軟包裝用無溶劑復合技能和膠粘劑
發布時間：[2015-10-28] 查看次數：1704
泡棉膠帶訊：軟包裝用無溶劑復合技能和膠粘劑
當前，國際軟包裝最重要的三大環保技能為：無溶劑復合技能、柔性版印刷和共擠出復合，而其間以無溶劑復合技能最為環保。現在無溶劑復合技能在歐美市場已占據相當重要的地位，占新增復合機設備的80%～90%。 在中國，無溶劑復合技能始于20世紀90年代中后期，近年開展稍快，現存安裝數量不超越40臺(占復合機總量不超越2%)，遠遠低于發達國家[1-7]。在這種形勢下，如何能讓國內軟包裝企業和從事軟包裝工作的技能人員對無溶劑復合技能及其制品有正確的知道，進而擴大無溶劑復合技能在國內市場的占有率已成為現在國內軟包行業的重點探討問題。無溶劑復合(solventfreelamination)是相對干式溶劑型復合而言的，是應用于軟包裝工業中的另一種復合技術。無溶劑軟性復合是采用無溶劑類膠粘劑及專用復合設備使薄膜狀基材(塑料薄膜或紙張、Al箔等)相互貼合，然后經過膠粘劑的化學熟化反應熟化處理后，使各層基材粘接一起的復合辦法。無溶劑復合與溶劑型干法復合都采用膠粘劑制取復合薄膜。兩類技術的不同之處在于無溶劑復合的膠粘劑中不含有任何溶劑，因此兩層基材在貼合前不需要像溶劑干法復合技術那樣于烘道中排除溶劑。無溶劑復合與干法復合是塑料薄膜復合出產中相互競爭、互為補充的實用的工業化出產辦法。 無溶劑復合技術于1974年由德國Herberts公司首次開發成功。由于其技術的經濟性、安全性以及在環境保護方面的優勢，逐漸成為塑料復合薄膜的一種重要的加工辦法。在環保與節能知道較強的歐美工業發達國家，采用無溶劑復合技術出產的復合薄膜數量現已顯著超越干法復合技術;進入21世紀以來，歐洲新增的無溶劑復合設備數量現已占到新增復合設備總和的90%以上;日本自1977年引入無溶劑復合技術至今，至21世紀初已建成60多條出產線，在復合膜出產中占據主導地位;美國1977年無溶劑膠粘劑用量占10%，而1980年已達到50%，20世紀90年代上升到90%以上。中國因無溶劑復合設備未能普及，其應用較少。泡棉膠帶 1、國內無溶劑復合設備，現在世界上出產無溶劑復合設備的廠家主要有：德國的W&H、意大利的Nordmecanica、Schiavi、Bielloni、法國的DCM以及西班牙的Comexi等。中國很多復合設備出產廠家也紛紛投入了這種設備的開發和研究，并已取得一定進展。1985年北京市化工研究院引入第一臺由DCM公司制造的無溶劑涂布復合試驗機，從事科研與出產;隨后1996年天津頂正印刷包裝公司從意大利Schiavi公司引入無溶劑設備，并于同年8月份調試成功投入出產。隨后，廣州金威龍公司、大連盛道包裝、上海虎牌、三櫻、湖北鹽業等廠家先后從意大利、法國、德國等國家引入了無溶劑復合設備共十幾臺。隨著國內復合包裝企業對無溶劑復合新技能的知道和掌握，這種新型復合技術有顯著加速開展的趨勢。 2、無溶劑設備特點，無溶劑復合機的典型構造包括：兩個放卷裝置、一個收卷裝置和無溶劑膠粘劑涂布復合裝置。其最大的特點是經過一個特殊的涂布裝置后直接進入復合，不需要枯燥烘道。無溶劑復合設備要適應無溶劑膠粘劑涂布的需要，因此它與溶劑干法復合設備有一些顯著的差異。主要表現在涂布裝置有升溫、控溫體系，依托調節溫度來調節膠粘劑的黏度，以利于涂布施工。卷取裝置設有閉環張力控制器以嚴格控制收卷張力，避免復合薄膜出產過程中產生“地道”效應等弊端。 供料裝置中有高精度混料噴頭(適應雙組分膠粘劑供料的需要)及增濕器(保證單組分膠粘劑充分固化的需要)等。 涂布體系不一樣，沒有混膠泵;沒有烘干道，不需要烘干;張立控制體系比溶劑型體系準確的多，無溶劑復合與干法復合相對比，在設備上有以下主要區別： (1)去除了揮發膠粘劑中溶劑使用的較長的枯燥烘箱，設備結構緊湊，設備部件易于清洗和維護; (2)資料在設備上穿膜距離縮短，從而使資料張力控制更為精確。由于設備結構緊湊，所有控制鍵集中在總控制盤上，便于操作人員監控; （3)涂膠單元是無溶劑復合機的中心部分，膠粘劑在此混合、加熱、計量和涂布； (4)涂膠頭通常為四輥或五輥設計，分別為存膠輥、計量輥、(浮動輥)、傳膠輥與涂膠輥。在輥與輥之間有準確計算的角度，以確保上膠量的精確和穩定。 3、無溶劑復合特點，與傳統干法復合對比，無溶劑復合在下降本錢、進步商品質量、環境保護、出產安全與穩定等方面有諸多優勢，是一種值得倡導、極具實用價值的出產辦法。表1列出了無溶劑復合與干法復合的功能對比 3.1下降出產本錢無溶劑復合設備無須枯燥烘道，因而結構緊湊，占用空間少，設備造價低，可顯著地下降復合薄膜出產的本錢。 3.2上膠料少，膠料耗用本錢低無溶劑復合單位面積膠粘劑涂布量約為干法復合的40%，盡管無溶劑復合膠粘劑相對本錢較高，其綜合本錢反而下降30%，其單位面積復合制品出產本錢低。泡棉膠帶 3.3設備消耗能源低，無溶劑設備沒有枯燥烘道，不需要經過烘道排除膠粘劑中的溶劑，減少了能源消耗。同時，消除了揮發膠粘劑中溶劑用的較長的枯燥烘箱，從而消除了資料卷曲問題。資料在設備上走程短，減少廢料生成。 3.4出產線速度高，無溶劑復合的最高線速度高達480re/rain左右，通常也在300m/rain左右，復合速度快，設備出產功率高。 3.5商品質量得到保證，功率得到進步，無溶劑復合所用膠粘劑不含溶劑，因而對包裝物沒有污染，更適用于食品包裝;同時，由于復合后基材不會變形，使復合膜結構尺寸穩定性良好;另外，無溶劑復合設備有在線電暈處理單元，對表面張力下降、潤滑劑含量高的薄膜有極好的復合功能。 3.6下降人工以及安全防護本錢，設備結構緊湊，操作人員少，下降了人工費用。無溶劑復合過程中沒有溶劑揮發，幾乎沒有三廢物質產生，避免污染環境，有利于清潔化出產。 3.7安全性好，無溶劑復合安全性好，可將火災和爆炸危險降至最低，工廠廠區及出產車間不需特殊的防火、防爆措施。綜上所述，無溶劑復合加工本錢較之干法復合顯著下降，同時出產功率得到進步，對食品包裝無污染，這對于進步企業的市場競爭力十分有利。 4無溶劑復合用膠粘劑的開展，世界上許多國家都對無溶劑聚氨酯膠粘劑進行了深入研究，開發出多種實用商品，能夠滿意食品包裝復合膜資料的各種功能請求。 該系列膠粘劑的開展可大致分為以下幾個階段：(1)第一代為單組分無溶劑聚氨酯膠粘劑，能夠分為聚醚聚氨酯聚異氰酸酯和聚酯聚氨酯聚異氰酸酯，它依托空氣中的水份和被涂敷薄膜附著的水與之反應而固化，水份簡單供給不足而造成固化不良，同時，固化時產生的CO2簡單生成氣泡。(2)第二代為無溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑，依托雙組分均勻混合后相互反應形成大分子而達到交聯固化，在用途方面，除EVA、Nylon以外的薄膜以及鋁箔都能使用。(3)第三代無溶劑性膠粘劑是在第二代基礎上改進的雙組分體系(采用芳香族的多元醇進步了耐高溫功能)，在含有鋁箔結構的復合膜中，能夠耐高溫蒸煮，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點，能夠處理第二代膠粘劑對E和Nylon熱封不良的問題，同時阻隔性強的薄膜簡單起皺褶或簡單剝離的問題也得到了處理。 （4)第四代紫外線固化型無溶劑膠粘劑，由于復膜機的不斷提速致使通用膠粘劑的固化速度難以適應，因此紫外線固化膠粘劑應運而生。現在應用的陽離子固化類商品，主要是酸催化的環氧體系，在紫外線的照射下，膠粘劑的光引發劑分解，引發環氧嵌段聚合，得到環氧樹脂的三維交聯結構。在選擇適當紫外線發生器前提下，此膠粘劑能夠快速復合聚酯薄膜，并可在幾分鐘到一小時內達到相當高的粘接強度，使后加工過程順利進行。 4.2無溶劑聚氨脂膠粘劑的特點，單組分無溶劑膠粘劑通常為NCO封端的聚異氰酸酯預聚體，依托水份完成其固化過程見圖3，交聯固化后的單組分膠粘劑有彈性，耐老化，并能使復合具有較好的粘接強度和機械功能。但是由于其分子量較低，耐熱性較差(<100℃);這類膠粘劑固化速度相對較慢，同時受水分影響很大，簡單生成CO：氣泡，涂布量較大或水分供給不足時固化不良。單組分無溶劑膠粘劑主要應用于紙/塑料復合。雙組分無溶劑型聚氨酯膠粘劑由主劑和固化劑構成。當進行復合時，主劑和固化劑按份額混合，經過加熱控制粘度在合適范圍，然后經過多輥涂布體系涂布到基材上。主要組分為聚醚多元醇以及經過異氰酸酯或許聚酯多元醇改性的聚醚多元醇預聚物。具有與溶劑型膠粘劑相似的反應機理見圖4。低分子量聚醚多元醇通常為聚丙二醇、聚氧化丙烯三醇、四氫呋喃一氧化丙烯共聚醚三醇、聚四氫呋喃等及其混合物。異氰酸酯通常選用液態直鏈六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，也可選用錫類催化劑。低分子量聚酯多元醇可認為脂肪族多元醇、環烴多元醇和芳香族多元醇。現在，無溶劑膠粘劑通常多采用聚酯聚醚混合使用。純聚酯型通常粘度較難控制，特別是耐高溫蒸煮的無溶劑膠粘劑，而聚醚類型在粘接功能、耐高溫等功能方面受到限制。現在開發的第三代雙組份聚氨酯無溶劑膠粘劑，其意圖是接近溶劑型膠粘劑的使用功能。以漢高Liofol為代表的第三代無溶劑聚氨酯膠粘劑商品，現已具有以下功能特點： (1)通常室溫條件下的高初粘力/相對于2代商品; (2)基本無抗封效應(anti-sealeffect); (3)對復合基材無限制(高爽滑劑相容性、EVA，白PE等); (4)異氰酸根游離單體含量低; (5)耐水煮、高溫蒸煮。 無溶劑聚氨酯膠粘劑由于沒有溶劑小分子存在，分子間作用力大，并形成氫鍵，常溫下粘度很高。經過升溫能夠有效下降粘度。但是過高的溫度簡單導致凝膠化，生成高分子量樹脂，造成涂布困難或許涂布不均勻。因此在施工時控制膠粘劑涂布的溫度十分重要。通常單組分無溶劑膠粘劑溫度控制在70℃～100℃;雙組份膠粘劑涂布溫度控制在40℃～80℃4.3無溶劑聚氨酯膠粘劑供應商，世界上出產無溶劑聚氨酯膠粘劑的主要廠家有德國Henkel(漢高)集團、德國Herberts公司，美國Morton公司、日本東瀛油墨制造股份有限公司和法國的AtoFindley公司等。國內方面，北京市化工研究院經過商品引入，也開發了一些無溶劑膠粘劑。5無溶劑復合開展趨勢與展望，經過數十年的開發與應用，無溶劑復合技能現已十分成熟。使用無溶劑膠粘劑復合薄膜，能夠下降能耗、進步出產功率、改善商品質量、下降綜合出產本錢。由于不含溶劑，有利于保護環境和清潔出產，并保證了復合對包裝食品&藥品的無污染。近年來，隨著中國商品質量和食品衛生安全知道的增強，無溶劑復合越來越受到復合膜包裝行業人士的重視，國內已有多臺無溶劑復合設備開始運行，現在大部分軟包裝資料都能夠用無溶劑膠粘劑進行出產。隨著國內對食品等包裝資料的請求日益進步和出產設備的不斷改進，無溶劑復合將呈現蓬勃開展的局面。
