李俊 林武輝

每年的6～8月是高溫高濕季節(jié)，同時(shí)也是軟包裝生產(chǎn)質(zhì)量問題多發(fā)的季節(jié)。據(jù)國內(nèi)知名膠黏劑生產(chǎn)廠家統(tǒng)計(jì)：大部分質(zhì)量投訴都集中在夏季，可見高溫高濕環(huán)境對(duì)軟包裝生產(chǎn)的影響非常明顯，主要集中在凹印和復(fù)合生產(chǎn)中。筆者在2015年5月出版的《印刷技術(shù)-包裝裝潢》中已介紹過夏季高溫高濕環(huán)境對(duì)軟包裝凹印生產(chǎn)的影響及對(duì)策。本文中，筆者將對(duì)夏季高溫高濕環(huán)境對(duì)軟包裝復(fù)合生產(chǎn)的影響及對(duì)策進(jìn)行介紹，以幫助行業(yè)人士做好防范，減少不必要的損失。

對(duì)軟包裝干式復(fù)合的影響

1.導(dǎo)致膠黏劑黏度變化

實(shí)踐表明，在其他條件不變的情況下，當(dāng)環(huán)境溫度升高5℃和10℃時(shí)（以25℃為基準(zhǔn)），乙酸乙酯的揮發(fā)速度分別提高28%和67%，而揮發(fā)速度過快會(huì)導(dǎo)致膠黏劑黏度較快升高。因此，在夏季高溫高濕環(huán)境下，軟包裝干式復(fù)合生產(chǎn)過程中一定要強(qiáng)調(diào)對(duì)膠黏劑黏度進(jìn)行實(shí)時(shí)有效控制，否則將引發(fā)復(fù)合膜外觀不良、溶劑殘留超標(biāo)等一系列質(zhì)量問題。

2.導(dǎo)致堵版問題

在高溫環(huán)境中，溶劑的蒸發(fā)速率較快，油墨中可以采用慢干溶劑來延緩蒸發(fā)速度，然而聚氨酯膠黏劑只能使用乙酸乙酯作溶劑，這樣更容易導(dǎo)致“堵版”問題。尤其是在采用高濃度、高線數(shù)涂布工藝，又沒能有效控制膠黏劑黏度的情況下，更易出現(xiàn)情況較為嚴(yán)重的堵版現(xiàn)象。這種問題與印刷中因油墨初干性太快而引起的堵版原理一致。圖1a為夏季生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的復(fù)合堵版現(xiàn)象；圖1b是放大圖，可見清晰的網(wǎng)紋格現(xiàn)象。

3.導(dǎo)致膠層不干

高濕環(huán)境會(huì)對(duì)干式復(fù)合膠黏劑產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，水與固化劑的反應(yīng)式如下：

R2- N C O + H2O→（慢） R2-NHCOOH→（快）R2-NH2+CO2↑

R2-NH2+R2-NCO→R2-NHCONH-R2

從反應(yīng)式可以看出高濕環(huán)境帶來的影響：①消耗固化劑，使膠黏劑的固含量失調(diào)，嚴(yán)重時(shí)膠層還會(huì)發(fā)黏，導(dǎo)致膠層不干；②產(chǎn)生的CO2 氣體會(huì)形成氣泡，影響復(fù)合膜的表觀質(zhì)量；③生成聚脲型聚氨酯，使復(fù)合膜產(chǎn)生晶點(diǎn)；④溶劑揮發(fā)速度減慢，最終導(dǎo)致殘留量增大。

水分的主要來源有兩個(gè)方面：一方面來源于稀釋溶劑，另一方面來源于空氣中的水分。環(huán)境相對(duì)濕度大，特別是出現(xiàn)“露點(diǎn)”現(xiàn)象時(shí)，會(huì)有大量的水分滲入膠黏劑中，此時(shí)最有可能出現(xiàn)膠黏劑不干現(xiàn)象。有時(shí)可以通過肉眼觀察，如膠黏劑很快變得渾濁起來，則表明其中的水分含量超標(biāo)。

膠黏劑不干會(huì)導(dǎo)致復(fù)合膜脫層起皺，如圖2為尼龍復(fù)合膜因膠黏劑不干而引起的脫層起皺現(xiàn)象。

很顯然，夏季是膠黏劑不干的多發(fā)季節(jié)，在對(duì)環(huán)境不能有效控制的情況下，筆者建議在干式復(fù)合生產(chǎn)配膠時(shí)可考慮適當(dāng)增加固化劑的量，以避免復(fù)合膜出現(xiàn)層間不干或起皺等質(zhì)量問題。例如，環(huán)境為高溫高濕時(shí)；印刷用聚氨酯油墨或醇水油墨的溶劑中添加大量異丙醇或乙醇溶劑且印品中醇溶劑殘留量較高時(shí)；乙酸乙酯質(zhì)量不能保證時(shí)；干式復(fù)合生產(chǎn)中膠桶邊緣、刮刀背、涂布表面和導(dǎo)輥表面有結(jié)露現(xiàn)象時(shí)等，以上情況可視具體情況增加10%～25%的固化劑，以確保復(fù)合膜的質(zhì)量。

另外，當(dāng)空氣中水分含量過高，到達(dá)凝結(jié)小水珠的程度，且如果有小水珠混入膠黏劑中時(shí)，極有可能會(huì)引起氣泡現(xiàn)象，如圖3所示。

4.導(dǎo)致復(fù)合膜溶劑殘留過量

實(shí)踐證明，空氣中的相對(duì)濕度增加一倍，溶劑的揮發(fā)速率將減緩一半。干式復(fù)合過程中，在相同工藝條件下，環(huán)境相對(duì)濕度增加時(shí)，復(fù)合膜的溶劑殘留量也隨之增加。表1為不同環(huán)境相對(duì)濕度下干式復(fù)合膜溶劑殘留量的檢測實(shí)例。從中可以看出，環(huán)境濕度升高時(shí)，復(fù)合膜的溶劑殘留量也大幅度升高。

對(duì)無溶劑復(fù)合的影響

對(duì)無溶劑復(fù)合工藝，我們建議客戶將無溶劑復(fù)合設(shè)備隔離開，安裝空調(diào)來恒溫除濕，這對(duì)于穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量是非常必要的，但仍有部分廠家未采取這樣的隔離方案。

1.引起膠黏劑的變質(zhì)反應(yīng)

無溶劑膠黏劑的A膠含-NCO組分，易與空氣中的水分發(fā)生副反應(yīng)，甚至引發(fā)膠黏劑的變質(zhì)。

①混膠系統(tǒng)除濕效果不良時(shí)，空氣中的水分將會(huì)進(jìn)入到儲(chǔ)膠桶中與A組分發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，情況輕微時(shí)表層膠水中的部分-NCO基團(tuán)被消耗（相當(dāng)于-NCO基團(tuán)的摩爾含量降低），自動(dòng)配膠后可能出現(xiàn)小范圍局部不干現(xiàn)象；情況嚴(yán)重時(shí)膠水表面出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象，這樣極可能將出膠管路堵塞，造成嚴(yán)重的膠黏劑混配比失調(diào)，出現(xiàn)膠水不干現(xiàn)象。

②計(jì)量間隙擋塊間的膠黏劑直接與空氣接觸，特別是兩側(cè)擋膠塊附近的膠黏劑置換反應(yīng)速度較慢時(shí)，無溶劑A膠與水分子的反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于其與B膠的反應(yīng)速率，也就是說在無溶劑復(fù)合操作過程中A膠先與空氣中的水分反應(yīng)，反應(yīng)放熱又加速膠黏劑自身的交聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致膠黏劑黏度迅速增加。這種不良現(xiàn)象影響如下：一是黏度增加，流動(dòng)性不良，影響上膠量；二是水分子過量消耗A膠中的-NCO組分，導(dǎo)致復(fù)合膜不干或剝離強(qiáng)度不合格。無溶劑單組分膠也有-NCO組分，同樣存在相同的不良影響。

上述現(xiàn)象在擋膠塊附近表現(xiàn)得最明顯，最直接的表現(xiàn)是開機(jī)過程中膠液發(fā)白，產(chǎn)生氣泡。處理對(duì)策：一是將初始加膠的液位設(shè)低，這樣開機(jī)過程中能將陳膠盡量帶走，使擋膠塊附近的膠液保持新鮮；二是加膠噴頭位移量盡量靠近擋膠塊，這樣能避免擋膠塊附近陳膠積聚；三是控制環(huán)境相對(duì)濕度在70%以下。

2.更易出現(xiàn)復(fù)合膜外觀白點(diǎn)現(xiàn)象

高溫高濕環(huán)境更易引起無溶劑復(fù)合膜外觀白點(diǎn)的產(chǎn)生，主要原因還是水分子與A膠中的-NCO發(fā)生反應(yīng)，生成大量CO2，如果這些氣體不能在膠水失去流動(dòng)性之前從兩層薄膜間滲透出去，則完全固化后就會(huì)表現(xiàn)為外觀白點(diǎn)氣泡現(xiàn)象。當(dāng)然，兩層材料的阻隔性越好，氣體越不容易從薄膜間滲透，就越容易出現(xiàn)這種外觀白點(diǎn)氣泡現(xiàn)象。

影響因素主要有兩方面：一是材料表面會(huì)吸附水分子，常用的材料本身是極性材料或經(jīng)過電暈處理后表面極性增加，對(duì)水分子的吸附能力也會(huì)增加，這部分影響不僅與無溶劑復(fù)合操作環(huán)境的相對(duì)濕度有關(guān)，歸根到底也與原材料的生產(chǎn)及貯存環(huán)境有關(guān)；二是復(fù)合下機(jī)兩層復(fù)合膜間多少都會(huì)夾雜一定的空氣，生產(chǎn)環(huán)境中的相對(duì)濕度越高，夾在膜層間空氣中的水分子也越多，與固化劑反應(yīng)后生成的CO2氣體也越多，影響程度越大。溫度20℃濕度65%RH時(shí)，空氣中的絕對(duì)濕度約11g/m3；溫度40℃濕度85%RH時(shí)，空氣中的絕對(duì)濕度約43g/m3；假設(shè)這些水分全與-NCO反應(yīng)，則生成CO2的量也會(huì)成倍增加，這無疑增加了固化時(shí)白點(diǎn)的消除難度。

3.影響尼龍復(fù)合膜的尺寸穩(wěn)定性

尼龍膜是吸水性材料，吸濕后尺寸伸長，同時(shí)拉伸強(qiáng)度降低，在無溶劑復(fù)合機(jī)復(fù)合張力條件下其更易被拉長。現(xiàn)在無溶劑復(fù)合機(jī)絕大多數(shù)都是單工位的，換卷、卸卷都需要停機(jī)，停機(jī)時(shí)通道中的尼龍膜暴露在空氣中的時(shí)間較長，其吸濕伸長率就大；在低速運(yùn)行時(shí)也有相同的影響。這樣就使得停機(jī)時(shí)、低速與正常生產(chǎn)機(jī)速時(shí)尼龍膜的吸濕變形量不一致，從而造成印刷光標(biāo)間距不一致，影響成袋跟蹤裁切精度，甚至還會(huì)造成廢品或停機(jī)。

此外，夏季很多廠家無溶劑復(fù)合膜采取不進(jìn)熟化室，在常溫下自然熟化的方式。但由于尼龍膜的吸濕特性，邊緣的尼龍膜長時(shí)間與空氣接觸，就會(huì)造成邊緣復(fù)合膜的反應(yīng)交聯(lián)程度不充分，產(chǎn)生輕微不干現(xiàn)象。所以對(duì)于尼龍復(fù)合膜，如是采取常溫自然熟化，應(yīng)在膜卷外包一層防潮薄膜，以免邊緣尼龍膜吸潮。

4.對(duì)復(fù)合膜摩擦系數(shù)的影響

現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)多是采用低溫熟化的方法來控制PE復(fù)合膜的摩擦系數(shù)，但這種方法存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，盡管經(jīng)熟化制袋或分切的復(fù)合膜具有較低的摩擦系數(shù)，但在經(jīng)受二次高溫后，如45℃時(shí)，其摩擦系數(shù)會(huì)出現(xiàn)二次增大現(xiàn)象。如包裝膜在夏季高溫運(yùn)輸過程中就可能改變復(fù)合膜的摩擦系數(shù)。據(jù)筆者了解，已有部分軟包企業(yè)發(fā)生了這種質(zhì)量現(xiàn)象，且造成了幾十萬的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)這種情況，市場上推出了一種專用于PE無溶劑復(fù)合膜的開口爽滑母料，能有效抑制這種現(xiàn)象的發(fā)生。

目前，多數(shù)中型企業(yè)安裝了水冷式空調(diào)，其對(duì)車間溫度具有一定的調(diào)節(jié)功能，但實(shí)際是通過水吸收空氣中的熱量達(dá)到降溫，反而會(huì)增加環(huán)境的相對(duì)濕度。另外，車間灑水或拖地，也會(huì)人為地增加車間環(huán)境的相對(duì)濕度。

總之，我們要認(rèn)識(shí)到高溫高濕環(huán)境對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的不利影響，進(jìn)行必要的環(huán)境溫濕度監(jiān)測，并采取一些防范措施，避免批量質(zhì)量事故的發(fā)生。