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软包装无溶剂粘合剂的发展前景
作者:王建清 王川军 张仲石 郁冰    来源:CPRJ 中国塑料橡胶
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纸箱成型机, 热合机, 糊箱机, 糊盒机, 制罐设备, ...
无溶剂复合技术在当前欧美市场已占据相当重要的地位,占新增复合机设备的80-90%。在中国,无溶剂复合技术始于20世纪90年代中後期,现存安装数量不超过40台。传统软包装行业用胶多为溶剂胶。1996年,汉高创新性地在中国市场率先推广无溶剂胶。与溶剂胶相比,无溶剂胶不仅具有环保低碳的优势,更能节省用胶量、能适用更快的机器线、提高生产效率等,具有较高的性价比。

无溶剂粘合剂特点

1. 不含有不使用溶剂

无溶剂粘合剂是100%的有效成分含量,使用不同的涂布系统涂布,不使用溶剂,所以在整个复合过程中不存在溶剂挥发,复合制品中无复合段溶剂残留,更符合食品安全要求,且无排放,符合减排、环保要求。

2. 不属于易燃易爆危险品

安全性好,没有火灾、爆炸的危险,不需要溶剂的防爆措施;无熔剂粘合剂不属于易燃易爆、高腐蚀等危险品,在运输和储存方面不需要做防爆考虑,同时无溶剂粘合剂是100%的固含量,占有仓储空间少。

3. 涂布量少

因为无熔剂具有更好的冷流特点,无溶剂粘合剂的涂布量一般在0.8-2.5g/m2 之间,对于纸张等特别材料,涂布量可达 4 g/m2。溶剂性粘合剂的涂布量一般在2.0-4.5 g/m2。可见无溶剂粘合剂的成本优势。

4. 分子量相对小

无溶剂粘合剂相对于同等级别溶剂型粘合剂的分子量小很多,使得粘合剂在一定合适的温度下,不需要溶剂参与的状态下,对基材表面浸润、扩散和渗透成为可能。

无溶剂聚氨酯粘合剂的类型和发展历程

无溶剂复合工艺、设备和粘合剂是上世纪70年代发展起来的。第一代无溶剂粘合剂为单组份湿固化型粘合剂。单组份潮气固化型聚氨酯无溶剂粘合剂的化学结构是含有链长相对较短的异氰酸根端基的聚酯或聚醚,异氰酸根(-NCO)与基材或环境中的潮气发生化学反应,释放CO2进行固化。

为了克服单组份粘合剂的缺点,开发了双组份聚氨酯无溶剂粘合剂,双组份聚氨酯无溶剂粘合剂根据初粘力及耐蒸煮性能,又可分为第二代和第三代双组份聚氨酯无溶剂粘合剂。

第二代无溶剂粘合剂于1980年初次应用于复合包装材料。

第三代无溶剂粘合剂克服了第二代无溶剂粘合剂的缺点,它具有初粘力高、粘度低,操作温度低,对复合基材无限制的优点,能够解决第二代粘合剂对EVA和尼龙热封不良的问题,同时阻隔性强的薄膜容易起皱褶或容易剥离的问题也得到了解决,可适用于各种塑料膜及箔的复合,降低了游离二异氰酸酯的含量,耐内容物性能优良,粘合剂的粘接强度和耐热性能也得到了提高,铝塑复合膜制品有可能具有高耐蒸煮的性能。

目前第三代产品的主要特徵有:

(1) 采用反催化体系。

(2) 降低了粘合剂的粘度,改善了粘合剂对膜的润湿性,提高了粘合剂在膜表面的涂布分散性能。因此既提高无溶剂粘合剂复合制品的质量,也可提高机速,增加生产效率。

无溶剂型聚氨酯粘合剂发展至今已有将近30年的历史,其产品的性能也逐渐趋向成熟,在绿色环保、低碳经济的大环境下,无溶剂粘合剂以其优越的经济性、安全性及对环境保护的优势,以及复合工艺及设备的不断发展,在德国、美国、日本及全世界都受到青睐。在欧美等发达国家,无溶剂聚氨酯粘合剂的使用量从20年前的10%,迅速增加到现在的一半以上。日本自1977年开始引进第一台无溶剂亁复合机,如今已发展到拥有100多台无溶剂复合设备。

由于复膜机的不断提速致使通用粘合剂的固化速度难以适应,第四代紫外线固化型无溶剂粘合剂应运而生。目前应用的阳离子固化类产品,主要是酸催化的环氧体系,在紫外线的照射下,粘合剂的光引发剂分解,引发环氧嵌段聚合,得到环氧树脂的三维交联结构。在选择适当紫外线发生器前提下,此粘合剂能够快速复合聚酯薄膜,并可在几分钟到一小时内达到相当高的粘接强度,使後加工过程顺利进行。

无溶剂复合设备的特点

与溶剂型复合设备相比,无溶剂复合设备有以下优点:

1. 无烘亁道,能耗低

溶剂型复合机烘亁道一般装机容量在150-250KW,一年平均耗电量可达50-70万元人民币,即使用蒸汽烘亁,能耗也不在小数。无溶剂的整机功率较低,没有烘道,据Italy Nordmeccanica 提供的信息,无溶剂耗能几乎是溶剂型的二十分之一。

2. 复合速度快

无溶剂复合不需烘亁,没有残留溶剂制约,生产效率高,平均复合速度250m/min,最高可达600m/min,一台复合机能满足两台印刷机生产。

3. 自动化程度高

无溶剂复合机采用专有设备自动进胶,自动控制甲乙两个组分的比例,自动控制温度,可在线调整涂布量,设备紧凑,节约人力。

无溶剂复合的工艺要点

目前,无溶剂复合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、铝箔等。复合时一般将刚性大、涂布性能好的材料(PET、BOPP、OPA、VMPET等)放在主放卷工位;将易拉伸的材料(PE、CPP、VMCPP等)放在副放卷工位。但也不是一成不变的,可以根据实际生产情况灵活选择,如印刷膜与镀铝材料复合时,为了保证复合质量和生产效率,可以把镀铝材料放到主放卷工位。

选择粘合剂时需要考虑的因素也很多,首先是包装内容物的种类及所用薄膜材料的种类;其次,如果印刷油墨与粘合剂接触,还要考虑两者的相容性;剥离强度要求以及热封条件等对粘合剂的选择也有很大影响。

另外,还需要注意两个问题:一是MDI类型的异氰酸化合物会透过内层薄膜逐渐向内层表面迁移,并与水汽发生反应形成聚脲抗热封层,影响包装袋的热封质量。当聚乙烯薄膜质量较差或粘合剂选择不当时容易发生此问题,尤其是使用双组分粘合剂时更要注意。二是复合爽滑剂含量较高的薄膜时,由于爽滑剂迁移进粘合剂层,可能会出现剥离强度差、热封不良、摩擦系数增大等问题,影响其在包装生产线上的操作性。在复合此类薄膜时一定要注意粘合剂的选择。

无溶剂粘合剂的前景

经过数十年的开发与应用,无溶剂粘合剂和无溶剂复合技术已经十分成熟。使用无溶剂粘合剂复合薄膜可以降低能耗、提高生产效率、改善产品质量、降低综合生产成本。由于不含溶剂,有利于保护环境和清洁生产,并保证了复合对包装食品、药品的无污染。

我们相信,随着中国复合产品质量和食品卫生安全意识的增强,节能、环保意识的增强,无溶剂复合必将越来越受到复合包装行业人士的重视。国内已有的无溶剂复合设备的良好运行,所起到的示范作用,必将加速软包装行业从溶剂型复合向无溶剂复合转换。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (3/17/2011)
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