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无溶剂复合环保技术探讨

时间:2021-08-18 来源网站:武夷山化工机械网

无溶剂复合环保技术探讨

一无溶剂复合与干法复合的异同

无溶剂复合和常见的干法复合,都是用胶黏剂,使薄膜状基材(塑料薄膜或其它膜状材料)相互贴合,然后经熟化(胶黏剂的化学反应),使各层基材牢固地结合在一起,从而制得复合软包装材料的一种复合方法。

无溶剂复合与干法复合的根本区别在于黏合剂的不同。干法复合所使用的黏合剂,是溶液类物质(或者乳液类物质),干法复合过程中,在涂胶之后、两层复合基材贴合之前,必须经过一个干燥工序,将黏合剂中的溶剂(或者分散剂)完全烘干、排除逸尽;而无溶剂复合中,所使用黏合剂是无溶剂黏合剂,黏合剂是百分之百的固体物质,不含溶剂以及分散剂之类的物质,黏合剂涂布以后,即进行两层复合基材的贴合加工。

无溶剂复合基本过程如下:

基材2

↓放卷

基材1→→放卷→涂胶→贴合→收卷→熟化→复合薄膜成品

无溶剂复合和干法复合以及热熔胶复合相似,都是采用胶黏剂使膜状基材贴合而制复合薄膜,适用基材范围极广,而且他们可以通过透明基材的里印,改善复合薄膜的印刷效果,防止油墨因摩擦而脱落,同时具有增光作用,印刷修饰效果优良,但热熔胶复合因复合过程胶黏剂无化学反应,制品耐热性差,层间黏接强度较差,故应用不多;与之相反,无溶剂复合与干法复合,在生产过程中均有胶黏剂的熟化过程,在熟化过程中胶黏剂产生化学反应,制得的复合薄膜具有良好的层间黏接强度和较高的耐热性,他们是当前塑料软包装材料应用最为广泛的复合方法之一。

无溶剂复合与干法复合均由德国的Herberts公司开发,该公司继1962年研究成功干法复合工艺之后,1974年又推出无溶剂复合工艺。由于无溶剂复合使用的胶黏剂不含溶剂,涂胶之后即将两层膜状基材贴合,因而无溶剂复合较之干法复合有众多优点。随着人们环保意识的不断提高,无溶剂复合倍受关注,在欧美等工业发达国家,无溶剂复合已经成为超过干法复合的塑料复合薄膜的主导生产工艺,到二十世纪九十年代,欧洲各国新建复合软包装材料的生产线中,无溶剂复合生产线干法复合生产线在数量上已占绝对优势,新建无溶剂复合生产线,在二者新建生产线总和的90%以上。

二、无溶剂复合用胶黏剂

无溶剂复合用黏胶剂,有单组分胶黏剂与双组分胶黏剂两个大类,最初开发的单组分胶黏剂,主要用于含纸层的复合制品的复合;无溶剂复合机采用增湿装置之后,亦用于塑料薄膜的复合。后来开发了双组分胶黏剂,可用于各种基材的复合;近期又开发了采用紫外线激发固化的单组分无溶剂胶黏剂,即紫外线固化型无溶剂胶黏剂。

.(一) 单组分无溶剂胶黏剂。

单组分无溶剂胶黏剂有聚酯型聚氨酯类与聚醚型聚氨酯类二种,它们分子结构上的共同特征,是端基均为异氰酸酯。结构示意如下:

OCN-R-NH-C-O~O-C-NH-R-NCO

‖ ‖

OO

单组分无溶剂胶黏剂在复合时,依靠涂复膜吸附着的水分和空气中的水分,与活泼的异氰酸酯基团发生化学反应而固化,产生良好的黏合效果:

R-N=C=O+H2O→R-NH-C-OH→R-NH2+CO2

异氰酯胶水‖ 胺 二氧化碳

O

R-NH2+R-N=CO→R-NH-C-NH-R

O

胺 异氰酸酯胶 脲

单组分无溶剂胶黏剂的主要优点,是使用方便和适用期长,但也存在一些重大缺陷,主要是:

(1)它依靠基材表面及及空中的水分固化,涂胶量受到限制,在2g/m2左右,在一些应用中尚感不足;

(2)固化速度慢,熟化时间长;

(3)固化时产生二氧化碳,处置不当会产生气泡(两塑料薄膜贴合前,应基本完成黏胶剂与水作用生成二氧化碳的化学反应);

(4)水分不足时固化不充分,黏合强度不高.

(二)双组分聚氨酯类无溶剂胶黏剂

此类无溶剂胶黏剂由主剂(端基为羟基的聚氨酯预聚体)和固化剂(端基为异氰酸酯的聚氨酯预聚体)二种组分组成,使用时两组分胶按一定比例混合后,涂布到拟复合的基材上、使之贴合,经熟化处理胶黏剂的两组分产生化学反应而交联,呈现出良好的黏合效果。双主分无溶剂胶黏剂中,有冷涂胶与热涂胶两种,冷涂型胶黏剂分子量较小,可在较低温度下施工,但初黏强度低,需要经过足够长的时间熟化之后,才能进行分切及制袋等后加工处理;热涂布型胶黏剂分子量比较高,常温下黏度大(20℃时黏度可达十余万mPaS),必须将它加热到较高的温度下(一般要加热到60~100℃),才能进行涂布加工,其优点是初黏度较高,复合之后只经过较短时间的熟化,即可进行后加工。

(三)紫外线固化型单组分无溶剂胶黏剂

目前应用的是阳离子固化类产品,主要是酸催化的环氧体系,紫外线的照射下,胶黏剂中的光引发剂(路易斯酸)分解,引发环氧嵌段聚合,得到环氧树脂的三维交联结构。阳离子固化机理允许胶黏剂在复合前露置于大气中,在紫外线的照射下,其交联速度较普通的聚氨脂胶黏剂要快得多,在复合后几分钟到1小时内即可达到相当高的黏接强度,足以保证后继加工过程的顺利进行.

(四)具代表性的无溶剂胶黏剂品种例

1  北京化工研究院的聚氨脂类无溶剂胶黏剂(由德国汉高公司引进)如表1。

表1北京化研究院的聚氨脂无溶剂胶黏剂

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normal >UR5505 单组分湿固化型

normal >UR5506 单组分湿固化型

normal >R8150/UR7330双组分型

normal >主剂UR8150 声明:

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