膜類背膠袋用抗皺環(huán)保型熱熔膠的制備與應(yīng)用

陳興 劉志軍(廣東榮嘉新材料科技有限公司，廣東 佛山 528231)

0 引言

隨著快遞物流行業(yè)的迅速發(fā)展，包裝材料的應(yīng)用越來越廣泛。因?yàn)闊崛勰z安全環(huán)保，適合高速生產(chǎn)，被廣泛應(yīng)用于物流包裝行業(yè)，膜類背膠袋是物流運(yùn)單的常見載體之一。背膠袋的原料膜，尤其是PE膜受熱、受力易伸縮形變的特點(diǎn)，市場(chǎng)上現(xiàn)有的膠黏劑針對(duì)背膠袋均存在一定程度伸縮和涂布分切成品溢膠現(xiàn)象。目前現(xiàn)有的熱熔膠技術(shù)仍達(dá)不到抗皺效果[1]。

本實(shí)驗(yàn)制備的用于膜類背膠袋的抗皺環(huán)保型熱熔膠，應(yīng)用于快遞物流行業(yè)的背膠袋，采用溶聚丁苯體系熱熔壓敏膠，提升排廢性能以及改善膠體的內(nèi)應(yīng)力，具有良好的模切性能和低收縮性的特點(diǎn)[2]。以DINCH為增塑劑能顯著降低聚合物的粘度和拉伸強(qiáng)度，增塑劑DINCH與聚異丁烯協(xié)同作用降低膠體內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到應(yīng)用于薄膜類背膠袋涂布后的標(biāo)簽具有抗皺的效果，并具有優(yōu)良的模切性能[3]。本實(shí)驗(yàn)還提出了抗皺環(huán)保型熱熔膠和膜類背膠袋的制備方法，工藝簡(jiǎn)單操作易行。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)藥品

溶聚丁苯(巴陵石化SSBR 2608)、增塑劑DINCH(巴斯夫Hexamoll DINCH)、增粘樹脂(石油樹脂?？松?203LC、松香樹脂廣東科貿(mào)KF462，混合比例為1:0.7～1)、低分子量聚異丁烯(韓國大林PB1300)、PE蠟(賽諾PEMA蠟)和抗氧化劑(巴斯夫1010和巴斯夫168)。

1.2 工藝流程

(1)熱熔膠的合成。按照質(zhì)量百分比配制熱熔膠的各原料組分，并將配制好原料組分中的溶聚丁苯橡膠、增塑劑DINCH、低分子量聚異丁烯和抗氧化劑加入器皿中混合均勻，加熱攪拌至各組分完全熔化；再加入PE蠟和增粘樹脂，繼續(xù)加熱攪拌至完全熔化；抽真空，在真空狀態(tài)下攪拌混合均勻至氣泡完全消失，即制得用于膜類背膠袋的抗皺環(huán)保型熱熔膠。

(2)膜類背膠袋的制備。將上述制得的熱熔膠置于刮涂裝置的熱熔膠缸體中，恒溫?cái)嚢柚翢崛勰z膠體完全熔化；在離型紙基材的上膠面刮涂上膠，并在涂布均勻的膠體表面覆蓋標(biāo)簽紙或者標(biāo)簽薄膜；經(jīng)過冷卻輥降溫至室溫，按照需要的尺寸進(jìn)行切割后收卷，既制得標(biāo)簽；標(biāo)簽去除離型紙，粘合在待處理背膠袋的標(biāo)簽區(qū)域的薄膜處，即制得膜類背膠袋。

1.3 性能分析

對(duì)膜類背膠袋取樣，進(jìn)行恒溫靜置48h的高溫和低溫的老化實(shí)驗(yàn)，高溫老化的恒溫溫度65℃，低溫老化的溫度為-20℃。

2 結(jié)果討論

本實(shí)驗(yàn)制備的抗皺環(huán)保型熱熔膠，按照質(zhì)量份數(shù)配制，包括以下原料組分：25wt%～35wt%溶聚丁苯、12wt%～20wt%增塑劑DINCH、40wt%～55wt%增粘樹脂、3wt%～8wt%低分子量聚異丁烯、1wt%～3wt%PE蠟和1wt%～1.5wt%抗氧化劑。制膠過程中的攪拌溫度范圍為130～155℃，刮膠時(shí)的恒溫溫度為150℃，上膠量為17～25g/m2。本實(shí)驗(yàn)考察了不同組份的加入量對(duì)熱熔膠性能的影響，從而確定抗皺環(huán)保型熱熔膠的最佳配方。表1是各試樣原料組分的牌號(hào)和比例，表2是各試樣制備過程中的工藝參數(shù)、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的不良現(xiàn)象。試樣1～3按上述配方配制，各制程中以及高低溫老化實(shí)驗(yàn)均未發(fā)現(xiàn)不良，制得的膜類背膠袋成品在收卷放置和老化測(cè)試后表面仍保持平整光滑、沒有起皺。試樣2中，高溫老化實(shí)驗(yàn)后與試樣1的相比膠體偏硬但沒有其他明顯不良，說明所述抗氧化劑采用巴斯夫1010和巴斯夫168以1:1的比例配合使用具有更好的高溫抗老化效果。

表1 各試樣的原料組分的具體牌號(hào)和比例

2.1 溶聚丁苯

本實(shí)驗(yàn)采用的SSBR溶聚丁苯可提高熱熔膠膠體的彈性和韌性，降低成品貼合時(shí)溢膠和膜收縮起皺的風(fēng)險(xiǎn)。與試樣3相比，試樣4溶聚丁苯的添加比例為38wt%，貼合制程中薄膜收縮起皺。主要是因?yàn)槿芫鄱”降奶砑恿科?，高?5wt%，導(dǎo)致熱熔膠的粘度較高，需要提高加熱溫度才可涂布使用，而加熱的溫度過高時(shí)則會(huì)導(dǎo)致膜類基材受熱收縮而被破壞；試樣5溶聚丁苯的添加比例為20wt%，刮膠后膜切時(shí)存在切膜粘刀且膠體拉絲的不良現(xiàn)象，且高溫老化后膠體內(nèi)有氣泡起皺。主要是因?yàn)槿芫鄱”降奶砑恿科伲陀?5wt%，造成模切時(shí)排廢困難，熱熔膠膠體拉絲回彈，存在溢膠和起皺的風(fēng)險(xiǎn)。因此溶聚丁苯的添加量應(yīng)控制在25wt%～35wt%之間。

表2 各試樣的制備過程中的工藝參數(shù)、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的不良現(xiàn)象

2.2 增塑劑DINCH

本實(shí)驗(yàn)添加非鄰苯類增塑劑DINCH，能顯著熱熔膠的增塑效果。此外，增塑劑DINCH與薄膜PE有很好的相容性，提高了成品的穩(wěn)定性。非鄰苯類增塑劑DINCH的傾點(diǎn)較低為-54℃，能顯著降低熱熔膠的黏度，使其在-20～60℃的使用環(huán)境中具有良好的柔韌性，可提高熱熔膠膠體的拉伸強(qiáng)度。與試樣3相比，試樣6的增塑劑DINCH的添加量為10wt%，低于12wt%，刮涂上膠時(shí)膠體粘度較大涂布不均，無法執(zhí)行后續(xù)制程；試樣7的增塑劑DINCH的添加量為25wt%，高于20wt%的用量，刮膠后膜切制程中切割時(shí)有粘性膠體溢出，無法執(zhí)行后續(xù)制程。因此增塑劑DINCH的添加量應(yīng)控制在12wt%～20wt%之間。

2.3 增粘樹脂

本實(shí)驗(yàn)使用的增粘樹脂為軟點(diǎn)為90～120℃之間的石油樹脂和松香樹脂的混合物，其具有較低的軟化點(diǎn)，與本實(shí)驗(yàn)配方各組分具有較好的相容性。并能增加整體的粘性，使熱熔膠具有良好的高低溫貼合性能，提高熱熔膠成品的模切性能[4]。與試樣3相比，試樣8的增粘樹脂添加量為34wt%，少于40wt%，貼合時(shí)由于膠體的粘性不足導(dǎo)致粘貼不牢。試樣9的增粘樹脂添加量為61wt%，高于55wt%，導(dǎo)致Tg值過高，熱熔膠低溫硬化，初粘差。因此增粘樹脂的添加量應(yīng)該控制在40wt%～55wt%之間。

2.4 低分子量聚異丁烯

本實(shí)驗(yàn)使用的低分子量聚異丁烯是分子量為1000～1350g/mol，具有耐熱、耐氧、耐酸和耐堿等良好的耐化學(xué)性，并且具有較好的低溫潤(rùn)濕性，可有效降低熱熔膠的膠體物理強(qiáng)度，使得熱熔膠對(duì)膜類基材具有抗收縮起皺效果，同時(shí)還有利于提高熱熔膠的粘結(jié)性能。與試樣3相比，試樣10的聚異丁烯添加量較高為10wt%，高溫老化實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)膠體外溢流平的不良現(xiàn)象，耐高溫性能不滿足使用要求；試樣11的聚異丁烯添加量較低為1wt%，低溫老化實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)標(biāo)簽起皺的不良現(xiàn)象，耐低溫性能不滿足使用要求。因此聚異丁烯添加量應(yīng)該控制在3wt%～8wt%之間。

2.5 PE蠟

本實(shí)驗(yàn)使用的PE蠟為馬來酸苷接枝PE蠟，其極性獲得增強(qiáng)，更利于提高熱熔膠對(duì)基材的粘結(jié)力，并且也可以改善熱熔膠的拉伸強(qiáng)度，降低其熱敏感，增強(qiáng)其模切性能。與試樣3相比，試樣12的PE蠟添加量為0.5wt%，高低溫老化實(shí)驗(yàn)后貼合的膠體薄膜分離。主要原因是PE蠟的添加比例過低，低于1wt%，熱熔膠與背膠袋薄膜的粘結(jié)效果差，容易脫落；若添加比例高于3wt%，熱熔膠與背膠袋薄膜的粘結(jié)性過剩，造成不必要浪費(fèi)。因此PE蠟的添加量應(yīng)控制在1wt%～3wt%之間。

2.6 抗氧化劑

在體系中加入抗氧化劑，能有效抑制高溫和空氣對(duì)其造成的氧化作用，保證性能長(zhǎng)期穩(wěn)定[5]。與試樣3相比，試樣13抗氧化劑的添加量為0.6wt%，其高溫老化實(shí)驗(yàn)后膠體收縮硬化。主要原因是抗氧化劑添加量過低，低于1wt%，高溫抗氧化性能不足，導(dǎo)致膠體老化，抗老化效果變差。若使用比例高于1.5wt%，則抗老化性能過剩，造成不必要浪費(fèi)。因此抗氧化劑的添加量應(yīng)控制在1wt%～1.5wt%之間。

3 結(jié)論

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)的抗皺環(huán)保型熱熔膠，按照質(zhì)量百分比配制，包括原料組分為：25wt%～35wt%溶聚丁苯、12wt%～20wt%增塑劑DINCH、40wt%～55wt%增粘樹脂、3wt%～8wt%低分子量聚異丁烯、1wt%～3wt%PE蠟和1～1.5wt%抗氧化劑，制膠過程中的攪拌溫度范圍為130～155℃，刮膠時(shí)的恒溫溫度為150℃，上膠量為17～25g/m2；所制得的膜類背膠袋的成品，在收卷放置并經(jīng)高低溫老化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)后標(biāo)簽和薄膜表面仍保持平整光滑、沒有起皺；說明本實(shí)驗(yàn)用于膜類背膠袋的抗皺環(huán)保型熱熔膠具有良好的防起皺性能，且具有較好的高低溫耐候性。