雙刃須慎用。無溶劑膠黏劑不使用溶劑，無法通過（guò）溶劑來調（diào）節膠黏劑的黏度以滿足塗布要求，隻能（néng）采用降低膠黏劑的分子（zǐ）量的（de）方法（fǎ），其直（zhí）接（jiē）影響為膠黏劑初粘力的（de）下降（jiàng），剝離強度低。針對這一問題，許（xǔ）多國家對（duì）無溶劑膠黏劑展開了深入的研究和商業化產品的研製，目前國內外（wài）皆已（yǐ）推出耐高溫蒸煮的無溶劑聚氨酯膠黏劑，但應用時間相對較（jiào）短，且國內尚未形成包括（kuò）設備、材料、工藝、操作人（rén）員、技術支持（chí）等成熟體係，因此製約了無溶劑（jì）複合工藝在蒸煮袋用複合薄膜領域的應用（yòng）。

蒸煮袋用複合薄膜剝離強度和摩擦係數分析及檢測方法介紹

　　無論采用何種工藝製得（dé）的複（fù）合薄膜蒸煮袋，質量檢測是保障後續生產和銷售（shòu）正（zhèng）常運（yùn）轉的重要前提（tí）。GB/T 10004《包裝用（yòng）複合薄膜、袋幹法複合、擠出複合》是針（zhēn）對塑料複合薄膜（mó）的性能要求和試（shì）驗方法的國家標準，涉及水蒸氣透過量、氧氣透過量、剝離強度、熱合強度（dù）、耐壓強度、摩擦係數、耐熱性、穿刺（cì）強度、溶劑殘留等多方麵。其中，剝離強度和摩擦係（xì）數（shù）與包裝生產、應用關係（xì）密切但前（qián）人研究較少，下麵將從這兩個（gè）角度（dù）進行詳細介紹。

剝離強度

　　蒸煮袋（dài）的使用（yòng）中，“破袋”是最為困擾包裝生（shēng）產者的問題，除了（le）高溫蒸煮前後袋內外壓力差引起的（de）破袋事故，蒸煮袋複合（hé）薄膜的剝離強度較差也是元凶之一。通常蒸煮袋所用複合薄膜是采用幹式複合工藝或無溶（róng）劑複合工藝（yì），按照“熱封（fēng）性的薄膜基材-膠黏劑-阻隔性薄膜基材-膠（jiāo）黏劑-印刷性薄膜基材”這一基本結構製成的三層或多層複合薄（báo）膜。倘若（ruò）任意兩種材料間剝離強度沒有達到要求，則會表現（xiàn）為複合膜在受力部位呈條紋狀脫離，甚至蒸（zhēng）煮後呈大麵（miàn）積（jī）自然脫離，嚴重影響複合薄（báo）膜蒸（zhēng）煮袋的包裝質量。其原因主要凸顯（xiǎn）在（zài）三個方麵：（1）膠黏劑的品類、質量與包裝使用目的不符，上膠量不足（zú）。GB/T 10004規定，包裝根據使（shǐ）用溫（wēn）度分為普通級（≤80℃）、水煮級（80℃以上~100℃）、半高溫蒸煮級（100℃以上~121℃）、高溫蒸煮級（121℃以上~145℃）共四個等級，不同等級的包（bāo）裝產品對於膠黏劑的耐高溫性要求也有所不同，半高溫蒸煮級和高溫蒸煮級包裝若使用普通膠黏劑，必定會影響複合膜層間的剝（bāo）離強度。與此同時，膠黏劑的塗布量不足（zú）且不均勻也會引起局部剝離強度的下降（jiàng）。（2）殘留溶（róng）劑量（liàng）過高（gāo）。對於幹式複合（hé）工藝生產的蒸煮袋用複合薄膜來說，殘（cán）留的溶劑不僅會影響（xiǎng）內容物的安全（quán）衛生（shēng），複合後還會氣化（huà）為微小（xiǎo）的氣泡，使本應粘結的兩種基材分層脫離。（3）無溶（róng）劑膠黏劑（jì）的黏度控製不當。由（yóu）於無溶劑複合工藝主要通（tōng）過降低膠黏劑的分子量來控製黏度，若分子量掌握不好，會直接導致膠黏劑的初粘性下降，影響剝離強度。通過上述分析可（kě）以（yǐ）發現，采用兩種（zhǒng）複合工藝製得的蒸煮用複合薄膜，其剝離強度的變化有共性原因亦有個性原因，情況複雜，現實生產中應配合拉力機（jī）或剝離強度測試（shì）儀（yí）器（qì）實時抽（chōu）樣檢測，以便隨時調整工（gōng）藝參數。

　　具體檢測方法可參（cān）照GB/T 10004：首先沿（yán）樣品膜寬度方（fāng）向均勻裁取寬15±0.1mm，長200 mm的縱、橫試樣各5條，並沿長度方向將複合膜與基材預（yù）剝50mm，將剝離部分的兩端分別加於XLW(PC)智能電子拉力試驗機上下夾具之間，使未剝開部分與拉伸方向呈T型（如圖1所示），以300±50mm/min的速（sù）度分離上下夾具，從而獲得剝離力平均值。最終5條（tiáo）試樣剝離力的算（suàn）術平（píng）均值（zhí）要符合表2中的要（yào）求。

圖1. 複合薄膜剝離強度測試之試樣加持

表1 蒸煮（zhǔ）膜（mó）/袋剝離力要求

摩擦（cā）係數

　　摩擦係數（shù）是（shì）指兩表麵間的摩擦力和作用在其一表麵上的垂直力之比值，分為靜摩擦係（xì）數和動摩擦係數。在（zài）蒸煮（zhǔ）袋用（yòng）複合薄（báo）膜的生產中，摩擦力既是動力又是阻（zǔ）力，尤其在薄（báo）膜放卷過程中，一般要求薄膜內層（céng）與放卷金屬滾軸之間的摩擦係數比較（jiào）小，利於薄膜的勻速放卷，太小容易引起薄膜打滑，過大則意味著放卷阻力加大易使薄膜拉伸變形，影響包裝（zhuāng）線的正常運轉。因（yīn）此有必要加強（qiáng）薄膜內層與金屬麵之間的動、靜摩擦係數的監測（cè），使之在（zài）適當的範圍內。

　　GB/T10004建議按照GB/T 10006-1988的規定進行摩擦（cā）係數的檢測，通常情況下（xià）可借助MXD-01摩擦係數儀完成。首（shǒu）先，將（jiāng）薄膜內層麵朝下，用膠帶在滑塊前沿和上表麵固定，使之包住滑塊。將滑塊無衝擊的放在鋼板上，薄膜下表麵與滑動方向平行且測（cè）力係統（tǒng）恰好不受力（lì）。兩麵接觸後保持15s。啟動（dòng）儀器使（shǐ）薄膜和鋼板以（yǐ）（100±10）mm/min的速度相（xiàng）對移動（dòng），如圖2。力的第一個峰值為靜摩擦力F_s，兩試樣相對移動6 cm內的力的平均值(不包括靜摩擦力)為動摩擦力F_d。計算動、靜摩（mó）擦力與（yǔ）垂直於接觸麵的（de）力的比值，得（dé）出薄膜（mó）內層與鋼板的動、靜（jìng）摩擦係數，需符合GB/T10004的要求≤0.4。

 圖2.摩擦係數（shù）測試

　　對於測試結果沒有滿足GB/T 10004要求（qiú）的複合薄膜，可能存在以（yǐ）下原因：（1）薄膜基材自身的摩擦係數（shù）偏高，經過複合後摩擦係數（shù）繼（jì）續升高；（2）複合所使（shǐ）用的膠黏劑的影響。不同種類膠黏劑對薄膜添加的爽滑劑（jì）的吸（xī）收程度有所差異，隨著塗膠量（liàng）的上升，膠黏（nián）劑對爽滑劑的吸收量增大，薄膜摩擦係數相應（yīng）上升；（3）熟（shú）化溫度偏高。摩（mó）擦係（xì）數與溫度成正比，熟化溫（wēn）度越高，一方麵膠黏（nián）劑對爽滑劑的吸（xī）收速率加快，摩擦係（xì）數增大，另一（yī）方麵低熔點的爽滑劑容易出現粘連，失去作用，進而影響複合膜的（de）摩擦係數。

　　幹（gàn）式複合工（gōng）藝曆（lì）史悠久，技術成熟，係列新國標如GB/T 10004的實（shí）施雖（suī）然對其有所限製，但仍無法阻擋幹（gàn）式複合工藝在蒸煮用（yòng）複合薄膜的舞台上閃耀光芒，然而，這卻給無溶劑複合工藝提供了良好的發（fā）展契機。隨著兩（liǎng）種（zhǒng）工藝逐漸應用到蒸煮袋的（de）製備中，複（fù）合薄膜的剝離強度和摩擦係數的影響因素更（gèng）為複雜，仍是重點檢測項目，需要包裝（zhuāng）生產企業加（jiā）以重視。