紙引百科:軟包裝行業減排途徑主要包括源頭替代、過程減排及末端控制三個方面,如圖1所示。其中,膠黏劑是源頭替代環節的“主角”之一,也是軟包裝企業實施VOCs減排的重點控制對象。
無溶劑膠黏劑在近年來發展迅速,其以100%的固體成分形式存在,不含揮發性有機物成分,經過多年的推廣應用,在軟包裝市場的占有率越來越高。
一、現存問題
1.外觀
由于無溶劑膠黏劑不含溶劑,所以其目前的流平性尚不如溶劑型膠黏劑,所以使用無溶劑膠黏劑時,外觀問題顯得格外重要。由于無溶劑膠黏劑初粘力較低,剛剛下機熟化時,往往可能會出現“氣泡”“白點”等問題,但無溶劑膠黏劑具有“二次流平”的特性,即下機熟化過程中膠黏劑仍會繼續“流動”至流平狀態,所以只要合理控制后期熟化室的溫度和濕度,并選用流平性較好的無溶劑膠黏劑,即可達到使用要求。
2.爽滑性
爽滑性及開口性主要是指使用PE或CPP膜(尤其是PE膜)做內層時,PE或CPP膜非粘接面的摩擦系數會增大,使得后期制袋后不易“開口”,降低了后道工序的生產效率。目前,市場上有專門解決夏季復合軟包裝材料摩擦系數增加的無溶劑膠黏劑及系統解決方案。如市場上某品牌的低摩擦系數無溶劑膠黏劑可以很好地解決PE或CPP膜內層爽滑性差的問題,其與市場上某品牌普通無溶劑膠黏劑的性能對比如表1所示。
3.耐蒸煮
目前,市場上最新體系的蒸煮型無溶劑膠黏劑不僅成本上較原來的蒸煮型產品有很大優勢,而且大大改善了原先無溶劑膠黏劑的蒸煮性能及與油墨的匹配性問題。常見蒸煮型無溶劑膠黏劑與最新體系蒸煮型無溶劑膠黏劑的性能對比如圖2所示。
4.鋁箔及鋁箔蒸煮
由于材質的不同,鋁塑復合膜相對于塑塑復合膜需要不同類型的無溶劑膠黏劑進行粘接。同時,有些鋁箔復合RCPP的復合膜結構,同樣要求121℃高溫蒸煮40min,這就要求無溶劑膠黏劑對鋁箔具有很高的粘接性能,否則復合膜就會發生斷裂。
目前,市場上已經推出可以解決鋁箔及鋁箔蒸煮復合膜使用的無溶劑膠黏劑,蒸煮前強度可達到5~6N/15mm,蒸煮后強度還可保持在4~5N/15mm,直至復合膜被破壞。表2為某品牌蒸煮型無溶劑膠黏劑的測試結果。
此外,合格的鋁箔蒸煮用無溶劑膠黏劑應滿足以下實驗要求,即在袋內分別裝5%NaCl水溶液、50%醋水溶液,經121℃的水蒸煮40min后,復合膜的外觀仍完好,無分層、破袋和隧道效應。
二、發展新方向
1.“一體化”理念的提出
為了解決更多復合膜結構的粘接強度問題,各膠黏劑廠家都開發了多種無溶劑膠黏劑產品,但同時也暴露了無溶劑膠黏劑的局限性。隨著“一體化”理念的提出,無溶劑膠黏劑又將提升到一個新的高度。
“一體化”膠黏劑即一種膠黏劑可適用于多種復合結構的粘接,在粘接強度達標的同時,也具備良好的流平性,對摩擦系數的影響較小,并且對鋁箔及三層鍍鋁面層都有較好的粘接效果,耐100℃水煮甚至耐121℃蒸煮。這樣不但解決了軟包裝企業在生產不同復合結構的材料時,頻繁清洗混膠機及無溶劑復合設備的問題,還節約了時間,提高了生產效率,更重要的是還節省了清洗設備的人力、財力,并且進一步減少了清洗設備的溶劑的使用量,更有利于VOCs的減排。
2.雙頭涂布無溶劑膠黏劑的應用
雙頭涂布無溶劑膠黏劑是2016年最新推出的一款雙組分無溶劑膠黏劑產品。所謂雙頭涂布,即主劑、固化劑分開涂布,在復合時雙組分膠才相遇,并快速產生固化反應,達到相應的力學強度。整個復合過程無需UV燈,是一種新型的軟包裝復合技術。
雙頭涂布無溶劑膠黏劑在軟包裝領域取得了廣泛關注,主要因為其具有以下優勢。
(1)雙頭涂布:分開涂布意味著不需要事先混膠,免去了因混膠不均勻、混膠失調等原因造成的質量問題,同時也避免了停機粘連的現象。
(2)快速固化:10~20min即可達到一定的初始黏度,90~120min即可進入分切、制袋工序,實現快速交貨。
(3)常溫固化:與常用的無溶劑膠黏劑相比,無需對卷材進行熟化處理,常溫放置即可固化,免去了熟化工藝,降低了生產成本。
(4)操作簡單:沒有配膠過程,清潔便利。
雖然雙頭涂布無溶劑復合膠黏劑具有諸多優勢,但其也存在一些缺點和局限性。
(1)雙頭涂布無溶劑膠黏劑的綜合上膠量高于傳統無溶劑膠黏劑,不具成本優勢。
(2)一些膠黏劑廠家宣稱的雙頭涂布無溶劑膠黏劑能夠解決雙阻隔材料的復合外觀問題,但這還需要進一步驗證。
(3)雙頭涂布膠黏劑對各種基材(不同種類、不同印刷效果以及鍍鋁等材料)的適應性仍有待考查。
(4)雙頭涂布作為一項新的涂布工藝,在市場中廣泛推廣使用尚需時日,需要與設備廠商、用戶一起進行試驗、探索,并逐步推廣。
綜上,筆者認為,無溶劑膠黏劑、設備廠商以及軟包裝用戶在研發、應用以及推廣雙頭涂布無溶劑膠黏劑過程中,應側重于解決傳統無溶劑復合工藝不能解決的技術難題,將其視為傳統無溶劑膠黏劑復合工藝的一種補充。