摘要：干式復合工藝歷史悠久，技術(shù)成熟，系列新國標如GB/T 10004的實(shí)施雖然對其有所限制，但仍無(wú)法阻擋干式復合工藝在蒸煮用復合薄膜的舞臺上閃耀光芒，然而，這卻給無(wú)溶劑復合工藝提供了良好的發(fā)展契機。隨著(zhù)兩種工藝逐漸應用到蒸煮袋的制備中，復合薄膜的剝離強度和摩擦系數的影響因素更為復雜，仍是重點(diǎn)檢測項目，需要包裝生產(chǎn)企業(yè)加以重視。
關(guān)鍵詞：干式復合、無(wú)溶劑復合、蒸煮袋、剝離強度、摩擦系數

　　隨著(zhù)產(chǎn)品物類(lèi)的極大豐富，塑料包裝業(yè)日益興盛，不同種類(lèi)的塑料薄膜在物理化學(xué)性能方面各具優(yōu)勢。在滿(mǎn)足當前多樣化的產(chǎn)品包裝需求層面，往往通過(guò)復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(fā)揮集合優(yōu)勢，獲得更為全面的包裝效果，復合薄膜應運而生。

干式復合工藝與無(wú)溶劑復合工藝的區別

　　干式復合工藝是當前復合薄膜生產(chǎn)工藝中應用zui廣的一種，它是指用干式復合設備，在一種薄膜基材的表面均勻涂布溶劑型膠黏劑，通過(guò)烘干將膠層中的溶劑全部揮發(fā)，熔化狀態(tài)下的膠黏劑在熱壓輥的壓力下將基材與另一種薄膜粘合在一起，經(jīng)冷卻、熟化處理后制得復合薄膜。這種工藝是在膠黏劑“干”的狀態(tài)下進(jìn)行薄膜復合，對兩種基材的透過(guò)性沒(méi)有要求，因此適應性非常好，且操作方便、成本低廉，經(jīng)過(guò)50年的應用沉淀，成為現代主流薄膜復合工藝。

　　隨著(zhù)該工藝的廣泛應用，一些問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)，尤其是復合薄膜的溶劑殘留問(wèn)題，表現在采用該工藝制得的復合薄膜包裝帶有余熱的食品時(shí)，冷卻后食品經(jīng)常出現異味。溶劑殘留主要來(lái)源于溶劑型粘合劑和溶劑型油墨的溶劑，主要是乙酸乙酯、甲苯、二甲苯等。理論上，這些溶劑應于干式復合的烘干環(huán)節中全部揮發(fā)，倘若沒(méi)有設置合適的烘干溫度、復合速度等參數，就會(huì )存在不同程度的溶劑殘留，不僅影響復合包裝的衛生性能，也會(huì )使薄膜的復合牢度、表觀(guān)質(zhì)量有所降低。

　　“溶劑殘留”的影響以及降低生產(chǎn)成本的呼聲，推動(dòng)了一種新的復合薄膜生產(chǎn)工藝的發(fā)展——無(wú)溶劑復合，這是一種利用無(wú)溶劑粘合劑將兩種基材粘合的工藝，因“無(wú)溶劑”的特點(diǎn)，兩基材粘合后無(wú)需烘干處理，也正因為這一與干式復合工藝的“微小差異”，使之呈現出一系列*的優(yōu)勢，如節約資源、能源和成本，安全衛生性好等等。

蒸煮袋用復合薄膜的制備工藝現狀

　　干式復合工藝的歷史悠久，在復合薄膜生產(chǎn)的地位不言而喻。而無(wú)溶劑復合是近些年的新興工藝，在上僅有30多年的發(fā)展歷程，雖然進(jìn)入中國的時(shí)間較短，但其“無(wú)溶劑膠黏劑的環(huán)保性”和“無(wú)需烘道干燥的節能性”的明顯優(yōu)勢吸引了包裝行業(yè)的熱切關(guān)注。除此之外，干式復合的成本壓力較重，幾乎沒(méi)有下降的空間，而無(wú)溶劑復合在涂膠量、無(wú)溶劑、無(wú)烘干等方面的成本優(yōu)勢以及部分外國訂單對該種工藝的性，促成了部分包裝企業(yè)的實(shí)踐。然而，縱觀(guān)無(wú)溶劑復合在中國的應用，呈現了一種緩慢發(fā)展、觀(guān)望多于實(shí)踐的態(tài)勢，這是由于多數包裝企業(yè)認為無(wú)溶劑復合設備生產(chǎn)效率高，適合批量活件生產(chǎn)，同時(shí)也意味著(zhù)高損耗的潛在風(fēng)險，因此包裝企業(yè)多止步觀(guān)望。

　　聚焦蒸煮袋用復合薄膜的生產(chǎn)領(lǐng)域，當前仍是干式復合工藝占主導地位，而無(wú)溶劑復合則表現了一種以膠黏劑的技術(shù)進(jìn)步為重點(diǎn)推動(dòng)力量的漸進(jìn)式發(fā)展。應用于蒸煮袋用復合薄膜的膠黏劑，至少需具備下述兩種基本性能：（1）耐熱耐寒性。蒸煮袋的熱封袋口、蒸煮殺菌都需要在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，所用膠黏劑也需要經(jīng)受高溫的考驗，否則蒸煮后復合膜將會(huì )出現分層剝離的現象。除了高溫的考驗，低溫儲藏和冷凍也會(huì )導致膠黏劑發(fā)脆、分層、剝離、脫膠，因此蒸煮袋用復合薄膜的膠黏劑應同時(shí)具備良好的耐熱耐寒性。（2）優(yōu)異的粘結性。蒸煮袋所用復合薄膜一般由多種性質(zhì)的薄膜經(jīng)膠黏劑復合而成，其表面粘性各不相同，為了使復合薄膜獲得穩定的復合牢度，膠黏劑應對所復合材料表現出良好的粘結性。

　　在干式復合工藝中，當前以雙組分聚氨酯膠黏劑性能*，它是由主劑和固化劑兩組分構成，使用時(shí)二者混合，并通過(guò)溶劑稀釋到一定濃度后施膠涂布。這類(lèi)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(zhì)侵蝕性，是應用于蒸煮袋用復合薄膜生產(chǎn)的理想膠黏劑，現于蒸煮食品的耐121℃、128℃和135℃復合膜用聚氨酯膠黏劑已經(jīng)發(fā)展成熟，投入使用多年，這在一定程度上促進(jìn)了干式復合工藝在蒸煮袋用復合薄膜領(lǐng)域的主流地位。

　　然而，干式復合工藝中膠黏劑的涂布必須借助溶劑的稀釋?zhuān)?ldquo;溶劑殘留”的風(fēng)險使蒸煮食品的衛生安全變的難以控制，加之GB/T 10004-2008《包裝用塑料復合膜、袋 干法復合、擠出復合》將溶劑殘留量修改為≤5mg/m2，其中苯類(lèi)溶劑不檢出，這一變化促使了以無(wú)溶劑膠黏劑為特點(diǎn)的無(wú)溶劑復合工藝在蒸煮袋用復合薄膜領(lǐng)域的嘗試。一方面能大幅降低溶劑殘留量，另一方面更適合于蒸煮袋復合結構中受熱易變形材料的加工，如PE材料。但是，劍有雙刀須慎用。無(wú)溶劑膠黏劑不使用溶劑，無(wú)法通過(guò)溶劑來(lái)調節膠黏劑的黏度以滿(mǎn)足涂布要求，只能采用降低膠黏劑的分子量的方法，其直接影響為膠黏劑初粘力的下降，剝離強度低。針對這一問(wèn)題，許多國家對無(wú)溶劑膠黏劑展開(kāi)了深入的研究和商業(yè)化產(chǎn)品的研制，目前國內外皆已推出耐高溫蒸煮的無(wú)溶劑聚氨酯膠黏劑，但應用時(shí)間相對較短，且國內尚未形成包括設備、材料、工藝、操作人員、等成熟體系，因此制約了無(wú)溶劑復合工藝在蒸煮袋用復合薄膜領(lǐng)域的應用。

蒸煮袋用復合薄膜剝離強度和摩擦系數分析及檢測方法介紹

　　無(wú)論采用何種工藝制得的復合薄膜蒸煮袋，質(zhì)量檢測是保障后續生產(chǎn)和銷(xiāo)售正常運轉的重要前提。GB/T 10004《包裝用復合薄膜、袋干法復合、擠出復合》是針對塑料復合薄膜的性能要求和試驗方法的國家標準，涉及水蒸氣透過(guò)量、氧氣透過(guò)量、剝離強度、熱合強度、耐壓強度、摩擦系數、耐熱性、穿刺強度、溶劑殘留等多方面。其中，剝離強度和摩擦系數與包裝生產(chǎn)、應用關(guān)系密切但前人研究較少，下面將從這兩個(gè)角度進(jìn)行詳細介紹。

剝離強度

　　蒸煮袋的使用中，“破袋”是zui為困擾包裝生產(chǎn)者的問(wèn)題，除了高溫蒸煮前后袋內外壓力差引起的破袋事故，蒸煮袋復合薄膜的剝離強度較差也是元兇之一。通常蒸煮袋所用復合薄膜是采用干式復合工藝或無(wú)溶劑復合工藝，按照“熱封性的薄膜基材-膠黏劑-阻隔性薄膜基材-膠黏劑-印刷性薄膜基材”這一基本結構制成的三層或多層復合薄膜。倘若任意兩種材料間剝離強度沒(méi)有達到要求，則會(huì )表現為復合膜在受力部位呈條紋狀脫離，甚至蒸煮后呈大面積自然脫離，嚴重影響復合薄膜蒸煮袋的包裝質(zhì)量。其原因主要凸顯在三個(gè)方面：（1）膠黏劑的品類(lèi)、質(zhì)量與包裝使用目的不符，上膠量不足。GB/T 10004規定，包裝根據使用溫度分為普通級（≤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(gè)等級，不同等級的包裝產(chǎn)品對于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(huì )影響復合膜層間的剝離強度。與此同時(shí)，膠黏劑的涂布量不足且不均勻也會(huì )引起局部剝離強度的下降。（2）殘留溶劑量過(guò)高。對于干式復合工藝生產(chǎn)的蒸煮袋用復合薄膜來(lái)說(shuō)，殘留的溶劑不僅會(huì )影響內容物的安全衛生，復合后還會(huì )氣化為微小的氣泡，使本應粘結的兩種基材分層脫離。（3）無(wú)溶劑膠黏劑的黏度控制不當。由于無(wú)溶劑復合工藝主要通過(guò)降低膠黏劑的分子量來(lái)控制黏度，若分子量掌握不好，會(huì )直接導致膠黏劑的初粘性下降，影響剝離強度。通過(guò)上述分析可以發(fā)現，采用兩種復合工藝制得的蒸煮用復合薄膜，其剝離強度的變化有共性原因亦有個(gè)性原因，情況復雜，現實(shí)生產(chǎn)中應配合拉力機或剝離強度測試儀器實(shí)時(shí)抽樣檢測，以便隨時(shí)調整工藝參數。

　　具體檢測方法可參照GB/T 10004：首先沿樣品膜寬度方向均勻裁取寬15±0.1mm，長(cháng)200 mm的縱、橫試樣各5條，并沿長(cháng)度方向將復合膜與基材預剝50mm，將剝離部分的兩端分別加于XLW(PC)智能電子拉力試驗機上下夾具之間，使未剝開(kāi)部分與拉伸方向呈T型（如圖1所示），以300±50mm/min的速度分離上下夾具，從而獲得剝離力平均值。zui終5條試樣剝離力的算術(shù)平均值要符合表2中的要求。

圖1. 復合薄膜剝離強度測試之試樣加持

表1 蒸煮膜/袋剝離力要求

摩擦系數

　　摩擦系數是指兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值，分為靜摩擦系數和動(dòng)摩擦系數。在蒸煮袋用復合薄膜的生產(chǎn)中，摩擦力既是動(dòng)力又是阻力，尤其在薄膜放卷過(guò)程中，一般要求薄膜內層與放卷金屬滾軸之間的摩擦系數比較小，利于薄膜的勻速放卷，太小容易引起薄膜打滑，過(guò)大則意味著(zhù)放卷阻力加大易使薄膜拉伸變形，影響包裝線(xiàn)的正常運轉。因此有必要加強薄膜內層與金屬面之間的動(dòng)、靜摩擦系數的監測，使之在適當的范圍內。

　　GB/T10004建議按照GB/T 10006-1988的規定進(jìn)行摩擦系數的檢測，通常情況下可借助MXD-01摩擦系數儀完成。首先，將薄膜內層面朝下，用膠帶在滑塊前沿和上表面固定，使之包住滑塊。將滑塊無(wú)沖擊的放在鋼板上，薄膜下表面與滑動(dòng)方向平行且測力系統恰好不受力。兩面接觸后保持15s。啟動(dòng)儀器使薄膜和鋼板以（100±10）mm/min的速度相對移動(dòng)，如圖2。力的*個(gè)峰值為靜摩擦力Fs，兩試樣相對移動(dòng)6 cm內的力的平均值(不包括靜摩擦力)為動(dòng)摩擦力Fd。計算動(dòng)、靜摩擦力與垂直于接觸面的力的比值，得出薄膜內層與鋼板的動(dòng)、靜摩擦系數，需符合GB/T10004的要求≤0.4。

 圖2.摩擦系數測試

　　對于測試結果沒(méi)有滿(mǎn)足GB/T 10004要求的復合薄膜，可能存在以下原因：（1）薄膜基材自身的摩擦系數偏高，經(jīng)過(guò)復合后摩擦系數繼續升高；（2）復合所使用的膠黏劑的影響。不同種類(lèi)膠黏劑對薄膜添加的爽滑劑的吸收程度有所差異，隨著(zhù)涂膠量的上升，膠黏劑對爽滑劑的吸收量增大，薄膜摩擦系數相應上升；（3）熟化溫度偏高。摩擦系數與溫度成正比，熟化溫度越高，一方面膠黏劑對爽滑劑的吸收速率加快，摩擦系數增大，另一方面低熔點(diǎn)的爽滑劑容易出現粘連，失去作用，進(jìn)而影響復合膜的摩擦系數。

　　干式復合工藝歷史悠久，技術(shù)成熟，系列新國標如GB/T 10004的實(shí)施雖然對其有所限制，但仍無(wú)法阻擋干式復合工藝在蒸煮用復合薄膜的舞臺上閃耀光芒，然而，這卻給無(wú)溶劑復合工藝提供了良好的發(fā)展契機。隨著(zhù)兩種工藝逐漸應用到蒸煮袋的制備中，復合薄膜的剝離強度和摩擦系數的影響因素更為復雜，仍是重點(diǎn)檢測項目，需要包裝生產(chǎn)企業(yè)加以重視。