2.2　热熔压敏胶的生产工艺

热熔压敏胶大都是由SBC、增黏剂、矿物油、少量抗氧化剂和其他一些特殊添加剂组成的混合物（固体溶液）。这些特殊添加剂有填料和着色剂，在必要时才会被加入热熔压敏胶内。热熔压敏胶的成分大部分都是热塑性材料，需要在加热的条件下才能混合在一起。图2-11为热熔压敏胶混合过程的示意图。

混合热熔压敏胶时，有很多不同类型的混合机可供使用。以下为三种最常使用的生产设备。

2.2.1　立式混合机

这是生产热熔压敏胶比较经济的工艺。以这类混合机来生产热熔压敏胶时，通常先将抗氧化剂和低分子量成分，如矿物油和增黏剂，投入混合槽内加热熔融。增黏剂在其软化点之下有受热凝聚成团的倾向，因此需要分几次慢慢投入混合槽。当增黏剂完全溶解于矿物油之后再分数次慢慢加入SBC。如果投料速度过快，会造成混合物的温度偏低而凝聚成团。它所产生的高扭矩可能会损坏搅拌器。简言之，一般的投料顺序依次为：①矿物油和抗氧化剂；②增黏剂；③SBC。

一个良好的立式混合机应该具备以下几个特点：①混合容器的夹套间有良好的热媒油循环设计，能够提供快速的热交换效应；②适当的搅拌头配置可以提高混合的效率，同时减少混合的时间；③带有刮片的锚形搅拌叶能将粘于混合容器桶壁和底部的混合物及时刮除，增进热交换速度并减少碳化的现象；④具备抽真空的装置，以防止混合过程中原材料被空气氧化，同时可以移除混合物或产品中的气泡。为了降低最后的混合温度，作业者通常会保留部分的增黏剂在均匀混合最后才加入。

图2-12为一个典型的立式混合机。此类混合机具有三组搅拌轴，分别为：①锚形搅拌叶（anchor），可用来刮边、刮底，同时做顺时针或逆时针方向的搅拌；②圆盘状分散器（disperser），在切割较大颗粒的原材料后将它们从分散器上层带往下层，形成一个由上往下的纵向混合涡流，视混合机容体大小，分散机转速高达1000～3000r/min；③乳化机（emulsifier或称均质器）。此装置内有一个高速转子（转速高达1000～3000r/min），可以将经过分散机切割成较小的原材料从乳化机的下层吸入，再以高速转子将原材料切割成为微细粒子从乳化机的狭缝中释出。图2-12右图是一台实验室的机器，配方研究者可以先在实验室做出小量配方，等配方确定后再大量生产。

2.2.2　卧式混合机

这种类型的混合机通常会同时配备一套方便热熔压敏胶出料的押出机。因此，又被称为混合-押出机（mixtruder）。卧式混合机的混合顺序大致上和立式混合机相反。一般来说，投料的顺序依次为：①SBC和抗氧化剂（亦可以先加入少量的矿物油或增黏剂）；②增黏剂；③矿物油。卧式混合机生产热熔压敏胶的速度通常会比立式混合机更快。这是因为卧式混合机的热交换速度较快、剪切扭矩较高的缘故。另外，卧式混合机的重型转子可以用来生产黏度较高的产品。在此需要特别指出的一个重点是：在投料过程中，增黏剂必须逐份缓慢地加入SBC内才能获得适当的混炼效果。如果增黏剂的投料速度过快，部分熔融后的增黏剂会产生类似润滑剂的作用，将大幅度降低转子的剪切效率，反而得不到良好的混合效果。因为卧式混合机的混合顺序是从SBC开始的，除非能在较低温度混合，如低于170℃。如果混合槽内没有填充氮气，SBC在高温，如高于170℃的情况下就很容易被周围的空气或氧气瞬间氧化。SIS有断链倾向而SBS则有键结倾向。图2-13为代表性的捏合机。

2.2.3　螺杆挤出机

螺杆挤出机的产速很快，较适合用于大量生产单一配方的场合。国际上，有许多大型热熔压敏胶胶带厂将螺杆挤出机安装在胶带涂布线前方，直接在涂布线生产热熔压敏胶，立刻涂布并分条、剪切成胶带。螺杆大致上分为三种：单螺杆、双螺杆和往复式螺杆。一套完整的螺杆制胶系统应该包含自动计量进料装置、混合螺杆、在线质量检验装置、过滤装置和真空脱泡装置。国际上使用螺杆制造热熔压敏胶的工厂多集中在德国、意大利和美国等国家，中国台湾地区也有两套生产OPP胶带的螺杆制胶系统（3M与万州化学）。在中国，目前有许多公司已将自主研发的螺杆系统量产热熔压敏胶用于胶带、商标纸等较大用量的市场。图2-14为代表性螺杆制胶系统。

综上所述，各种混合机的优点如下。

①立式混合机在混合期间很容易抽真空。用这种工艺生产的热熔压敏胶通常具有较佳的耐老化性能。原材料的投料顺序较灵活。使用立式混合机生产热熔压敏胶时，并不需要非常熟练的操作员。

②卧式混合机的高扭矩适合生产高黏度产品。热交换速度较快，因此混合时间较短。

③螺杆挤出机生产的速度最快，适合大量生产，因此所生产的成品质量最稳定，不容易经时老化。

各种混合机的缺点如下。

①立式混合机由于剪切扭矩比较低，生产高黏度的产品时较为困难。热交换速度较慢，混合时间相对螺杆和卧式混合机较长。

②卧式混合机的投料顺序和时间相当讲究，需要熟练的作业员来操作。混合中如果不能降低温度或没有氮气保护，产品容易被氧化。

③螺杆挤出机的设备成本和技术含量较高。生产配方和整体制胶工艺条件的搭配相当讲究。不适合用来生产少量多样的热熔压敏胶产品。

不管用什么设备生产热熔压敏胶，混合时间越长，特别是立式和卧式混合方式，胶的熔融黏度、剪切力和SAFT会降低。但是，热熔压敏胶的剥离力和初黏力变化不明显。真空与非真空生产亦有很明显的差异。这些行为的变化程度可以从流变性的变化来侦测。配方者亦可发现不同的原料来源或批次，用相同的混合方式与条件，可能得到不同的胶黏物性。这和混合机的混合效率与原料的质量有密切的关系。