胡元結　柯躍虎

摘要：介紹了保護膜的結構，薄膜和膠體的分類，以及膠體主要特性：粘接強度、內聚強度、附著力、耐紫外線能力等，并且簡述了保護膜的生產及在鋁材行業(yè)中的應用。

關鍵詞：保護膜；特性；鋁材；應用

保護膜是一種具有表面保護功能的膜狀材料，也是壓敏膠（PSA）中最重要的產品之一。保護膜通常是以聚烯烴塑料膜為基材，以橡膠或丙烯酸酯類聚合物為壓敏膠的基體樹脂，經涂布機加工制成。保護膜的作用是在商品貯運流通的過程中，或基材加工的工序之間，為防止表面劃傷而采取的一種臨時性的防護措施。保護膜廣泛應用于鋁板、鋁塑復合板、鏡鋼板、彩板、有機玻璃板、裝飾板以及鋁型材、塑鋼型材、不銹鋼卷材、大理石材和顯示屏等的表面保護[1]。

1 保護膜的結構及材料分類、特性

保護膜一般分為橡膠型保護膜和聚丙烯酸酯型保護膜2種。橡膠型保護膜的基本結構（圖1）從上到下依次為：隔離層；印刷層；薄膜；底膠；膠粘層。聚丙烯酸酯型保護膜的基本結構（圖2）從上到下依次為：隔離層；印刷層；薄膜；膠粘層[2]。

1.1 薄膜的分類

薄膜一般以聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）為原材料，通過擠壓成型、注塑成型、吹塑成型獲得。由于聚乙烯價格較便宜，90%的薄膜采用聚乙烯，以吹塑成型工藝為主。

1.2 膠體的分類

保護膜的性能好壞是由膠體的特性所決定的。保護膜用壓敏膠有4種：天然橡膠、合成橡膠、溶劑型聚丙烯酸酯膠、水溶型聚丙烯酸酯膠。

1.2.1 天然橡膠

典型的天然橡膠帶有淺黃色，有很高的內聚強度，粘性由樹脂和添加劑來調節(jié)，初粘性非常好，耐老化性稍差，在室內環(huán)境下，天然橡膠可保存2年，但在紫外線下3～12月內便會降解老化。該膠涂布工藝比較復雜，需要先在薄膜上涂上底膠，改善薄膜的表面能后，才能將天然橡膠涂布薄膜上。由于國內該類工藝的研究不成熟，因此很少用橡膠來涂布。天然橡膠非常柔軟，流動性好，受到壓力后，迅速和被貼表面充分接觸。其最大優(yōu)點是快速固化。對于粗糙的表面，橡膠分子能迅速被壓到各種凹陷中，和表面充分接觸。

1.2.2 合成橡膠

合成橡膠能提供更高的粘性和耐候性，但持粘性差，一般要加入天然橡膠。

1.2.3 溶劑型聚丙烯酸酯膠

溶劑型聚丙烯酸酯膠非常透明，初粘性比較低，耐老化可長達10年，當暴露在紫外線下時，膠體也會慢慢固化。將薄膜經電暈處理后聚丙烯酸酯膠可直接涂布，不需底膠。聚丙烯酸酯膠較硬，流動性差，固化比較緩慢，即使受到壓力，膠體和被貼表面還是不能充分接觸，放置30～60 d后，才會充分接觸被貼表面，保護膜的粘性如果適合板廠切割的話，最終用戶撕膜時會很費力，使用不便。

1.2.4 水溶型聚丙烯酸酯膠

水溶型聚丙烯酸酯膠是用水作為介質來溶解丙烯酸單體的，基本上也具備溶劑型聚丙烯酸酯膠的特點，但該膜要避免或減少與水汽接觸，以免殘膠。由于水溶型聚丙烯酸酯膠比較環(huán)保，不需要溶劑回收裝置，因此往往采用該膠體來生產保護膜。

1.3 膠體的特性

1.3.1 粘接強度

指在一段時間后，將保護膜從被貼表面剝離所需要的力。粘接強度與被貼材料、壓力、貼膜時間、撕膜時的角度、溫度有關。一般隨著時間和壓力的增加，粘接強度也會提高。保護膜的粘性不能升高過多，以確保撕膜時不殘膠。一般用180°剝離實驗來測粘接強度。

1.3.2 內聚強度

指膠體內部的強度。作為保護膜的膠體內聚強度必須非常高，否則在撕開保護膜時，膠體內部會開裂造成殘膠。內聚強度的測量方法：將保護膜貼在不銹鋼表面上，在保護膜上懸掛一定重量的砝碼，測量需要多少時間保護膜被砝碼拉脫。如果粘接強度大于內聚強度，撕掉保護膜，膠分子之間的連接鍵將會斷裂造成殘膠。

1.3.3 附著力

指膠體和薄膜的結合力。如果粘接強度大于附著力的話，撕掉保護膜，膠分子和薄膜之間的連接鍵將會斷裂，造成殘膠。

1.3.4 耐紫外線性

天然橡膠一般不耐紫外線，被暴露在紫外線中時會造成殘膠。黑白膜可有效地阻擋紫外線，使天然橡膠的耐紫外線能力達到12～18個月。一般聚丙烯酸酯膠比橡膠更耐紫外線。透明聚丙烯酸酯膠保護膜加入紫外線穩(wěn)定劑后，耐紫外線能力可達3～6個月。一般用氣候模擬設備來檢驗保護膜的耐紫外線強度，通過調節(jié)溫度和輻射強度并用冷凝水來模仿氣候變化，每3 h高濕環(huán)境和7 h紫外線照射為一循環(huán)，50 h循環(huán)實驗相當于室外放置1個月[3]。

2 保護膜的生產

2.1 吹塑薄膜的生產

在加熱的滾筒內，聚乙烯粒子被螺桿推進到圓形的模頭口，壓縮空氣將熔融液吹脹，通過風冷后，收卷成膜。吹塑薄膜橫向和縱向的性質是不同的，保護膜機器方向的伸長率一般大于180%，橫向的伸長率一般大于380%。但伸長率的大小和力學強度成反比，伸長率過大（如大于500%），則薄膜的力學強度往往很低，易造成保護膜在運輸、搬運過程中破損，而且在解卷時，保護膜很容易被拉長，在切板后，保護膜將會回彈、翹邊。

2.2 膠體的涂布

大部分天然橡膠的涂布是先涂底膠，再涂膠粘劑。而電暈過的薄膜可直接涂聚丙烯酸酯膠，不需要涂底膠。保護膜通過較長的空氣加熱通道（80～120 ℃），確保水或溶劑被蒸發(fā)掉，再經冷卻輥冷卻，最后收卷。

2.3 復卷、分切、存放

保護膜在涂布機上被直接復卷成客戶所需要的長度。如果客戶需要保護膜的外觀漂亮，沒有氣泡包裹，可用高質量的復卷機重新復卷，以確保沒有空氣的包裹。對于短的保護膜（500 m以下），可用直刀來分切。超過500 m，用直刀分切時產生的熱量可能使聚乙烯融化，造成難以解卷，甚至解卷時撕破膜。保護膜一般可在室溫30 ℃，無陽光直射的倉庫中存放12個月，溫度越高，存放期越短，每高10 ℃，存放期將縮短一半。

3 保護膜的使用

貼膜機上一般有橡膠展開棍，使保護膜張開，以避免氣泡和皺紋。對低粘性保護膜，解開時張力越小越好，否則邊緣會翹起。貼膜溫度應大于10 ℃，撕膜溫度也應大于10 ℃。剝離力和撕膜的速度、角度密切相關。溫度太低保護膜硬化、翹邊，應用熱吹風先加熱，或在空調車間中生產。橡膠壓力滾輪的硬度一般為60A。保護膜在收卷時，或多或少有空氣被包裹在膠體中造成膠面略有不平整。橡膠壓力滾輪如果太軟的話，將不能有效的趕走氣泡，并將膠體壓平；如果橡膠壓力滾輪太硬的話，產生的壓力不夠，不能使膠體和板有效的接觸，易造成在切邊時保護膜的翹邊。由于橡膠壓力滾輪在使用過程中會逐漸老化和硬化，所以應經常檢查和更換橡膠滾輪[4]。

4 保護膜在鋁材行業(yè)中的應用

中國鋁材工業(yè)起步于20世紀50年代，經歷了近60年的發(fā)展，已經成為全球產鋁大國和鋁材消費大國。鋁材上貼有一層保護膜，目的是保護鋁材在搬運、貯存、運輸、加工、安裝等過程中不受損傷，在安裝完成之后撕去，從而使鋁材表面光潔如新，起到應有的裝飾效果。

市場上的鋁材產品種類繁多，鋁材表面處理技術也不斷的改進，包括：機械拋光、化學拋光、陽極氧化著色、電泳涂漆、化學著色、氟碳噴涂、靜電粉末噴涂、表面圖紋處理等，不同的鋁材表面需要選用不同的粘性保護膜。保護膜產品一般有低粘、中粘、高粘和特高粘4大系列；顏色有透明、奶白、藍色、黑白等；厚度為30～200μm，需要根據鋁材不同的表面選用不同的保護膜。根據表面和貼膜壓力不同，粘性上升速度有所不同，一般應放置足夠時間后再剝離保護膜才能確定粘性是否合適。對給定的表面，選擇適當的膠體和粘性的保護膜是極其重要的，后續(xù)的加工步驟則是決定粘性的關鍵，后續(xù)加工一般有切割、折彎、鉆孔、沖壓等。一般光滑表面選用低粘保護膜，如機械拋光、化學拋光鋁材；中等粗糙表面選用中粘保護膜，如陽極氧化著色、電泳涂漆、化學著色、氟碳噴涂、光面靜電粉末噴涂鋁材；非常粗糙表面選用高粘保護膜，如靜電粉末噴砂鋁材；需要進行激光切割的話，由于保護膜遇熱收縮，所以應選用特高粘的保護膜。除了粘性以外，用戶還需測試保護膜的拉伸強度和伸長率，以確保保護膜的柔韌性和強度能達到使用要求[5]。

5 結語

對材料表面進行保護最常使用的方法是在被保護材料表面復貼上一層保護膜。保護膜使產品表面保留原來的較高光潔度，提高了2次加工成品率，還可用于電鍍、印刷、涂布、印染等方面的暫時保護。保護膜在鋁材行業(yè)所占的價值比重很小，只是生產商使用的輔料，但是如果使用不當或使用了不符合要求的保護膜，其危害是不僅不能起到保護作用，反而有可能破壞產品的表面質量，給使用者帶來有形的物質損失和無形的品牌形象損失。

參考文獻

[1]沈建剛.保護膜的基本特征簡介[J].中國建材科技，2004（8）：39-42.

[2]廖寶云，劉建軍.表面保護用壓敏膠保護膜的制造技術[J].粘接，1989，10（2）：25-28.

[3]王體明，裘梅琴，趙臨五.表面保護膜制造方法[J].化學與粘合，1994（1）：47-49.

[4]陳昌杰.功能性薄膜之三——表面保護膜[J].塑料包裝，2007，17（4）：8-14.

[5]王健，張國君，王祝堂.改革開放30年：中國躋身世界建筑鋁材大強國[J].輕合金加工技術，2009，37（9）：1-13.