2.2　熱熔壓敏膠的生產工藝

熱熔壓敏膠大都是由SBC、增黏劑、礦物油、少量抗氧化劑和其他一些特殊添加劑組成的混合物（固體溶液）。這些特殊添加劑有填料和著色劑，在必要時才會被加入熱熔壓敏膠內。熱熔壓敏膠的成分大部分都是熱塑性材料，需要在加熱的條件下才能混合在一起。圖2-11為熱熔壓敏膠混合過程的示意圖。

混合熱熔壓敏膠時，有很多不同類型的混合機可供使用。以下為三種最常使用的生產設備。

2.2.1　立式混合機

這是生產熱熔壓敏膠比較經濟的工藝。以這類混合機來生產熱熔壓敏膠時，通常先將抗氧化劑和低分子量成分，如礦物油和增黏劑，投入混合槽內加熱熔融。增黏劑在其軟化點之下有受熱凝聚成團的傾向，因此需要分幾次慢慢投入混合槽。當增黏劑完全溶解于礦物油之后再分數次慢慢加入SBC。如果投料速度過快，會造成混合物的溫度偏低而凝聚成團。它所產生的高扭矩可能會損壞攪拌器。簡言之，一般的投料順序依次為：①礦物油和抗氧化劑；②增黏劑；③SBC。

一個良好的立式混合機應該具備以下幾個特點：①混合容器的夾套間有良好的熱媒油循環設計，能夠提供快速的熱交換效應；②適當的攪拌頭配置可以提高混合的效率，同時減少混合的時間；③帶有刮片的錨形攪拌葉能將粘于混合容器桶壁和底部的混合物及時刮除，增進熱交換速度并減少碳化的現象；④具備抽真空的裝置，以防止混合過程中原材料被空氣氧化，同時可以移除混合物或產品中的氣泡。為了降低最后的混合溫度，作業者通常會保留部分的增黏劑在均勻混合最后才加入。

圖2-12為一個典型的立式混合機。此類混合機具有三組攪拌軸，分別為：①錨形攪拌葉（anchor），可用來刮邊、刮底，同時做順時針或逆時針方向的攪拌；②圓盤狀分散器（disperser），在切割較大顆粒的原材料后將它們從分散器上層帶往下層，形成一個由上往下的縱向混合渦流，視混合機容體大小，分散機轉速高達1000～3000r/min；③乳化機（emulsifier或稱均質器）。此裝置內有一個高速轉子（轉速高達1000～3000r/min），可以將經過分散機切割成較小的原材料從乳化機的下層吸入，再以高速轉子將原材料切割成為微細粒子從乳化機的狹縫中釋出。圖2-12右圖是一臺實驗室的機器，配方研究者可以先在實驗室做出小量配方，等配方確定后再大量生產。

2.2.2　臥式混合機

這種類型的混合機通常會同時配備一套方便熱熔壓敏膠出料的押出機。因此，又被稱為混合-押出機（mixtruder）。臥式混合機的混合順序大致上和立式混合機相反。一般來說，投料的順序依次為：①SBC和抗氧化劑（亦可以先加入少量的礦物油或增黏劑）；②增黏劑；③礦物油。臥式混合機生產熱熔壓敏膠的速度通常會比立式混合機更快。這是因為臥式混合機的熱交換速度較快、剪切扭矩較高的緣故。另外，臥式混合機的重型轉子可以用來生產黏度較高的產品。在此需要特別指出的一個重點是：在投料過程中，增黏劑必須逐份緩慢地加入SBC內才能獲得適當的混煉效果。如果增黏劑的投料速度過快，部分熔融后的增黏劑會產生類似潤滑劑的作用，將大幅度降低轉子的剪切效率，反而得不到良好的混合效果。因為臥式混合機的混合順序是從SBC開始的，除非能在較低溫度混合，如低于170℃。如果混合槽內沒有填充氮氣，SBC在高溫，如高于170℃的情況下就很容易被周圍的空氣或氧氣瞬間氧化。SIS有斷鏈傾向而SBS則有鍵結傾向。圖2-13為代表性的捏合機。

2.2.3　螺桿擠出機

螺桿擠出機的產速很快，較適合用于大量生產單一配方的場合。國際上，有許多大型熱熔壓敏膠膠帶廠將螺桿擠出機安裝在膠帶涂布線前方，直接在涂布線生產熱熔壓敏膠，立刻涂布并分條、剪切成膠帶。螺桿大致上分為三種：單螺桿、雙螺桿和往復式螺桿。一套完整的螺桿制膠系統應該包含自動計量進料裝置、混合螺桿、在線質量檢驗裝置、過濾裝置和真空脫泡裝置。國際上使用螺桿制造熱熔壓敏膠的工廠多集中在德國、意大利和美國等國家，中國臺灣地區也有兩套生產OPP膠帶的螺桿制膠系統（3M與萬州化學）。在中國，目前有許多公司已將自主研發的螺桿系統量產熱熔壓敏膠用于膠帶、商標紙等較大用量的市場。圖2-14為代表性螺桿制膠系統。

綜上所述，各種混合機的優點如下。

①立式混合機在混合期間很容易抽真空。用這種工藝生產的熱熔壓敏膠通常具有較佳的耐老化性能。原材料的投料順序較靈活。使用立式混合機生產熱熔壓敏膠時，并不需要非常熟練的操作員。

②臥式混合機的高扭矩適合生產高黏度產品。熱交換速度較快，因此混合時間較短。

③螺桿擠出機生產的速度最快，適合大量生產，因此所生產的成品質量最穩定，不容易經時老化。

各種混合機的缺點如下。

①立式混合機由于剪切扭矩比較低，生產高黏度的產品時較為困難。熱交換速度較慢，混合時間相對螺桿和臥式混合機較長。

②臥式混合機的投料順序和時間相當講究，需要熟練的作業員來操作。混合中如果不能降低溫度或沒有氮氣保護，產品容易被氧化。

③螺桿擠出機的設備成本和技術含量較高。生產配方和整體制膠工藝條件的搭配相當講究。不適合用來生產少量多樣的熱熔壓敏膠產品。

不管用什么設備生產熱熔壓敏膠，混合時間越長，特別是立式和臥式混合方式，膠的熔融黏度、剪切力和SAFT會降低。但是，熱熔壓敏膠的剝離力和初黏力變化不明顯。真空與非真空生產亦有很明顯的差異。這些行為的變化程度可以從流變性的變化來偵測。配方者亦可發現不同的原料來源或批次，用相同的混合方式與條件，可能得到不同的膠黏物性。這和混合機的混合效率與原料的質量有密切的關系。