功能性镀铝胶包装材料运用
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本文简述了镀铝材料复合包装膜、袋的使用状况与存在的问题，通过对功能性镀铝膜复合胶的技术特点介绍与应用实例，分析了抗镀铝复合胶黏剂应具备的性能，阐述了专用镀铝胶在软包装镀铝材料复合工艺有益的应用与良好的实际效果。含镀铝膜的复合包装膜、袋，在食品、药品、化妆品、消毒用品、个人护理用品及农药、化学品包装等领域的应用已十分广泛。在我国，它的生产历史已有26年，最近几年的产量变得越来越大，几乎每一个制造复合包装材料的企业都在生产这种结构的产品。但是，这种复合材料的产品质量时常出现，一直困惑我们。在这些质量故障中，除了外观质量上的白斑、白点、气泡和皱纹故障外，最难解决的，就是镀铝层要转移、剥离力小、耐热性差和抗介质能力低的问题。上海烈银新材料科技有限公司的技术人员，从事软包粘合剂、复合包装材料及干式复合工艺的研究工作已32年，对含镀铝膜（主要是VM-PET、VM-OPP，VM-CPP、VM-PE等）复合物的质量现象深有经验，十几年来做过大量的调查研究，从镀铝膜质量、涂胶方式、复合工艺、熟化条件和胶黏剂性能等方面，做了长期、大量的工作。最近几年，我们主动从胶黏剂性能上去承担责任，不断改进，终于找到了用特殊合成结构的专用胶黏剂，解决了镀铝膜复合膜、袋的质量问题。本文就围绕这个主题，介绍一下这种优质胶黏剂的特点、性能和使用效果。
1镀铝材料复合厚镀铝层转移原因
在长期的研究和实践中，我们看到了二个非常普遍的现象：第一个是用压敏胶带去拉剥普通型镀铝膜的铝层时，绝大多数情况下，铝层不会转移到压敏胶带上来；第二个是用双组份聚氨酯胶黏剂去复合普通型镀铝膜，刚复合好下机时，镀铝层也不会转移，但是，经过交联固化后，镀铝层就十分容易转移，从而导致剥离力很小，会从原来大于2.5N/15mm的初粘力下降到最终的0.6N/15mm，甚至更低。上述现象揭示出一个道理：那就是不管压敏胶还是双组份的聚氨酯胶，只要胶粘剂的胶膜本身还“足够柔软”，镀铝层就不会转移，剥离力就高。而一旦胶粘剂充分交联固化变硬后，镀铝层就要转移，剥离力就变小。进一步去探究发现，双组份聚氨酯胶黏剂是主剂和固化剂分开包装的，要使用时才将它们按比例混合起来，胶膜的柔软度和耐热抗介质性能，可以通过主剂和固化剂比例用量的变化得到满足，固化剂用量越多，耐热性和抗介质性能就越高，但胶膜就越坚固、越刚性，内聚力也越大，反之便越柔软。在复合包装材料上，在正常情况下，为了满足耐热性和抗介质的要求，都要有足够量的固化剂去跟主剂配套使用，让它充分交联固化才行。但是，对绝大多数双组份聚氨酯胶黏剂而言，在满足了耐热和抗介质要求的充分交联固化后，镀铝层就必然要转移，剥离力也必然变小。这是一对矛盾。由此可以推断，镀铝层会转移的根本原因，是胶黏剂在交联固化时产生内应力的变化，使胶膜从“柔软”变为“坚硬”。胶粘剂在交联固化时内应力的增加，会导致镀铝层原有的状态发生变化，会动摇镀铝层跟基膜间原有的牢固程度。交联固化程度越高，结晶密度越高，内聚力越大，应力变化也就越大，对原有牢固程度的破坏就越严重，镀铝层也更容易转移，剥离力就会越低。
2镀铝层不转移的胶粘剂类型与分析
因此，要让镀铝层不转移、复合牢度高，就必须要让胶黏剂有“足够的柔软性”。自本世纪初起，软包市场出现过“镀铝膜专用复合胶”，有溶剂型双组份聚氨酯胶，有单组份压敏胶，也有水性聚丙烯酸酯胶，它们的胶膜都“足够柔软”。观察与分析以前软包市场出现过“镀铝膜专用复合胶”，溶剂型双组份聚氨酯专用胶是采用下列二种方法去实现胶膜有“足够的柔软性”的：一个是在现成的聚氨酯胶黏剂中加入橡胶类弹性体，例如，一定数量的SBS或丁基橡胶；另一个是在现成的聚氨酯胶黏剂中减少固化剂的比例用量，减少的办法有二种，一种是不降低固化剂的固体含量时，减少它跟主剂的用量比例，从10︰1变为10︰0.8，另一种是降低固化剂的固体含量，从75%下降到50%，但不减少它跟主剂的用量比例，实际上仍然是减少了它跟主剂的用量比例。单组份压敏胶本身就是以橡胶类弹性体为基料，再加上增黏剂等所制成，其胶膜是十分柔软的。而水性聚丙烯酸酯胶黏剂，则通过丙烯酸的长碳链酯这种单体(例如丙烯酸丁酯)用量比例的变化，直接做成“胶膜足够柔软”的胶粘剂。上述这三种“胶膜足够柔软”的胶黏剂，都表现出“压敏胶”的固有特征，不耐热、不抗水、不耐酸辣、不抗介质腐蚀，不适应于高质量、多要求的包装。我们关注镀铝膜复合物的质量问题超过15年，不仅从镀铝膜本身质量上，还从复合工艺上进行考察和改进，最后，我们把如何让胶黏剂本身去适应普通型镀铝膜这个问题，作为重点研究内容，把解决这些质量故障的责任主动承担起来。在做了长期、大量的研究工作后，终于研究成功了第一代功能性镀铝膜复合胶LY-103A/LY-103B，推向市场后，受到了用户的肯定和好评。并在此基础上，改进、完善后又推出第二代功能性镀铝膜复合胶LY-106A/LY-106B。其功能性、操作性、镀铝亲和性更显优异、强劲。我们的“功能性镀铝膜复合胶”也是溶剂型双组份聚氨酯胶黏剂，是“胶膜足够柔软”的产品，但它既不是在现成产品中加入橡胶类弹性体去改性达到“胶膜足够柔软”的目的，也不是减少固化剂的用量比例去让“胶膜足够柔软”，而是从合成的源头上，从分子结构的特性上，考虑怎么样的单体和怎么样的分子结构，才能让充分交联固化后的胶膜，既能耐热抗水、抵抗酸辣和某些化学介质，又还保留“胶膜足够柔软”，不会破坏镀铝层原有的牢固度，保持较高的复合剥离力。这是我们跟别人不同的指导思想和具体做法。我们的做法是选用长碳链单体为原料，采用嵌段共聚技术(BlockCopolymerizationTechnology)，增加聚氨酯大分子链上柔性链段的比例，减少刚性链段的比例，同时减少结晶点的密度，让胶膜在交联固化时，减少内应力的增加，交联固化后，又保持“足够的柔软性”。这种特殊结构的胶黏剂，不混用橡胶类弹性体，也不减少固化剂的用量比例，反而增加它的用量比例。但是，在主剂和固化剂进行交联固化的过程中，内应力变化不大，所以就不会破坏镀铝层的原有状态，不会动摇它原有的牢固度。目前，这种结构的胶黏剂，是我们首创的，它是我们利用所掌握的关键核心技术，经多年努力研制成功的专利产品，是拥有完全自主知识产权的技术。我们之所以不称其为“镀铝膜专用复合胶”，是因为它不仅仅解决了镀铝层要转移、剥离力低这一个简单的质量问题，还是因为它同时具有操作流平性好、溶剂释放能力强、残留溶剂特别少、干基用胶量少、不易出现白斑气泡、抗高含量爽滑剂、剥离力不衰退、复合袋耐水煮、抗酸、辣、油、酒介质以及表面活性剂侵蚀等全面的优良性能，它不仅可以将普通型镀铝膜做成高质量的功能性包装袋，也适用于BOPP、BOPA、BOPET、CPP和ALFilm之间高剥离力要求的复合。因此，为了区别于仅仅解决镀铝层转移这单一质量问题的“镀铝膜专用复合胶”，我们就把它称为“功能性镀铝膜复合胶”，把“功能性”放在前头，以强调和突出它的全能性。
3功能性镀铝膜复合胶的应用实例我们的“功能性镀铝膜复合胶”，不只是解决了镀铝层转移这个单一质量问题，它还具有耐水煮、抗介质、抗衰退、抗爽滑剂、流平性好、用胶量少、适应范围广和残留溶剂少等功能，是综合性能好、具有广泛适应性的优质产品。下面介绍几个应用实例。
3.1实例1年前，某一公司使用LY-103A/LY-103B功能性镀铝膜复合胶并进行了全面检测，不仅能把普通型镀铝膜做成“功能性包装袋”，而且在BOPA跟添加剂含量高达1300ppm的爽滑性防雾LDPE膜间的剥离力，也高达5.2N/15mm，防雾效果很好，解决了他们长期不能解决的烦恼，因此，年后就指定它为制造出口防雾包装袋的唯一胶粘剂。该公司用它做成BOPA/LDPE、BOPP/CPP、BOPP/普通VMBOPET/PE、BOPA/防雾LDPE和BOPA/CPE这几种结构的复合袋，分别装入水、辣椒醤、辣油、蕃茄酱、饱和盐水、含盐和食醋以及油(1：1：1)的混合物等介质，在水中煮沸60分钟后检查，不会出现皱纹、离层、泄漏、破袋等缺陷。表1是该公司的检测报告内容：
3.2实例2国内某一大公司的OPP/CPP复合膜质量长期不稳定，复合牢度不高,而且时好时坏，还找不到原因，影响到跟外商间的订货合作。自从采用了LY-103A/LY-103B这种功能性产品后，外商就很满意，指定不能再换用其它的胶为其制造BOPP/CPP复合产品。上述产品的使用效果虽然很好，但是还存在着熟化时间长、熟化后的胶膜过度柔软、自粘性较大、给人一种交联固化不完全、跟压敏胶相似感觉的缺陷，致使一些单位不敢放心使用。为此，我们在该胶的基础上，用了二、三年的时间和精力去改进提高。现在提供的LY-106A/LY-106B是第二代“功能性镀铝膜复合胶”，最大的特点是在保持铝层不转移、抗爽滑性添加剂、剥离强度高、耐煮沸、抗介质等原有性能基层上，做到了胶膜本身不再有固化不完全的不良感觉，外观质量更好，胶液颜色更浅，更清澈透明，胶膜的强韧性适当提高，初粘力更大，耐热性更高，溶剂释放更彻底、使用操作时更少异味或刺激。改进后的第二代LY-106A/LY-106B胶黏剂已经被许多用户采用，例如：
3.2.1重庆某公司用它做成BOPP/普通型VMBOPET/LDPE三层的榨菜袋，装入榨菜和酱菜，再经巴氏灭菌处理，效果都比较满意。
3.2.2哈尔滨某公司用它做成同样结构的三层复合袋，装入《北大荒》牌“香辣炸酱”，经100℃水煮30分钟，没有皱纹、离层、泄漏和破包的现象，再在室温下存放半年以上，仍然完好。
3.2.3上海某厂外销的BOPP/CPP防雾包装袋，找不到好的胶粘剂去制造，外商很有意见，该厂也很苦恼。采用LY-106A//LY-106B这种功能胶后，尽管成本高了一点，但由于质量提高而且稳定，没有后顾之忧，外商也欣然接受，连续二年来给他的订单不断。
3.2.4江苏某公司要制造LDPE/普通型VMBOPET/LDPE结构的蕃茄酱和带点酸性的葡萄酒包装袋，用这种功能胶去复合，上胶量只有2.0g/m2，LDPE对铝层的剥离力达到6.5N/15mm，铝层也不转移，把它裁成小片浸在60℃的“干红葡萄酒”中，一个月后也不分层，用135℃的过热蒸汽对袋口的注塑件热封处喷射25秒灭菌处理后，袋子仍然完好。
3.2.5上海另一个公司，过去用普通型镀铝膜做不到令人满意的复合袋。自使用LY-106A/LY-106B这种功能胶以后，无需再采用加强型VMBOPET材料,成本下降了6%～8%，所以，自那时以来，就采用这种功能性胶黏剂了。
3.2.6我们自已用LY-106A/LY-106B胶黏剂，做成BOPET（12μ）/普通VMBOPET（12μ）/LDPE（35μ）和BOPP(18μ)/VMCPP(25μ)这二种结构的复合膜，经检测，外膜BOPET跟VMBOPET镀铝层之间的剥离力，纵向是3.3N/15mm，横向是3.5N/15mm，平均为3.4N/15mm，外膜BOPP跟VMCPP镀铝层间的剥离力，纵向是3.65N/15mm，横向是3.12N/15mm，平均是3.38N/15mm。用前一种复合膜做成小袋子，分别装入榨菜、香辣炸酱，放在100℃的开水里煮30分钟后，同样不会出现起皱、隧道、分层、破包等不良现象，再在室温下放置半年，外观质量仍然完好，装入洗发露后，一年以后也还完好。用后一种BOPP/VMCPP的复合膜做成小袋子，装入饱和盐水，在100℃水中煮30分钟后，也没有问题。值得一提的是，从我们试验的情况来看，LY-106A/LY-106B这种胶，对软质和硬质PVC、TPU(热塑性PU膜)、PVF(聚四氟乙烯膜)、FEP(全氟乙丙共聚膜)、玻纤布、丙纶腈纶无纺布、尼龙或涤纶布、芳砜纶织物以及铝箔、铜箔等金属材料，也能牢固地粘接，用途十分广泛。上述的所有这些都说明，LY-106A/LY-106B这种胶黏剂，能够把普通型真空镀铝膜做成具有耐水煮、抗酸辣的功能性包装材料，是彻底解决镀铝膜复合袋质量故障的优质胶黏剂。
4、功能性镀铝膜复合胶技术指标
4.1表2是LY-103A/LY-103B及LY-106A/LY-106B产品的基本性能与技术指标
4.2表3是LY106A/LY-106B胶黏剂操作溶液的配制及其性能4.3LY-106A/LY-106B的使用工艺这种功能性镀铝膜复合胶的使用工艺，跟其他型号品种的基本相同，它也是双组份溶剂型聚氨酯胶黏剂，同样要用无醇无水的“工业一级品”醋酸乙酯去稀释，同样要控制烘道的干燥温度，保证残留溶剂量小于3mg/m2（工艺参数合理时，常小于1mg/m2），同样要在50℃的条件下熟化。但是，因为它是“高固含低粘度”产品，可以将操作溶液的浓度提高到35%—40%甚至45%进行复合。操作溶液的浓度变更后，应当用相应参数的网线辊去控制合适的干基上胶量。我们推荐采用160线～180线、网点深度45μ—55μ的网线辊进行涂胶，此时，操作溶液的工作浓度可提高到40%以上，可减少稀释剂的用量，可降低生产成本。如果油墨层数较少和版面不大，建议干胶的上胶量控制在2.0g/m2—2.4g/m2，如果是满版印刷,而且墨层较厚，干胶的上胶量应增加到2.6g/m2—3.0g/m2。特别要提醒注意的一点是，由于这种功能性胶黏剂各个组份的分子结构及其性能，跟其它常用的双组份聚氨酯胶黏剂有根本性的不同，在未配成操作溶液之前，它和别种型号胶黏剂之间绝对不能混用。也就是说，这种胶的主剂跟别种胶的主剂不能代替或混合使用，固化剂也不能互相代替或混合使用，只有把它配制成了操作溶液之后，这种“已配好”的操作溶液，才可以跟别种型号也“已配好”的操作溶液混合使用。
5功能性镀铝膜复合胶开发与使用结论
目前，大多数用户已采用第二代功能性镀铝膜复合胶LY-106A/LY－106B去代替第一代的LY-103A/LY-103B了，他们反馈回来的信息与我们现场取样测试表明：
5.1用其做成含普通型镀铝膜的包装袋，镀铝层和油墨层基本不转移，剥离强度大于2.0N/15mm，甚至大于3.0N/15mm，铝层反面的BOPET和LDPE间的剥离力可达5N/15mm以上。
5.2不同质量的普通型镀铝膜会有不同的结果，应该选用由合格的镀铝机生产的高质量普通型镀铝膜，未复合前镀铝层的牢度应在1.8N/15毫米以上。
5.3用第二代功能性镀铝膜复合胶LY-106A/LY－106B做成的复合膜能耐100℃的高温水煮。
5.4除了膨化食品、咖啡、奶粉、茶叶等中性干燥食品外，还可以包装辣椒醬、榨菜、蕃茄醬、葡萄酒、洗发水、消毒酒精、香片、樟脑丸、防蛀防霉剂、蚊香片等具有腐蚀性的内容物。
5.5其具有流平性好，浸润性好、用胶量少，使用成本低，光膜对光膜复合时，其上胶量可在1.8g/m2—2.0g/m2（干基）不会产生白斑、白点，剥离力也在2.0N/15mm以上。
5.6适宜于高爽滑性LDPE或CPP内膜的复合，剥离力较高且极少衰退。
5.7溶剂释放能力特别好，选择合理的复合工艺参数进行复合时，残留溶剂量可在1.0mg/m2以下，更符合卫生安全、沒有异味的现象。
5.8其符合我国的《食品安全法》和GB9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》；并经过欧盟的SGS检测与STR按美国FDA规范进行检测。