復合軟包裝材料是由兩種或兩種以上不同性能的基材(膜),通過膠黏劑緊密地黏合起來的復合材料。目前,我國在復合軟包裝材料中使用最多、性能最好的膠黏劑,是溶劑型雙組分聚氨酯膠黏劑。這種類型的膠黏劑在國外已有五六十年的應用歷史,而在我國只有二十五六年的應用歷史,是自上個世紀80 年代初從國外進口來制造復合軟包裝材料的。1981 年,上海的研究成果通過了國家級的技術鑒定,并在1984 年實現(xiàn)了工業(yè)化生產。經過20 多年的發(fā)展,目前我國已有幾百家企業(yè)生產這種產品,年生產能力達10 萬噸左右,去年的實際產量約三萬五六千噸。提供的產品既有普通型的,又有功能性的;既有耐低溫的,也有耐135℃高溫的;既有食品、藥品包裝用的,也有抗液體農藥腐蝕的;既有芳香族的,也有脂肪族的;既有溶劑型的,也有無溶劑的;既有酯溶性的,也有醇溶性的??偟膩碚f,別的國家有的,我們都有?! ∫韵戮唧w分析一下復合包裝用聚氨酯膠黏劑在我國的應用歷史、現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢?! ∥覈鴱秃宪洶b材料的發(fā)展起步比國外晚。上個世紀70年代后半期,上海開始研究用擠出復合和干式復合方法制造食品包裝的復合材料。1982 年,上海、大連、無錫率先從日本引進比較先進的大型軟包裝生產設備,從凹版印刷機、干式復合機、擠出復合機、分切機到制袋機和檢測設備,形成了完整的生產體系,同時也開始使用進口的鋁箔、聚酯薄膜、聚丙烯、油墨和膠黏劑。 1984年底,我國利用1981年通過國家鑒定的技術,建成了第一個生產食品包裝用的溶劑型雙組分聚氨酯膠黏劑的工廠,使人們看到了膠黏劑國產化的前景,從此在短短的二三年內,迅速發(fā)展起十幾家膠黏劑生產企業(yè),而且規(guī)模也較大,年產量均在200~500 噸?! 〉搅松蟼€世紀90年代初,我國包裝工業(yè)突飛猛進,進口的軟包裝生產線如雨后春筍般在各地出現(xiàn)。在巨大的市場誘惑下,膠黏劑的生產廠也迅猛發(fā)展。據最近統(tǒng)計,全國已有約300家企業(yè)生產干式復合膠黏劑,年生產能力約10 萬噸。雙組分聚氨酯膠黏劑國產化20 多年來,不僅生產廠家多,產品型號品種也豐富了起來,某些品牌的產品質量已達到國際水平。近年來,在國內市場的總消耗量中,國產產品已占到85% 以上。 為了占領中國市場,許多國外企業(yè)紛紛在中國投資建廠。日本武田藥品公司在蘇州的生產工廠已經投入生產,向中國市場提供普通型低價位的膠黏劑。美國羅門哈斯公司也已在上海設廠,在收購了莫頓公司以后,除了大力推廣水性膠黏劑外,也銷售溶劑型膠黏劑。漢高公司在上海的工廠已投產UK2860 型聚氨酯復合用膠黏劑。 在國產膠黏劑中,上海、北京的研究開發(fā)和產品質量一直走在前頭。從歷史上看,從開發(fā)普通型膠黏劑到抗酸辣、耐介質膠黏劑,從常溫使用的膠黏劑到耐煮沸直至耐高溫蒸煮膠黏劑,從一般性膠黏劑到功能性膠黏劑,從溶劑型膠黏劑到無溶劑膠黏劑,從芳香族膠黏劑到脂肪族聚氨酯膠黏劑,再到適應某些液體乳油農藥包裝的抗腐蝕性膠黏劑,從非阻燃膠黏劑到全阻燃膠黏劑,上海的科技人員都起到了開創(chuàng)領先的重要作用,產品質量也處于先進行列,用上海技術生產的產品,不僅可以代替進口,而且還得到了國外用戶的認可,上世紀90 年代初就實現(xiàn)了國產聚氨酯膠黏劑的出口。 現(xiàn)在,上海、北京、浙江、江蘇、廣東等地都能提供各種性能、滿足各種包裝要求的復合食品包裝材料用聚氨酯膠黏劑,其中上海烈銀化工公司能生產同時具有耐高溫、抗介質侵蝕性能的LY-50A/LY-50AH 膠黏劑和LY-103A/LY-103B 功能性鍍鋁膜復合膠黏劑,以及可用于含鋁箔結構又耐121~135℃高溫蒸煮的LY-9850R/LY-9875R、LY-135A/LY-135B 型膠黏劑和符合美國FDA 規(guī)范的耐121~124℃高溫蒸煮的LY-9850F/LY-9875F型脂肪族聚氨酯膠黏劑,還有LY-50VR 和LY-50VN 型液體乳油農藥包裝的膠黏劑,而且還在2001 年研制成功了快固化且不增加復合膜的摩擦系數(shù)的LY-75FT/LY-75FTH 膠黏劑,在縮短固化時間、降低摩擦系數(shù)而保持良好開口性這兩個方面,與進口同類產品相比毫不遜色。北京化工研究院有UK2850/UK5000 塑/塑復合耐121℃、30分鐘蒸煮的膠黏劑和UK8150/UK7330無溶劑膠黏劑,廣東中山康和公司有鍍鋁膜專用膠黏劑KH-VM80,深圳的歐美科公司有ECO501A/B 和ECO751A/B 醇溶性膠黏劑,北京高盟化工有YH502 耐高溫蒸煮膠黏劑等?! 秃宪洶b用膠黏劑的發(fā)展趨勢有以下6個方向。1.向高固體含量、低黏度膠黏劑方向發(fā)展 最早的雙組分聚氨酯膠黏劑,其主劑的固體含量是35% 或50%,現(xiàn)在已提高到75% 或80%,歐洲地區(qū)已提高到88%,幾乎接近無溶劑了!固化劑的固體含量也由原來的60%、75% 提高到80% 左右。這主要是為了減少溶劑的排放量和降低生產成本?! ∵^去,由于設備和工藝的關系,要求膠黏劑具備極好的初黏力,以保證在當時的設備和工藝條件下復合物不產生皺折、“隧道”的缺陷,所以膠黏劑的分子量很高,黏度很大,而在復合時操作溶液的濃度要較低,(大多在20%~30%),以保證得到預先設定的上膠量和均勻的涂膠效果,以及復合產品的質量。很明顯,這種低濃度含量的涂膠,必然導致大量的溶劑揮發(fā)到大氣中去,例如,操作溶液的濃度為20%,上膠量為3.5g/m2,那么,涂在每平方米基膜上的膠黏劑重量便是3.5/0.20=17.5(g),干燥時每平方米有14g溶劑變成氣體排放到空氣中,只剩下3.5g 干基膠黏劑。這種情況會導致兩個大問題。 第一,大量有機溶劑(具體是醋酸乙酯)排放到大氣中,對空氣造成污染。這在越來越崇尚保護環(huán)境、防止污染的潮流下,顯然是不行的?! 〉诙谕磕z過程中,溶劑的作用只是幫助膠料方便、均勻地轉移到被涂膠的基材表面上去,一旦這個使命完成,就要全部離開,以便在干態(tài)下進行復合。很明顯,溶劑對黏結力的高低不起什么作用。如果不考慮它前面所講的作用,僅從黏結效果和剝離力高低的角度來說,它簡直是多余的。像上面所講的操作溶液濃度為20%,涂膠量要求是3.5g/m2 時,每平方米消耗的醋酸乙酯竟達14g,按現(xiàn)在每千克9 元的價格計算,每平方米消耗醋酸乙酯的成本為0.126 元。這0.126 元是跑到空氣中去“浪費”掉的。高固體含量、低黏度膠黏劑可以配成較高濃度的操作溶液而仍保持預計的涂膠量并達到均勻的轉移,可以在40%~45% 的濃度下進行操作。還是以上膠量為3.5g/m2為例,如果把操作溶液的濃度提高到45%,這時,涂在每平方米基膜上的膠黏劑重量應是3.5/0.45=7.78(g),干燥后揮發(fā)到空氣中的醋酸乙酯只有4.28g/m2,比前面的14g/m2,少了9.72g/m2,每平方米所消耗醋酸乙酯的成本只有0.03852元,比前面的0.126元節(jié)約了0.08748元,若再加上趕走9.72g醋酸乙酯消耗的熱能成本,節(jié)約下來的成本就更多了。 由此可見,這兩個原因正是發(fā)展高固體含量、低黏度膠黏劑的原動力。但是,有一個問題必須引起注意,那就是固體含量提高、黏度降低了以后,膠黏劑的初黏力不應降低。作為膠黏劑生產者,就不能用簡單的降低分子量的辦法去提高固體含量、維持較低的膠黏劑黏度,而應該從膠黏劑分子結構上去考慮,以生產出具有較高初黏力的高固體含量、低黏度產品來。據我們的經驗,初黏力(剝離強度)在1.0N/15mm 以下時,復合物極易產生皺紋、“隧道”等故障;初黏力在1.0~1.8N/15mm,則故障有可能產生;當初黏力大于1.8N/15mm 時,就不會產生皺紋、“隧道”等故障。 (待續(xù))
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