走近软包装无溶剂胶黏剂

时间:2018-11-12 14:54:11来源:科印网作者:吕忠元

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  1974年,德国Herbert公司首次推出了无溶剂复合工艺,距今已有40余年历史。该工艺因具备良好的经济性、环保性、高效性等突出优点而备受青睐。保守估计,在欧美等发达国家无溶剂复合的加工量已经达到60%以上。而在国内,1985年北京化工研究院引进了国内第一台无溶剂复合设备,并开始进行相应胶黏剂的开发。但是直到2008年,国内无溶剂复合产业仍未能真正发展起来。究其原因,主要是设备、胶黏剂等长期依靠进口,无溶剂复合成本优势不明显,造成牛牛在线玩软包装企业引进无溶剂复合设备的动力不足;同时,工艺经验积累不足、无溶剂复合人才极度匮乏,这些也都严重制约了国内无溶剂复合技术的发展。然而2009年后,国内无溶剂复合设备安装量开始逐年增长,尤其是自2012年开始,国内无溶剂复合设备安装量出现了井喷式增长,由最初的40余台,发展到如今的1000余台。万华化学(北京)有限公司作为最早一批投入到国产无溶剂胶黏剂研发的企业之一,深刻地认识到,这与国产无溶剂复合设备、胶黏剂厂商等在无溶剂复合技术开发方面的不懈努力密不可分。

  应用领域

  时至今日,无溶剂复合的应用范围已不再局限于简单的塑塑复合,而是已经涵盖绝大部分干轻包装,并逐步向中高端、功能化方向发展。这里就从使用角度来做一个简单归纳。

  1.干轻包装

  无溶剂复合的主战场,包括简单的塑塑包装(如BOPP/CPP等)、镀铝包装(BOPP/VMCPP及BOPP/VMPET/PE等)等。该类型包装的无溶剂复合工艺已经非常成熟,流平性佳的通用型无溶剂胶黏剂在此类型包装上最为适用。

  2.重包装

  典型包装结构是PA/PE,在东北地区大米包装中十分流行。此类包装结构对于复合牢度要求较高,目前主流的通用型无溶剂胶黏剂基本能满足此类包装的结构需求。

  3.水煮包装(100℃)

  包括PA/PE、PET/PE等结构,目前国内很多胶黏剂厂商的通用型无溶剂胶黏剂一般都兼容此项功能。在该领域,无溶剂复合也基本实现了100%的替代率。

  4.半高温蒸煮包装(121℃)

  截至目前,无溶剂复合基本上只应用在塑塑结构上,例如PA/RCPP、PET/PA/RCPP等。而对于铝塑结构,各大胶黏剂厂商也在重点攻关,例如万华化学(北京)有限公司的高温蒸煮专用胶WANNATE6099A/WANEXEL799B便是此方面的先行者,并已经在终端客户处小批量试用通过。值得指出的是,这里的铝塑结构在蒸煮包装的应用主要是指内层;而对于铝塑结构的外层复合,则需要胶黏剂厂商、软包装企业等多方共同协作才能解决。不过,相信在不久的将来,无溶剂复合工艺也会普遍应用于这一结构。

  5.纸塑/纸铝包装

  此类型包装是无溶剂复合领域较为特殊的一类,不同于上述结构,纸塑/纸铝包装主要使用单组分胶黏剂、湿固化的方式;而视纸张情况,也可使用双组分胶黏剂复合。值得一提的是,近年来随着“三只松鼠”“良品铺子”等电商品牌的盛行,此类型包装的需求量大幅提升。

  以上是对无溶剂胶黏剂在软包装领域主流应用的介绍,而伴随着技术的发展,无溶剂复合必然会被应用到更多领域中,让我们拭目以待。

  现存问题

  虽然经过业内同仁的不懈努力,无溶剂复合的应用已经实现了跨越式发展,但是综合来看,在实际使用中仍会出现一些问题。

  1.外观

  外观问题需要从两方面来阐述。其一,对于普通干轻包装,无溶剂复合已经非常成熟,但由于无溶剂胶黏剂初黏力小、上胶量低等特点,所以在实际使用中偶然会出现白点、气泡等外观问题。这就要求软包装企业在实际应用中做好工艺控制,同时选用低黏型无溶剂胶黏剂,加强“二次流平”,有助于上述问题的解决。其二,对于高阻隔结构,例如PET/VMPET、PET/AL等,使用无溶剂复合往往会出现白点等复合外观问题,这一类产品需要从设备、工艺、胶黏剂、油墨、膜材等多方面进行多重有效控制。现阶段来看,无溶剂复合尚不具备大规模推广应用的条件。

  2.耐温性

  目前市场上的无溶剂蒸煮胶,一般可以满足半高温121℃塑塑结构的蒸煮需求。但是对于铝塑结构,甚至是高温135℃的蒸煮要求,却几乎无法满足。可喜的是,该领域已经有了对应的产品在市场上小范围的推广及应用。

  3.爽滑性

  爽滑性的问题集中表现在内层膜为CPP或PE时,尤其是后者。在使用无溶剂复合且熟化后,膜材的爽滑性大幅下降,特别是在一些制袋品种上,出现了不开口的问题,给下游客户造成了很大影响。目前部分胶黏剂厂商已经开发了低摩擦系数的无溶剂胶黏剂产品,软包装企业应注意甄别自身需求,选择合适的无溶剂胶黏剂;同时也应做好膜材质量的控制及熟化条件的掌控。

  4.油墨匹配性

  由于无溶剂胶黏剂均为常温或低温涂布,所以在体系设计上,其分子量往往较小,因而易与油墨发生匹配性问题。特别是满版牛牛在线玩的镀铝结构上,无溶剂胶黏剂可能会与油墨发生相容性问题,造成大批量产品的损失。这就要求软包装企业在使用油墨或胶黏剂前,必须做好充分的产前试验,更换油墨或胶黏剂需慎重,另外也要特别注意冬季溶剂残留的控制。

  5.质量稳定性

  评价无溶剂胶黏剂产品的优劣,最为重要的标准之一便是其质量稳定性。市场上部分无溶剂胶黏剂产品,有时会出现批次间质量不稳定的问题。除与企业自身品控水平不高有关外,还有一个重要原因是其过分追求低成本,对原料等要求不高。比如业内经常遇到的气味问题,往往是由于采购了价低质差的原料,造成无溶剂胶黏剂气味大,最终导致复合制品中长期残留胶黏剂气味,给软包装企业造成了巨额损失。因此,软包装企业在选择胶黏剂厂商时,除了考虑价格、单次试样结果等因素的同时,也应多关注企业的整体实力。目前一些胶黏剂厂商在采购这些特殊原料时,会设定非常严格的气味检测工序,进而保证了每批产品高度的质量稳定性。

  发展趋势

  近些年来,无溶剂复合技术在国内有了突飞猛进的发展,那么未来无溶剂复合的发展会有哪些新的动向呢?笔者在这里简单谈谈自己的几点浅见。

  1.一体化

  现在市场上的无溶剂胶黏剂产品已经非常丰富,国内的胶黏剂厂商已经超过50家;针对不同需求,每家企业又有多款产品在市场上推广。而中国的软包装企业以小微企业为主,往往1家企业只有1台无溶剂复合设备;且设备结构复杂、需求多样,无溶剂复合时频繁切换胶黏剂的时间成本太高,并不现实。“一体化”需求也便由此产生。能否开发一款产品,既能满足镀铝、低摩擦系数、高油墨匹配性,也能满足蒸煮等要求呢?国内主流胶黏剂厂商已经开始朝着这个方向发展,部分厂家甚至已经推出了市场化的产品,可以想见,未来类似的产品肯定会越来越多地被推向市场,产品的兼容性也会愈发全面。

  2.功能化

  无溶剂复合技术的发展之路,本质上是干式复合技术被逐步取代的过程。而在干式复合胶黏剂方面,至今仍然有无溶剂胶黏剂无法逾越的技术壁垒——功能胶,包括耐辛辣、耐溶剂、135℃铝塑蒸煮胶等。这个领域技术门槛高,非常考验胶黏剂厂商的技术功底。所以笔者认为,凡有远见之企业,必已在此方向上展开了相应的研究和技术储备。未来一旦此领域有了突破性进展,那么无溶剂复合几乎可以实现对干式复合100%的替代,当然这还需要软包装行业同仁们共同努力、协作,方有望实现。

  3.安全性

  近年来,食品安全相关问题日益突出,且伴随着新国标GB 9685-2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂使用标准》的推出,食品软包装行业对于毒害物质的要求也愈发严格。其中,作为致癌物的初级芳香胺(PAA)类物质备受关注,那么如何来有效控制PAA迁移问题,以提升无溶剂胶黏剂的安全性呢?

  从无溶剂胶黏剂设计角度来讲,需要设计和调整分子结构,进而实现PAA可控且快速的衰减,这其中需要配合一套完整的施工工艺。与此同时,也可考虑向体系中引入脂肪族异氰酸酯,进而从源头上规避PAA问题。

  从工艺角度来讲,双头涂布工艺的出现或许可以解决该问题。该工艺在2016年6月德鲁巴展会上一经提出,即受到了业界的热烈追捧。其以A/B组分各自涂胶的方式,完美解决了存盘时间和固化速度之间的矛盾点,从而使无溶剂复合的效率大幅提升,同时号称可以解决PAA迁移等无溶剂复合难题。在短短几个月之后,国内部分设备厂商和胶黏剂厂商纷纷推出了适应双头涂布工艺的无溶剂复合机及胶黏剂。但在两年后的今天,笔者依然认为,此工艺尚不成熟,待解决的问题包括但不限于以下几点。

  (1)混胶均匀性。单纯的机械压合能否保证A/B组分彻底混合均匀?如若不能,就会带来假干的风险,而过量异氰酸酯组分残留,势必造成PAA迁移问题更为突出。

  (2)配比可控性。由于是A/B组分各自上胶,那么配比的控制就由上胶量的精度来控制。而无溶剂上胶量普遍很低,微小的上胶量波动就会带来巨大的配比差异;而且不同的位置,配比也会出现明显差异,那么最终复合效果的稳定性如何来保证?

  (3)特殊结构适用性。一些厂家宣称双头涂布工艺可以解决高阻隔结构的复合外观问题,虽然理论上有一定道理,但至今没有连续稳定使用的案例,所以此问题仍有待考察。

  综上,笔者认为在环保形势日趋严峻的形势下,无溶剂复合行业仍然有着良好的发展前景。但机遇和挑战并存,未来无溶剂复合技术的发展已经由相对原始的扩张性发展,逐步转变为向高端化、功能化方向发展;同时也更需要胶黏剂厂商、设备厂商和软包装企业三方通力协作,才有望在不久的将来实现对干式复合工艺的整体替代。


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