復合薄膜制作的食品軟包裝具有攜帶方便、易貯存以及保證食品衛(wèi)生等優(yōu)點,受到人們的青睞。近年來,這種新型包裝發(fā)展非常迅速,為了滿足對軟包裝大幅度增長的需要,全國各地相繼引進了上百條復合薄膜生產(chǎn)線,促進了生產(chǎn)復合薄膜用的膠黏劑的發(fā)展。 任何一種薄膜都有它固有的優(yōu)缺點,只有將各種特性的薄膜復合在一起才能得到高性能的復合材料。這些復合材料的性能除了與選用的薄膜有關外,還取決于把不同薄膜復合在一起的膠粘劑性能,復合薄膜的生產(chǎn)方法主要是擠出復合和干法復合,干法復合是用膠粘劑經(jīng)復合機將不同薄膜粘合在一起,其工藝適合于各種薄膜基材的復合。目前,世界各國干法復合使用的膠粘劑都是聚氨酯膠粘劑,可制得滿足耐熱、耐寒、耐油、耐酸、奶藥品、阻氣、透明、耐磨以及耐穿刺等性能要求的軟包裝復合薄膜。 7.4.2.1 普通包裝用復合薄膜膠粘劑 普通包裝用復合薄膜聚氨酯膠粘劑一般包括干燥食品(又叫輕食品)包裝用膠和耐70~100℃煮沸殺菌用的蒸餾食品包裝用膠。通常此類膠粘劑為雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑,主劑是聚醚或聚酯多元醇經(jīng)芳香異氰酸酯改性后含羥基的聚氨酯多元醇(稱甲組分),固化劑是芳香異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物(稱乙組分)。使用時將甲組分與乙組分按一定比例混合,再用醋酸乙酯稀釋到一定濃度后進行施膠涂布。 制備方法示例如下。 【實例1】(主劑:PDA-TDI-BDO) 制造主劑的設備為500L不銹鋼反應釜、1㎡回流冷凝器、框式攪拌器(轉速80r/min)、夾套蒸汽或熱水電加熱。 聚己二酸-二甘醇酯(PDA)在130~135℃、1.3kPa條件下進行真空脫水3h,測定水分在0.06%以下,PDA分子量2000,酸值≤0.5mgKOH/g。TDI為80/20異構體。醋酸乙酯為工業(yè)一級品。 將130kgPDA加入反應釜,開動攪拌機,加熱至45~50℃之后加入28.3kgTDI,反應溫度控制在70~80℃,反應2 h,然后加8.8kg1,4-丁二醇(BDO)進行擴鏈反應,反應時間為1h,再加入167kg醋酸乙酯,攪拌20min,冷卻出料。制得粘度為1200~1500mPa·s淺黃色粘稠液、固含量為50%的主劑(甲組分)。 制造固化劑的設備是100L搪瓷反應釜、1㎡回流冷凝器、框式攪拌器(轉速80r/min)、蒸汽或熱水電加熱、三羥甲基丙烷(TMP)熔化貯槽。 先將18.3kg醋酸乙酯投入反應釜,開動攪拌,加入43.5kgTDI,加熱至45~50℃,再慢慢加入預先熔化的TMP11.2kg,反應溫度控制在70℃、NCO含量為13%~14%、粘度為(2000±500)mPa·s的淺黃色透明液體狀固化劑(乙組分)。 膠粘劑按甲組分:乙組分=10:1(質量比)配制。 【實例2】(主劑:聚己二酸間苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇) 以聚己二酸間苯二甲酸-乙二醇-新戊二醇酯多元醇為原料,另添加γ-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷[OCN-(CH2)3-Si(OCH3)3]偶聯(lián)劑與TMP-TDI加成物組成的膠粘劑,可用于耐煮沸包裝的復合薄膜膠粘劑。 取己二酸:間苯二甲酸:乙二醇:新戊二醇=1:1:1.7:0.3(摩爾比)的聚酯多元醇(羥值23、分子量5000)100份、TMP-TDI加成物25份、醋酸乙酯30份以及γ-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷2份制得膠粘劑。 將該膠以3g/㎡涂布量涂于聚酯薄膜,在50℃、0.07MPa下與尼龍薄膜進行復合,3天固化后,其復合薄膜剝離強度為820g/15mm。 【實例3】(主劑:雙酚A-環(huán)氧丙烷多元醇) 取雙酚A:環(huán)氧丙烷=1:6(摩爾比)的雙酚A聚醚多元醇(平均分子量600,羥值200)50份、環(huán)氧丙烷聚醚多元醇(平均分子量3000、羥值40)50份、聚合MDI(44V-10)86份以及γ-異氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷2份混合后配制成膠粘劑。將該膠粘劑以4g/㎡的涂布量涂于PVC膜(50μm),以0.05MPa、50℃條件下與鋁箔(40μm)進行復合,經(jīng)3天后固化制得復合薄膜,其剝離強度為1200g/15mm。煮沸3h后剝離強度為1150g/15mm. 【實例4】(主劑:聚己二酸-3-甲基-1,5-戊二醇-HD-BDO-MDI) 1摩爾聚己二酸-3-甲基-1,5二醇-己二醇(3-甲基-1,5-戊二醇與己二醇的摩爾比為1:1,平均分子量2000)、1.05mol,反應溫度50~150℃,制得含羥基的聚氨酯,用酯酸乙酯配制成固含量為40%的羥基聚氨酯溶液(主劑)。固化劑是TMP-TDI加成物(75%醋酸乙酯溶液)。按主劑:固化劑=100:5-7.5(質量比)配比,用醋酸乙酯稀釋成20%溶液作為層壓復合用膠粘劑。涂布量為3.0g/㎡,用于聚酯薄膜與聚丙烯(CPP)薄膜層壓復合,于40℃固化3天制成復合薄膜。將復合膜浸漬在100℃熱水中20天,其薄膜仍呈透明,無收縮,粘合強度良好。薄膜放置于由雷屬菌等四種細菌組成的混合培養(yǎng)液中,經(jīng)30℃×24天,其復合薄膜耐細菌良好。 2.品種和技術指標 普通食品包裝用復合薄膜聚氨酯膠粘劑在國內已有生產(chǎn),主要技術路線都是以聚己二酸類聚酯多元醇為原料。而國外大多采用環(huán)氧丙烷聚醚為原料,其成本較低。國內普通食品包裝用聚氨酯膠粘劑的技術指標見表7-7,日本普通包裝用品包裝用聚氨酯膠粘劑的技術指標間表7-8. 表7-7國內普通食品包裝用聚氨酯膠粘劑的技術指標
表7-8日本普通食品包裝用聚氨酯膠粘劑的技術指標
3使用方法 膠粘劑使用方法是否合理直接影響復合薄膜的質量,每種牌號膠粘劑都有其自身的特點,在使用前必須詳細了解生產(chǎn)廠家的有關使用說明。在此簡單介紹膠液配制、涂膠量以及復合與熟化的基本方法。 (1)膠液配制 按膠粘劑產(chǎn)品規(guī)格確定甲、乙組分的配比(參看表7-7)。膠粘劑使用的工作濃度為25%~40%,稀釋的溶劑是醋酸乙酯,要求醋酸乙酯的含量≥99.8%,含水量不超過300×10-6,乙醇含量≤0.02%,醋酸含量低于0.05%。稀釋時需按要求往主劑中加入醋酸乙酯,并在進行充分攪拌后,再將固化劑加熱到稀釋好的主劑中,再充分攪拌均勻。一般配制好的膠粘劑存放于密封容器中,使用1~2天無明顯影響復合薄膜質量的問題。 (2)涂膠量 涂膠量(以干膠量計算,g/㎡)是影響復合薄膜粘合強度的重要因素之一,需根據(jù)復合薄膜使用目的和薄膜材質的不同確定涂較量,干式復合薄膜的膠量見表7-9. 表7-9 干式復合薄膜的涂膠量
(3)復合與熟化 涂上膠粘劑的薄膜在50~80℃的烘道進行干燥,復合輥溫控制為50~90℃,復合壓力為0.25~0.4MPa。復合后的薄膜通常需在室溫下(不低于20℃)放置8天以上才能完成固化。為了縮短固化時間,熟化溫度可在40~65℃進行,熟化時間為24~48h。 |