膜類背膠袋用抗皺環保型熱熔膠的制備與應用

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

隨著快遞物流行業的迅速發展，包裝材料的應用越來越廣泛。因為熱熔膠安全環保，適合高速生產，被廣泛應用于物流包裝行業，膜類背膠袋是物流運單的常見載體之一。背膠袋的原料膜，尤其是PE膜受熱、受力易伸縮形變的特點，市場上現有的膠黏劑針對背膠袋均存在一定程度伸縮和涂布分切成品溢膠現象。目前現有的熱熔膠技術仍達不到抗皺效果[1]。

本實驗制備的用于膜類背膠袋的抗皺環保型熱熔膠，應用于快遞物流行業的背膠袋，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應力，具有良好的模切性能和低收縮性的特點[2]。以DINCH為增塑劑能顯著降低聚合物的粘度和拉伸強度，增塑劑DINCH與聚異丁烯協同作用降低膠體內應力，達到應用于薄膜類背膠袋涂布后的標簽具有抗皺的效果，并具有優良的模切性能[3]。本實驗還提出了抗皺環保型熱熔膠和膜類背膠袋的制備方法，工藝簡單操作易行。

1 實驗部分

1.1 實驗藥品

溶聚丁苯(巴陵石化SSBR 2608)、增塑劑DINCH(巴斯夫Hexamoll DINCH)、增粘樹脂(石油樹脂埃克森2203LC、松香樹脂廣東科貿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，繼續加熱攪拌至完全熔化；抽真空，在真空狀態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，恒溫攪拌至熱熔膠膠體完全熔化；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簽紙或者標簽薄膜；經過冷卻輥降溫至室溫，按照需要的尺寸進行切割后收卷，既制得標簽；標簽去除離型紙，粘合在待處理背膠袋的標簽區域的薄膜處，即制得膜類背膠袋。

1.3 性能分析

對膜類背膠袋取樣，進行恒溫靜置48h的高溫和低溫的老化實驗，高溫老化的恒溫溫度65℃，低溫老化的溫度為-20℃。

2 結果討論

本實驗制備的抗皺環保型熱熔膠，按照質量份數配制，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℃，刮膠時的恒溫溫度為150℃，上膠量為17～25g/m2。本實驗考察了不同組份的加入量對熱熔膠性能的影響，從而確定抗皺環保型熱熔膠的最佳配方。表1是各試樣原料組分的牌號和比例，表2是各試樣制備過程中的工藝參數、檢測發現的不良現象。試樣1～3按上述配方配制，各制程中以及高低溫老化實驗均未發現不良，制得的膜類背膠袋成品在收卷放置和老化測試后表面仍保持平整光滑、沒有起皺。試樣2中，高溫老化實驗后與試樣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和比例

2.1 溶聚丁苯

本實驗采用的SSBR溶聚丁苯可提高熱熔膠膠體的彈性和韌性，降低成品貼合時溢膠和膜收縮起皺的風險。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。主要是因為溶聚丁苯的添加量偏多，高于35wt%，導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則會導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%，刮膠后膜切時存在切膜粘刀且膠體拉絲的不良現象，且高溫老化后膠體內有氣泡起皺。主要是因為溶聚丁苯的添加量偏少，低于25wt%，造成模切時排廢困難，熱熔膠膠體拉絲回彈，存在溢膠和起皺的風險。因此溶聚丁苯的添加量應控制在25wt%～35wt%之間。

表2 各試樣的制備過程中的工藝參數、檢測發現的不良現象

2.2 增塑劑DINCH

本實驗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，提高了成品的穩定性。非鄰苯類增塑劑DINCH的傾點較低為-54℃，能顯著降低熱熔膠的黏度，使其在-20～60℃的使用環境中具有良好的柔韌性，可提高熱熔膠膠體的拉伸強度。與試樣3相比，試樣6的增塑劑DINCH的添加量為10wt%，低于12wt%，刮涂上膠時膠體粘度較大涂布不均，無法執行后續制程；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有粘性膠體溢出，無法執行后續制程。因此增塑劑DINCH的添加量應控制在12wt%～20wt%之間。

2.3 增粘樹脂

本實驗使用的增粘樹脂為軟點為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，與本實驗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%，貼合時由于膠體的粘性不足導致粘貼不牢。試樣9的增粘樹脂添加量為61wt%，高于55wt%，導致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該控制在40wt%～55wt%之間。

2.4 低分子量聚異丁烯

本實驗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性，并且具有較好的低溫潤濕性，可有效降低熱熔膠的膠體物理強度，使得熱熔膠對膜類基材具有抗收縮起皺效果，同時還有利于提高熱熔膠的粘結性能。與試樣3相比，試樣10的聚異丁烯添加量較高為10wt%，高溫老化實驗后發現膠體外溢流平的不良現象，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%，低溫老化實驗后發現標簽起皺的不良現象，耐低溫性能不滿足使用要求。因此聚異丁烯添加量應該控制在3wt%～8wt%之間。

2.5 PE蠟

本實驗使用的PE蠟為馬來酸苷接枝PE蠟，其極性獲得增強，更利于提高熱熔膠對基材的粘結力，并且也可以改善熱熔膠的拉伸強度，降低其熱敏感，增強其模切性能。與試樣3相比，試樣12的PE蠟添加量為0.5wt%，高低溫老化實驗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性過剩，造成不必要浪費。因此PE蠟的添加量應控制在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其造成的氧化作用，保證性能長期穩定[5]。與試樣3相比，試樣13抗氧化劑的添加量為0.6wt%，其高溫老化實驗后膠體收縮硬化。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。因此抗氧化劑的添加量應控制在1wt%～1.5wt%之間。

3 結論

綜上所述，本實驗的抗皺環保型熱熔膠，按照質量百分比配制，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，在收卷放置并經高低溫老化實驗檢測后標簽和薄膜表面仍保持平整光滑、沒有起皺；說明本實驗用于膜類背膠袋的抗皺環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。