關于泡棉雙面膠的種類及性能分析

曹杰

深圳市藍人科技有限公司 廣東深圳 518000

隨著社會的高速進步，汽車、電子、裝修等行業(yè)正在蓬勃發(fā)展。上述行業(yè)的進步同時帶動了對生產(chǎn)起到至關重要作用的泡棉雙面膠的發(fā)展。泡棉雙面膠的主要功能是隔溫隔熱隔化學腐蝕并且密封性極強。這些功能決定了泡棉雙面膠在生產(chǎn)與人民生活中的普及使用。本文通過收集整理國內外泡棉雙面膠的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，歸納總結了市面上應用廣泛的幾種泡棉雙面膠，并依據(jù)有關國標分析了泡棉雙面膠的性能檢驗的方法。

1 泡棉雙面膠行業(yè)的市場現(xiàn)狀

目前在我國泡棉雙面膠大約有70%左右的產(chǎn)能可以自產(chǎn)自足。根據(jù)中國膠粘劑和膠粘帶工業(yè)協(xié)會的報告顯示，2020年我國膠粘帶產(chǎn)量321億平方米，產(chǎn)量較去年增長9.0%，銷售額達到696.3億元，銷售額較去年增長10.1%。2020年我國國內泡棉雙面膠帶市場為1.4億元，較2019年時增加2千萬元[1]。受全球疫情的影響，未來幾年泡棉雙面膠的整體增長趨勢勢必會放緩，但這也將是我國泡棉雙面膠帶生產(chǎn)的加速期。因生產(chǎn)工藝簡單，人力成本負擔較輕，經(jīng)大數(shù)據(jù)分析，全國目前有多家雙面膠、泡棉雙面膠的企業(yè)正申請建廠或擴建，規(guī)模從年產(chǎn)幾十噸到五千噸不等。下表1為2018年至2020年我國膠粘帶進出口海關數(shù)據(jù)。

目前國外泡棉雙面膠的主要生產(chǎn)廠家有美國3M、德國德莎（TESA）、日本日東工業(yè)（NITTO）等，國內主要生產(chǎn)廠家為亞化科技（上海）有限公司、永大（中山）有限公司、上海晶華膠粘新材料股份有限公司等。其產(chǎn)品囊括了EVA泡棉雙面膠、PE泡棉雙面膠、PU泡棉雙面膠、高發(fā)泡雙面膠、亞克力泡棉雙面膠等。上述產(chǎn)品已被廣泛應用于社會各行各業(yè)的生產(chǎn)生活中。

2 泡棉雙面膠的種類與應用

泡棉雙面膠使用的泡棉基材主要為EVA泡棉、PE泡棉、PU泡棉、高發(fā)泡泡棉、亞克力泡棉等。在不同泡棉基材的基礎上兩面涂滿丙烯酸黏合劑，這就組成了泡棉雙面膠。下圖1為EPE泡棉雙面膠的結構演示圖。

圖1 2018年至2020年我國膠粘帶進出口海關數(shù)據(jù)（萬噸）

圖1 EPE泡棉雙面膠的結構演示圖

2.1 EVA泡棉

EVA泡棉是一種新型的環(huán)保材料，其主要成分為乙烯乙酸酯，按照質量等級可分為A料、B料、C料、低味道環(huán)保料、不環(huán)保料。EVA泡棉的生產(chǎn)工藝特點主要體現(xiàn)在發(fā)泡的過程中。當分解溫度達到時，發(fā)泡劑會分解并釋放出大量氣體，此時便形成了泡核。在突然泄壓后，泡核釋放了壓力導致了EVA材料膨脹，最終形成了EVA泡棉[2]。

EVA泡棉的特點主要為耐腐蝕性。因其主要成分的化學穩(wěn)定性，EVA泡棉具有很好的耐海水、耐油脂、耐酸堿等化學腐蝕、無毒等優(yōu)點。也因EVA泡棉的回彈性與抗張力的水平很高，EVA泡棉也有很好的抗震動性。

EVA泡棉因為其的優(yōu)越性，廣泛應用在五金、電子產(chǎn)品、金屬構件的外包裝、體育器材等領域。

2.2 PE泡棉

PE泡棉，即聚乙烯泡棉，是聚乙烯泡棉經(jīng)發(fā)泡生產(chǎn)出的泡棉產(chǎn)品。PE泡棉因發(fā)泡成型工藝的不同，具體可分類為EPE泡棉、XPE泡棉、IXPE泡棉等。

（1）XPE泡棉。焚燒后不會產(chǎn)生空氣污染，這是PE泡棉特有的優(yōu)點。這主要依靠于PE泡棉的主要成分為聚乙烯，其在高溫焚燒后的產(chǎn)物僅為二氧化碳與水。

因XPE泡棉中的聚乙烯在分子結構上的穩(wěn)定性有效減少了泡棉兩側的熱量交換，PE泡棉具有優(yōu)秀的絕熱性與耐高溫性。

（2）EPE泡棉。EPE泡棉另被稱為EPE珍珠棉。其主要成分為聚丙烯酸。其特點是可塑性更高、防水防震性較XPE泡棉有所提高。EPE泡棉也有很好的耐酸堿等化學腐蝕的特性。因發(fā)泡倍數(shù)更高，EPE泡棉重量更輕，堅固性更好。

EPE泡棉廣泛應用在高檔禮盒的內飾，玩具或電子產(chǎn)品的內包裝等方面。對EPE泡棉復合鋁箔后，產(chǎn)品具有優(yōu)異的抗紫外線的能力。是汽車產(chǎn)品遮陽與某些化工產(chǎn)品的隔熱的主要應用產(chǎn)品。

（3）IXPE泡棉。IXPE泡棉的主要成為是低密度的聚乙烯。因生產(chǎn)工藝中使用了電子加速器進行了輻射交聯(lián)，IXPE泡棉其表面更光滑平整，其吸水率更低。廣泛應用在汽車軟內飾、綠色建筑等其他方面。

2.3 PU泡棉

PU泡棉是在主要成分聚氨酯中加入甲苯二異氰酸酯（TDI）進行膠聯(lián)反應而形成的塑料類產(chǎn)品。主要分為聚酯及聚醚型泡棉兩大類。

PU泡棉相比PE泡棉，擁有更好的熱穩(wěn)定性與回彈性等力學性能，其隔音、抗震、防毒功能性能也很好。因此常被用在航空工業(yè)、汽車等工業(yè)的保溫隔熱的結構上。

2.4 高發(fā)泡泡棉

高發(fā)泡（又稱二次發(fā)泡）泡棉將經(jīng)過充分混煉的物料在模具中加熱加壓下完成交聯(lián)，并有部分物理發(fā)泡劑分解產(chǎn)生部分發(fā)泡，將模具冷卻到一定溫度取出，在常壓下進行二次加熱發(fā)泡。其發(fā)泡倍率可在三十到四十倍。

高發(fā)泡泡棉耐熱性能良好，其最高使用溫度可以達到120度以上，優(yōu)于EPE泡棉的最高使用溫度。高發(fā)泡泡棉的結構穩(wěn)定，熱收縮性小，但因其發(fā)泡倍數(shù)的增加，其絕熱效果也有增強的趨勢。

高發(fā)泡泡棉主要應用于一次成型類產(chǎn)品或高精密元器件與儀表的外包裝材料。

2.5 亞克力泡棉

亞克力泡棉的主要成分為聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是由全丙烯酸膠體輔以離型膜或離型紙制作而成[3]。

亞克力泡棉擁有良好的自粘特性，對塑料、金屬、木材、紙張等不易粘貼的介質表面有很好的黏合性。其主要應用在各種對密封性要求很高的施工場所等。

3 泡棉雙面膠的性能驗證分析

泡棉雙面膠的生產(chǎn)機器的作用僅為在泡棉基材兩面涂膠、使用紫外燈光源對涂膠進行固化、張貼泡棉兩側的離型紙。由于沒有驗傷與糾錯機制的存在，導致泡棉雙面膠的機器比較容易出現(xiàn)涂膠不均勻、涂膠溢出離型紙或離型紙張貼錯位等生產(chǎn)質量問題。因此，對泡棉雙面膠進行一定的性能驗證是十分必要的[4]。下文將重點根據(jù)國標GB/T27595-2011《膠粘劑結構膠粘劑拉伸剪切疲勞性能的試驗方法》對泡棉雙面膠進行性能驗證分析。

3.1 泡棉雙面膠進行性能驗證的要求

（1）對測試人員與測試環(huán)境的要求。因對泡棉雙面膠進行的性能測試中一部分為目視，因此首先要求測試人員應具有正常的視力值。測試環(huán)境要求使用800至1200Lux的照明無影燈。同時要求測試人員的眼睛與產(chǎn)品相距30厘米，產(chǎn)品與燈源相距90厘米。

（2）泡棉雙面膠目視檢測的方法。測試人員的視線應與被檢面呈現(xiàn)45度的夾角。在檢測過程中，測試人員應上下左右轉動產(chǎn)品約15度角檢查樣品。要求檢查時間不應小于10秒。檢查時的順序應為先檢查泡棉雙面膠的正面，接下來是下側，緊接著是右側，然后是上側，接著是左側，最后是泡棉雙面膠的背面。

（3）抽查泡棉雙面膠產(chǎn)品的方案。抽檢產(chǎn)品時，測試人員應嚴格按照美國標準MIL-STD-105EⅡ級第N次抽樣方案進行。成品尺寸需按照特殊檢驗水準S=3標準隨機抽樣測試。

（4）抽檢可接受質量等級結果描述：致命缺陷（CRI）--0；主要缺陷（MAJ）--0.65；次要缺陷（MIN）--1.5。

3.2 檢驗方法與工具

（1）對泡棉材質的檢驗。測試人員按照3.1.2中的方法目視樣品，核對樣板是否符合工程要求。

（2）對泡棉雙面膠尺寸的檢驗。測試人員首先使用卡尺，測量泡棉雙面膠的長度、厚度是否和圖紙上的要求符合，允許的誤差為0.05毫米；然后檢驗生產(chǎn)機器上的防塵網(wǎng)厚度是否符合圖紙要求的0.02毫米的誤差。

（3）對泡棉硬度的檢驗。測試人員通過手感檢驗泡棉與標準樣品板的硬度是否一致。

（4）對泡棉雙面膠的外觀進行檢驗。測試人員首先按照3.1.2中的要求目視泡棉雙面膠的外觀是否有污垢、毛邊、褶皺、沖泡、沖缺或脫落等問題；測試人員還應撕起離型紙，判斷泡棉是否被撕破；目視檢查泡棉雙面膠表面是否存在積膠、少膠、缺膠、溢膠等問題。

（5）對泡棉雙面膠的特性進行檢查。

①普通特性。在恒溫試驗機中對泡棉雙面膠進行環(huán)境適應性測試，判斷外觀與黏性是否存在異常；在65攝氏度的溫度下進行耐高溫測試，判斷泡棉雙面膠四小時后是否存在漏膠或貼不整齊的情況。

②泡棉雙面膠的剝離強度測試。將泡棉雙面膠撕下20厘米并完全覆蓋到測試板上使用4千克的重物以10m/min的速率輥壓泡棉雙面膠5次。之后，在22攝氏度和50%環(huán)境濕度的條件下，將膠帶的一端以300m/min的速度從膠帶的180度角的方向撕下。根據(jù)儀器記錄的剝離時消耗的力度，計算樣品的剝離強度。

③泡棉雙面膠的初粘力實驗——滾球試驗。在室溫為21至23攝氏度，環(huán)境相對濕度為50%的前提下，將泡棉雙面膠平穩(wěn)連續(xù)地粘貼在基材面上，使用一顆直徑11毫米，重量為5-6g的鋼球在離膠層30度角的平穩(wěn)斜坡頂部滾落。測試人員通過測量鋼球在粘有泡棉雙面膠的基材上的滾動距離，計算得出該樣品的初粘力。

④泡棉雙面膠的抗剪切力實驗。在室溫21至23攝氏度，環(huán)境相對濕度為50%的前提下，將泡棉雙面膠整齊貼滿1320毫米的基材表面，將基材帶雙面膠的一面張貼在測試板上，并兩者接觸面積為260平方毫米。首先測試者應靜置測試板30秒，并記錄基材的滑動距離；之后重新張貼測試板與基材并使用1千克的標準砝碼掛在基材上，記錄30秒后基材的滑動距離。通過比較兩次基材滑動距離的差值，計算出泡棉雙面膠的抗剪切力。

⑤泡棉雙面膠的耐溫性實驗。在室溫21至23攝氏度，環(huán)境相對濕度為50%的前提下，將泡棉雙面膠粘貼至一塊鋁箔的一端并保證粘貼面積為399平方毫米。取另一條鋁箔并保證鋁箔的重量控制為80克，將其一端完全粘貼于泡棉雙面膠上。采用4千克重物以速度為0.3m/min的方式滾壓2次后，立即將兩條鋁箔豎直掛立起來，在環(huán)境溫度升溫至50攝氏度后開始計時，以第二條鋁箔完全脫離泡棉雙面膠時終止計時。根據(jù)生產(chǎn)實驗經(jīng)驗，若剝離時間大于15分鐘小于90天，則稱該時間為短期時間，若剝離時間大于90天，則稱該時間為長期時間。依照不同使用環(huán)境的產(chǎn)品使用規(guī)定，判斷產(chǎn)品的耐溫性實驗是否合格。

⑥泡棉雙面膠的揮發(fā)性實驗（根據(jù)《美國汽車內飾材料霧化特性測試程序SAEJ1756-94》進行實驗）

本實驗探究的是泡棉雙面膠在高溫下其易揮發(fā)性成分的喪失率。喪失率越低說明該試樣的泡棉雙面膠的有機成分揮發(fā)性越小，產(chǎn)品質量越高。

在室溫21至23攝氏度，環(huán)境相對濕度為50%的前提下，將泡棉雙面膠試樣放置24小時，以保證樣品濕度平衡。將濟南蘭光的FT-F1內飾件霧化儀中的清洗起霧杯及起霧玻璃板使用純水與10%的乙醇清洗并在65攝氏度的烘箱中烘干，使用電子天平準確稱量玻璃蓋板的重量并記錄，待用。將已與環(huán)境濕度平衡的泡棉雙面膠樣品，使用電子天平準確稱取10克（偏差為0.0005克）并放置在起霧杯的樣品架上，蓋上玻璃蓋板。將帶有樣品的起霧杯小心放入儀器的浴槽內并設置溫度為100攝氏度。待浴槽內溫度上升至95攝氏度時開始計時2小時。2小時之后關閉儀器加熱組件并在浴槽內自然冷卻至室溫。之后，取下玻璃蓋板，并再次使用電子天平準確稱量其的重量。通過公式（加熱后的玻璃蓋板重量-加熱前玻璃蓋板重量）/泡棉雙面膠樣品的重量×100，依照不同使用環(huán)境的產(chǎn)品使用規(guī)定，判斷產(chǎn)品的揮發(fā)性實驗是否合格。

4 結語

綜上所述，隨著各行各業(yè)的長足發(fā)展，不同類型的泡棉雙面膠在人們日常生活中的應用也越來越廣泛。本文收集并整理了國內外泡棉雙面膠的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，闡明了泡棉雙面膠的未來發(fā)展前景。同時歸納并總結了市面上應用廣泛的幾種泡棉雙面膠，分別從其不同的種類與應用上進行了概述。本文創(chuàng)新性的依據(jù)有關國標與行業(yè)規(guī)范標準探究了我公司現(xiàn)行的泡棉雙面膠的性能檢驗的方法。