無溶劑復合技術(shù)在當前歐美市場已占據(jù)相當重要的地位,占新增復合機設(shè)備的80-90%。在中國,無溶劑復合技術(shù)始于20世紀90年代中後期,現(xiàn)存安裝數(shù)量不超過40臺。傳統(tǒng)軟包裝行業(yè)用膠多為溶劑膠。1996年,漢高創(chuàng)新性地在中國市場推廣無溶劑膠。與溶劑膠相比,無溶劑膠不僅具有環(huán)保低碳的優(yōu)勢,更能節(jié)省用膠量、能適用更快的機器線、提高生產(chǎn)效率等,具有較高的性價比。
無溶劑粘合劑特點
1. 不含有不使用溶劑
無溶劑粘合劑是100%的有效成分含量,使用不同的涂布系統(tǒng)涂布,不使用溶劑,所以在整個復合過程中不存在溶劑揮發(fā),復合制品中無復合段溶劑殘留,更符合食品安全要求,且無排放,符合減排、環(huán)保要求。
2. 不屬于易燃易爆危險品
安全性好,沒有火災、爆炸的危險,不需要溶劑的防爆措施;無熔劑粘合劑不屬于易燃易爆、高腐蝕等危險品,在運輸和儲存方面不需要做防爆考慮,同時無溶劑粘合劑是100%的固含量,占有倉儲空間少。
3. 涂布量少
因為無熔劑具有更好的冷流特點,無溶劑粘合劑的涂布量一般在0.8-2.5g/m2 之間,對于紙張等特別材料,涂布量可達 4 g/m2。溶劑性粘合劑的涂布量一般在2.0-4.5 g/m2。可見無溶劑粘合劑的成本優(yōu)勢。
4. 分子量相對小
無溶劑粘合劑相對于同等級別溶劑型粘合劑的分子量小很多,使得粘合劑在一定合適的溫度下,不需要溶劑參與的狀態(tài)下,對基材表面浸潤、擴散和滲透成為可能。
無溶劑聚氨酯粘合劑的類型和發(fā)展歷程
無溶劑復合工藝、設(shè)備和粘合劑是上世紀70年代發(fā)展起來的。*代無溶劑粘合劑為單組份濕固化型粘合劑。單組份潮氣固化型聚氨酯無溶劑粘合劑的化學結(jié)構(gòu)是含有鏈長相對較短的異氰酸根端基的聚酯或聚醚,異氰酸根(-NCO)與基材或環(huán)境中的潮氣發(fā)生化學反應,釋放CO2進行固化。
為了克服單組份粘合劑的缺點,開發(fā)了雙組份聚氨酯無溶劑粘合劑,雙組份聚氨酯無溶劑粘合劑根據(jù)初粘力及耐蒸煮性能,又可分為第二代和第三代雙組份聚氨酯無溶劑粘合劑。
第二代無溶劑粘合劑于1980年初次應用于復合包裝材料。
第三代無溶劑粘合劑克服了第二代無溶劑粘合劑的缺點,它具有初粘力高、粘度低,操作溫度低,對復合基材無限制的優(yōu)點,能夠解決第二代粘合劑對EVA和尼龍熱封不良的問題,同時阻隔性強的薄膜容易起皺褶或容易剝離的問題也得到了解決,可適用于各種塑料膜及箔的復合,降低了游離二異氰酸酯的含量,耐內(nèi)容物性能優(yōu)良,粘合劑的粘接強度和耐熱性能也得到了提高,鋁塑復合膜制品有可能具有高耐蒸煮的性能。
目前第三代產(chǎn)品的主要特徵有:
(1) 采用反催化體系。
(2) 降低了粘合劑的粘度,改善了粘合劑對膜的潤濕性,提高了粘合劑在膜表面的涂布分散性能。因此既提高無溶劑粘合劑復合制品的質(zhì)量,也可提高機速,增加生產(chǎn)效率。
無溶劑型聚氨酯粘合劑發(fā)展至今已有將近30年的歷史,其產(chǎn)品的性能也逐漸趨向成熟,在綠色環(huán)保、低碳經(jīng)濟的大環(huán)境下,無溶劑粘合劑以其*的經(jīng)濟性、安全性及對環(huán)境保護的優(yōu)勢,以及復合工藝及設(shè)備的不斷發(fā)展,在德國、美國、日本及*都受到青睞。在歐美等發(fā)達國家,無溶劑聚氨酯粘合劑的使用量從20年前的10%,迅速增加到現(xiàn)在的一半以上。日本自1977年開始引進*臺無溶劑亁復合機,如今已發(fā)展到擁有100多臺無溶劑復合設(shè)備。
由于復膜機的不斷提速致使通用粘合劑的固化速度難以適應,第四代紫外線固化型無溶劑粘合劑應運而生。目前應用的陽離子固化類產(chǎn)品,主要是酸催化的環(huán)氧體系,在紫外線的照射下,粘合劑的光引發(fā)劑分解,引發(fā)環(huán)氧嵌段聚合,得到環(huán)氧樹脂的三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在選擇適當紫外線發(fā)生器前提下,此粘合劑能夠快速復合聚酯薄膜,并可在幾分鐘到一小時內(nèi)達到相當高的粘接強度,使後加工過程順利進行。
無溶劑復合設(shè)備的特點
與溶劑型復合設(shè)備相比,無溶劑復合設(shè)備有以下優(yōu)點:
1. 無烘亁道,能耗低
溶劑型復合機烘亁道一般裝機容量在150-250KW,一年平均耗電量可達50-70萬元人民幣,即使用蒸汽烘亁,能耗也不在小數(shù)。無溶劑的整機功率較低,沒有烘道,據(jù)Italy Nordmeccanica 提供的信息,無溶劑耗能幾乎是溶劑型的二十分之一。
2. 復合速度快
無溶劑復合不需烘亁,沒有殘留溶劑制約,生產(chǎn)效率高,平均復合速度250m/min,zui高可達600m/min,一臺復合機能滿足兩臺印刷機生產(chǎn)。
3. 自動化程度高
無溶劑復合機采用專有設(shè)備自動進膠,自動控制甲乙兩個組分的比例,自動控制溫度,可在線調(diào)整涂布量,設(shè)備緊湊,節(jié)約人力。
無溶劑復合的工藝要點
目前,無溶劑復合常用基材主要有BOPP、PET、OPA、VMCPP、VMPET、CPP、PE、鋁箔等。復合時一般將剛性大、涂布性能好的材料(PET、BOPP、OPA、VMPET等)放在主放卷工位;將易拉伸的材料(PE、CPP、VMCPP等)放在副放卷工位。但也不是一成不變的,可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況靈活選擇,如印刷膜與鍍鋁材料復合時,為了保證復合質(zhì)量和生產(chǎn)效率,可以把鍍鋁材料放到主放卷工位。
選擇粘合劑時需要考慮的因素也很多,首先是包裝內(nèi)容物的種類及所用薄膜材料的種類;其次,如果印刷油墨與粘合劑接觸,還要考慮兩者的相容性;剝離強度要求以及熱封條件等對粘合劑的選擇也有很大影響。
另外,還需要注意兩個問題:一是MDI類型的異氰酸化合物會透過內(nèi)層薄膜逐漸向內(nèi)層表面遷移,并與水汽發(fā)生反應形成聚脲抗熱封層,影響包裝袋的熱封質(zhì)量。當聚乙烯薄膜質(zhì)量較差或粘合劑選擇不當時容易發(fā)生此問題,尤其是使用雙組分粘合劑時更要注意。二是復合爽滑劑含量較高的薄膜時,由于爽滑劑遷移進粘合劑層,可能會出現(xiàn)剝離強度差、熱封不良、摩擦系數(shù)增大等問題,影響其在包裝生產(chǎn)線上的操作性。在復合此類薄膜時一定要注意粘合劑的選擇。
無溶劑粘合劑的前景
經(jīng)過數(shù)十年的開發(fā)與應用,無溶劑粘合劑和無溶劑復合技術(shù)已經(jīng)十分成熟。使用無溶劑粘合劑復合薄膜可以降低能耗、提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低綜合生產(chǎn)成本。由于不含溶劑,有利于保護環(huán)境和清潔生產(chǎn),并保證了復合對包裝食品、藥品的無污染。
我們相信,隨著中國復合產(chǎn)品質(zhì)量和食品衛(wèi)生安全意識的增強,節(jié)能、環(huán)保意識的增強,無溶劑復合必將越來越受到復合包裝行業(yè)人士的重視。國內(nèi)已有的無溶劑復合設(shè)備的良好運行,所起到的示范作用,必將加速軟包裝行業(yè)從溶劑型復合向無溶劑復合轉(zhuǎn)換