PET_PE无溶剂复合膜的制备与性能评价.pdf

17Abstract:Inthesolventlesslaminatingproductionofflexiblepackaging,inadditiontotheperformanceofsolventlessadhesiveitself,thefastnessofthelaminatingfilmsisalsoaffectedbymanyfactors.Inthis paper,samples of solventless PET/PE laminating films were prepared by controlling the process conditions of solventless laminating,and the effects of adhesive coating weight and laminating speed on thequalityoflaminatingfilmswerestudied.Theresultsshowthatthepeelingstrengthincreaseswiththeincrease of the coating weight,and decreases slightly with the increase of the laminating speed,and the coating weight has a great impact on the peeling strength.After testing,the heat sealing strength and dart impact strength of the sample can meet the requirements of the national standard.This study provides a valueforimprovingthelaminatingfastnessandlarge-scaleproductionofsolventlesslaminatingfilms.Key words:solventless laminating;coating weight;laminating speed;peeling strength郭鹏飞，黄汝权，魏华，李小东，吴嘉栋（东莞职业技术学院，东莞 523808）PET/PE 无溶剂复合膜的制备与性能评价Preparation and Properties of PET/PE Solventless Laminating FilmGUO Peng-fei,HUANG Ru-quan,WEI Hua,LI Xiao-dong,WU Jia-dong(Dongguan Polytechnic,Dongguan 523808,China)摘要：软包装无溶剂复合生产过程中，除了无溶剂胶黏剂本身性能以外，复合膜成品的复合牢度也受到诸多因素的影响。本文通过对无溶剂复合工艺条件进行控制，制备了多组 PET/PE 无溶剂复合膜样品，并研究其胶黏剂涂布量和复合速度对复合膜成品质量的影响。结果表明，剥离强度随涂布量的增加而增加，随复合速度的增加而略有减小，且涂布量对剥离强度的影响较大。经测试，样品的热封强度和落镖冲击强度满足国家标准要求。本研究对提高无溶剂复合膜的复合牢度与规模化生产发挥了一定的作用。关键词：无溶剂复合；涂布量；复合速度；剥离强度中图分类号：TB484.3 文献标识码：A 文章编号：1400(2023)07-0017-04DOI:10.19362/10-1400/tb.2023.07.001收稿日期：2023-01-11基金项目：广东省教育厅 2021 年度青年创新人才类项目(2021KQNCX228)；广东大学生科技创新培育专项资金资助项目(pdjh2023b1019)；广东省高职院校数字印刷产教融合创新平台(2021CJPT005)；东莞市社会发展科技项目(20211800900552)作者简介：郭鹏飞（1992），男，硕士，东莞职业技术学院教师，研究方向为绿色印刷包装材料。Green Packaging Research Technology软包装复合膜生产中传统的干法复合工艺，存在大量有机溶剂挥发，不仅危害工人身体健康，也对大气环境造成了严重的污染。随着大众对包装绿色化的认知逐渐加强，以及国家对印刷包装行业环保要求的不断提高，软包装复合膜生产工艺的技术升级迫在眉睫。无溶剂复合是使用固体含量接近于 100%的无溶18剂胶黏剂，在专用无溶剂复合设备上粘接复合基材的过程1,2。与干式复合工艺相比，无溶剂复合工艺不使用有机溶剂，生产过程中也取消了高温烘干的环节，不仅节约能源、降低材料成本，而且有效的减少了对大气环境的污染3,4。无溶剂复合技术于 1974 年起源于德国，随后在欧洲大部分国家得到推广应用，经过不断的发展，意大利诺德美克集团已成为该行业的国际领军企业5。该公司所生产的设备具有多项技术专利，是目前行业内最为先进的无溶剂复合机之一6,7。近年来，随着食品软包装行业的发展，以及国家对印刷包装行业环保要求不断提高，国内无溶剂复合技术也了迎来快速的成长，自主产权的国产无溶剂复合机与无溶剂聚氨酯胶黏剂已达到国际领先水平，实现了对进口设备与材料的逐步替代8。无溶剂复合工艺控制的难点主要在于无溶剂复合设备、复合基材、胶黏剂、工艺参数之间的合理匹配9,10。本文通过在不同实验条件（基材种类、工作速度、涂布量）下制备多组无溶剂复合膜样品，并检测其性能。通过对剥离强度结果的对比，研究复合速度与涂布量对无溶剂复合效果的影响，及复合膜成品的剥离强度变化规律。1 实验1.1 材料本实验选择食品软包装中常用的 PET/PE 基材组合作为实验材料，详见表 1。胶粘剂品牌以 A、B、C代替。1.2 设备本实验所用到的实验设备及检测设备见表 2。图 1 无溶剂复合工艺流程图绿色包装研究技术表 1 实验材料及参数表 2 实验设备基材厚度(m)幅宽(cm)厂家PET1282潮安区正雅包装材料商行PE6080潮安区正雅包装材料商行名称厂家型号无溶剂复合机广州通泽机械有限公司SLF1000-A自动混胶机广州通泽机械有限公司SM-1-40薄膜固化室绿洋洲环保科技有限公司CX-105拉力测试机广州标际包装设备有限公司GBH-1热封梯度仪济南兰光机电技术有限公司RTD-R1落镖冲击测试仪济南兰光机电技术有限公司BMC-B11.3 样品制备图 1 是无溶剂复合的工艺流程图。在制备样品前，首先要检查设备电路、循环水路、涂布辊筒是否正常，正确安装放卷及收卷辊筒和基材，调节计量辊与转移辊之间的计转间隙至 7090m，来控制涂布均匀性，调节张力控制系统、循环水加热系统、自动混胶系统等。设定好实验所需的涂布量及复合速度等参数，即可开机制备样品。本文设计单一因素变量实验方案，本实验中每组基材组合分别制备涂布量 0.6、0.8、1.0、1.2、1.5g/m2 的样品，及复合速度为 100、200、300、400、450m/min 的样品各 5 种。制备完成的样品放入 40的薄膜固化室中进行固化，24h 后取出。19图 3 热封强度（单位：N/15mm）图 2(b)涂布量 1.5g/m2 时，复合速度对 PET/PE 复合膜剥离强度的影响图 2(a)复合速度 200m/min 时，涂布量对 PET/PE 复合膜剥离强度的影响1.4 测试方法在本实验中，测试了样品的剥离强度、热封强度和落镖冲击强度。剥离强度测试参照国家标准 GB/T8808-1988软质复合塑料材料剥离试验方法；热封强度测试参照国家标准 QB/T2358-1998塑料薄膜包装袋热合强度试验方法；落镖冲击强度测试参照国家标准 GB/T9639-1988塑料薄膜和薄片抗冲击性能试验方法自由落镖法。2 结果与讨论2.1 剥离强度通过对 PET/PE 基材组合在不同涂布量和不同复合速度的样品进行剥离强度测试，得到以下测试结果。由图 2(a)可知，复合膜样品的剥离强度在一定范围内随着涂布量的增加而逐渐增大，且当涂布量大于 1.0 时三种胶黏剂的剥离强度均明显增大。由图2(b)可知，复合速度对 PET/PE 复合膜的影响较小，在 100450m/min 的范围内剥离强度略有降低或没有明显变化。根据国标 GB/T10004-2008包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合中对于普通级复合材料剥离强度 2.5N/15mm 的规定，在涂布量Green Packaging Research Technology 1.2g/m2的工艺条件下即可满足国标要求，复合速度影响不大，可根据实际情况而定。2.2 热封性能根据剥离强度测试结果，选择涂布量 1.2g/m2，复合速度 200m/min，粘合剂 A 的样品来测试热封强度。结果发现，在低于 130时，热封区域未能完全封合，可徒手剥离破坏热封层；热封区域在高于150时出现明显褶皱，影响外观；135 145的20包装无溶剂复合技术研究进展 J.包装工程,2018,39(09):44-50.3 Caimmi G,Mullins B.Solvent-free lamination on water-based inks:A matter of chemistry and evolving technology.2011.4 赵有中,卫艳玲.软包装行业减少 VOCs 排放的技术现状浅析 J.塑料包装,2021,31(05):1-4+31.5 卢伟,许文才,王仪明,边亚超,张俊杰.无溶剂复合技术及设备的研究进展和发展趋势J.北京印刷学院学报,2019,27(12.):126-134.6 张建昌,田峰.双工位无溶剂复合的优势及发展 J.印刷技术,2016(10):44-46.7 赵素芬,柳孟良,刘晓艳,谢文彬,张莉琼,涂志刚.无溶剂复合 PE 膜摩擦系数性能分析及应用 J.塑料,2019,48(03):16-18.8 刘颖辉,鲁文行,徐宏伟.无溶剂复合技术存在问题及对策 J.印刷杂志,2018(09):48-50.9 陈洋.无溶剂复合在真空喷铝纸中的应用与研究 J.印刷技术,2020(07):28-31.10 印刷包装无溶剂复合工艺技术 C/.工业节能与清洁生产 2018 年 2 月第 1 期(总第 37 期).工业节能与清洁生产编辑部,2018:17-21.绿色包装研究技术热封效果较好，综上选择热封温度为 140。将测试样品用热封梯度仪热封 10s，再用拉力机测试热封强度，计算结果如图 3 所示。从图中可以看出，140样品的热密封强度达到国家标准 13N/15mm 的要求，且 MD 方向的热封强度大于 TD 方向。2.3 落镖冲击强度根据以上测试结果，选择相同的样品来测试其落镖冲击强度。落标重量从 90g、120g、150g 逐渐增加到 180g。结果发现，当落镖重量为 180g 时，样品发生破坏，而在 170g 时，样品未被破坏。重复试验170g 和 175g，可得出样品的落镖冲击强度为 170g，具有较好的抗冲击性，见表 3。3 结论本文采用无溶剂复合的方法制备了软包装 PET/PE 复合膜样品，并对样品进行了相关性能的测试，研究了样品在不同涂布量和不同复合速度下的剥离强度、热封强度机落镖冲击强度的变化。结果表明，随着涂布量的增加，样品的剥离强度逐渐增大；随着复合速度的增加，样品剥离强度略有降低或基本保持不变。涂布量对 PET/PE 无溶剂复合膜的剥离强度的影响明显大于复合速度的影响。另外，采用无溶剂复合工艺制备的软包装 PET/PE 复合膜样品，热封强度及落镖冲击强度性能也能满足相关国家标准的要求。参考文献：1 Wang T.Preparation Technology of Solvent-free Polyurethane:A Mini-ReviewJ.Chinese Journal of Structural Chemistry,2020,39(12).2 郭鹏飞,付亚波,何昊