所謂無溶劑復(fù)合

1、所謂無溶劑復(fù)合，就是用100固體的無溶劑粘合劑在無溶劑復(fù)合機(jī)上對底材和面材進(jìn)行粘合的過程。1974年，德國Herberts公司對單組份潮氣固化型無溶劑粘合劑的工業(yè)化生產(chǎn)，標(biāo)志著無溶劑粘合劑正式誕生。經(jīng)過最初的推廣階段之后，無溶劑粘合劑在復(fù)合材料軟包裝行業(yè)得到越來越多的應(yīng)用，并相繼出現(xiàn)了雙組份冷涂無溶劑粘合劑、雙組份反向熱涂無溶劑粘合劑及單組份紫外固化粘合劑等。與此同時(shí)，各式無溶劑復(fù)合機(jī)也相繼推出，規(guī)模也陸續(xù)壯大。今日的歐美，每增加10臺復(fù)合機(jī)，就有8臺是無溶劑型的。我國第一臺無溶劑復(fù)合機(jī)是1985年北京化工研究院從德國漢高公司引進(jìn)粘合劑技術(shù)時(shí)配套購買的實(shí)驗(yàn)機(jī)。真正用于生產(chǎn)的第一臺無溶劑復(fù)合機(jī)是

2、1996年天津頂正印刷包裝公司從意大利Schiavi公司引進(jìn)，并于同年8月份調(diào)試成功投入生產(chǎn)的。此后，廣州金威龍、大連盛道、三櫻、上海虎牌等包裝印刷廠先后從意大利、法國、德國等國家引進(jìn)了無溶劑復(fù)合機(jī)共17臺，目前還有4臺已簽合同，不久將會(huì)到貨。隨著國內(nèi)復(fù)合包裝企業(yè)對這一新技術(shù)的認(rèn)識和掌握，這種新技術(shù)有明顯加速發(fā)展的趨勢。下面對各種無溶劑黏合劑及無溶劑復(fù)合機(jī)的特點(diǎn)作一介紹。無溶劑黏合劑無溶劑黏合劑是100%的固體成分，沒有揮發(fā)性物質(zhì)，使用中絕對無溶劑排放，因此環(huán)境保護(hù)是無溶劑黏合劑發(fā)展的源動(dòng)力。無溶劑黏合劑上膠量一般較低，復(fù)合后經(jīng)熟化，復(fù)合強(qiáng)度高，這成為無溶劑黏合劑發(fā)展的又一大推動(dòng)力。一、無溶劑

3、黏合劑的種類1、單組分潮氣固化型黏合劑單組分無溶劑黏合劑的主要成分是聚氨酯，它的特點(diǎn)是能與水氣反應(yīng)固化。其化學(xué)結(jié)構(gòu)是含有鏈長相對較短的異氰酸根端基的聚酯或聚醚，基材或環(huán)境中的潮氣與異氰酸根作用會(huì)發(fā)生一系列聚合反應(yīng)，放出CO2，達(dá)到固化目的。這種潮氣固化反應(yīng)速度很慢，要保證有足夠長的時(shí)間使涂膠過程順利完成（即：要在熟化室放置一段時(shí)間），實(shí)際工作中的限制主要有3點(diǎn)；（1）每克單組分潮氣固化型無溶劑黏合劑完全固化需10mg水汽。（2）涂膠時(shí)受熱較高，一般控制在90左右。（3）對于氣密性基材而言，由于反應(yīng)放出的CO2難以釋放，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合層強(qiáng)度不佳或在薄膜夾層中有氣泡產(chǎn)生，因此，單組分潮氣固化型黏合劑主

4、要用于紙質(zhì)材料的復(fù)合，因?yàn)榧垙堉泻凶銐虻乃?，并且透氣性好，吸附性也很?qiáng)，但為了防滲漏，必須進(jìn)行高黏度涂布，涂膠量要在3g/m2以上。如果配有合適的換氣裝置或增濕設(shè)備，能夠提供滿足固化要求的濕氣量，則它也可用于薄膜的復(fù)合。2、雙組分無溶劑黏合劑雙組分無溶劑黏合劑的主要反應(yīng)機(jī)理也是所謂的氨酯化反應(yīng)，即含異氰酸根的預(yù)聚物和含羥基官能團(tuán)的基料反應(yīng)；或所謂的“反向”體系，即分子量較高的含異氰酸根端基的基料，與含有羥基的固化劑發(fā)生加聚反應(yīng)，但不會(huì)像單組分黏合劑那樣產(chǎn)生CO2，反應(yīng)中雖然需要極少量水份催化其氨酯化反應(yīng)，但不像單組份水汽固化型粘合劑那樣需要大量潮氣存在。因?yàn)榇藭r(shí)氨酯化反應(yīng)是基料和固化劑中異

5、氰酸根與水汽和羥基的反應(yīng)，因此，實(shí)際上異氰酸根與水汽和羥基的反應(yīng)總是同時(shí)并存的。所以，從等當(dāng)量化學(xué)反應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，異氰酸根應(yīng)適當(dāng)過量一點(diǎn)，也就是說，雙組分黏合劑可自行固化。但適量的水分可催化固化，使其進(jìn)行得更加完全。雙組分無溶劑黏合劑可分為冷涂型和熱涂型兩種。傳統(tǒng)的冷涂雙組分無溶劑黏合劑分子量較低，流動(dòng)性能好，因此即使以300m/min的高速涂膠，所得復(fù)合膜的光學(xué)透明性仍舊很好。其最大的缺點(diǎn)是初始強(qiáng)度較低，因此若要對復(fù)合好的材料再處理的話，在處理之前需要存放一定時(shí)間使其完成固化（一般3648小時(shí)）。熱涂雙組分無溶劑黏合劑分子量較大，黏度相對較高，為獲得較好的涂布流平性能，在涂布前需預(yù)熱及加熱儲(chǔ)

6、膠槽（一般加熱到5070）。涂布后具有一定的初始強(qiáng)度，達(dá)到完全固化的時(shí)間較冷涂型短。需特別注意的是，由于冷涂雙組分無溶劑黏合劑黏度較低，不能用于含紙材料的復(fù)合，主要用于性能要求適中的復(fù)合材料。而熱涂的“反向”雙組分無溶劑黏合劑則接近于溶劑型黏合劑的高性能，因此，這種黏合劑及更高性能的類似黏合劑將是各種黏合劑生產(chǎn)商的研究開發(fā)方向。3、紫外固化黏合劑紫外固化黏合劑的固化機(jī)理與傳統(tǒng)的黏合劑完全不同，目前應(yīng)用較普遍的紫外固化黏合劑屬于陽離子固化類型，而陽離子固化類型主要是酸催化環(huán)氧體系。其主要的固化機(jī)理是：黏合劑中的光引發(fā)劑被紫外光激發(fā)，分子處在高能位上，容易產(chǎn)生分解（路易斯酸分解），引發(fā)環(huán)氧嵌段交聯(lián)

7、聚合，得到環(huán)氧樹脂的三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)。與反應(yīng)速度較快的紫外光引發(fā)自由基聚合機(jī)理不同，陽離子固化允許黏合劑在復(fù)合前暴露于大氣中，這就意味著實(shí)際受紫外光作用的強(qiáng)度與被復(fù)合薄膜的透明性關(guān)系不大，但其交聯(lián)反應(yīng)速度比聚氨酯黏合劑要快得多，復(fù)合后在幾分鐘到一小時(shí)之內(nèi)，就可以達(dá)到相當(dāng)高的黏結(jié)強(qiáng)度而足以保證立即進(jìn)行下一層復(fù)合。二、無溶劑黏合劑的特點(diǎn)與溶劑型黏合劑相比，無溶劑黏合劑具有以下特點(diǎn)：1、不使用溶劑由于不使用溶劑，因而也就談不上溶劑揮發(fā)，在復(fù)合制品中無溶劑殘留量，符合環(huán)保要求，同時(shí)對操作工人身體無害。2、上膠量少無溶劑黏合劑上膠量相對較少，一般在1.22.0g/m2，對于特殊的材料，上膠量在3 g/m2左

8、右；而溶劑型黏合劑的上膠量在2-3 .5g/m2，特殊的材料則要在5 g/m2以上。3、成本低綜合以上兩方面所述，無溶劑黏合劑的使用總成本（單位復(fù)合材料消耗）比溶劑型黏合劑低。三、無溶劑黏合劑的應(yīng)用范圍無溶劑黏合劑的適用范圍如表1所示。無溶劑復(fù)合設(shè)備一、無溶劑復(fù)合機(jī)的結(jié)構(gòu)原理無溶劑復(fù)合機(jī)的特點(diǎn)可用一句話概括，即：結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間少，設(shè)備安裝和維修費(fèi)用低，耗能少。由于各廠商的無溶劑復(fù)合機(jī)結(jié)構(gòu)原理基本相似，現(xiàn)以意大利Nordmecanica公司的無溶劑復(fù)合機(jī)為例作一具體介紹。其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。這種復(fù)合機(jī)主要由兩個(gè)放卷裝置、上膠裝置及壓合裝置組成。整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，總長為45米。由于無溶劑復(fù)合

9、機(jī)的關(guān)鍵部位是上膠部分，因此，這里對上膠部位作一具體介紹。對于其他部位只要調(diào)節(jié)好張力（或壓力）即可。涂膠裝置共由5個(gè)輥組成。前兩個(gè)輥a和b是鍍鉻鋼輥，其表面堅(jiān)硬且相當(dāng)光滑，兩輥間槽起儲(chǔ)膠作用。輥槽兩側(cè)裝有膠堵物，利用它可根據(jù)復(fù)合材料的幅寬調(diào)節(jié)槽的長度。這兩輥間還有一條窄縫，其間隙為80m（間隙可調(diào)，不同的設(shè)備，其工作間隙不同），此窄縫主要起出膠量的計(jì)量作用。由于第一根輥固定不動(dòng)，因此，工作時(shí)它能起到刮膠作用，我們稱之為刮膠輥，第二根則稱為上膠輥或計(jì)量輥。第三根輥c是橡膠輥，其表面是橡膠，輥基是鋼，它主要是將上膠輥上的膠打勻并轉(zhuǎn)移到下一個(gè)輥上，因此，我們稱之為勻膠輥或轉(zhuǎn)移輥。它的長度決定了復(fù)合材

10、料的復(fù)合寬度，對于不同幅寬的復(fù)合材料，要選擇比相應(yīng)的復(fù)合材料幅寬短約23cm的橡膠輥，因此，車間里要儲(chǔ)備多種規(guī)格（長度）的橡膠輥。第四根輥d是鍍鉻鋼錕，它的作用是將轉(zhuǎn)移輥上的膠涂布到被復(fù)合材料上，由此我們稱之為涂布膠輥。第五根輥e是橡膠輥，它由硅橡膠材料制成。被復(fù)合材料穿過d、e兩輥，通過輥e對輥d施壓，膠黏劑就會(huì)轉(zhuǎn)移到被復(fù)合材料上。通過氣控裝置來控制輥c和輥e與輥b、d間的離合，這樣既方便更換橡膠輥，又利于操作工人清洗膠輥。橡膠輥e對鋼輥d的壓力還可調(diào)節(jié)。輥b由一個(gè)專門的小功率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，輥d則由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在工作過程中，輥b、c、d這3輥間有一定的轉(zhuǎn)速比，Nordmecanica公司的復(fù)合

11、機(jī)是Vd：Vc=5：2，Vc：Vb=10：1，所以當(dāng)設(shè)復(fù)合速度為300m/min時(shí)，Vd=300m/min，Vc=120m/min，Vb=12m/min。上膠5輥間不但有一定的速度比，而且還有精確計(jì)算的相互角度，以便確保上膠量的精確和恒定。兩層復(fù)合材料在輥f和g間被壓合，再經(jīng)收卷，整個(gè)工作就完成了。輥f也由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輥g和輥e由同一材料制造，控制原理也完全相同。在上膠裝置和復(fù)合裝置中分別配有一個(gè)專門的加熱裝置，可分別對各鍍鉻輥，鍍鋼輥加熱，它通過對鋼輥內(nèi)循環(huán)水的溫度控制來控制輥表溫度，一般最高溫度不超過100。進(jìn)膠方式一般分為兩種：1、手工加膠。對于單組分膠而言，只要將膠直接倒入即可（倒入前

12、需經(jīng)一段時(shí)間預(yù)熱）；對雙組分而言，則先進(jìn)行稱量配比，打勻后方可倒入。2、機(jī)器自動(dòng)進(jìn)膠。單組分膠黏劑應(yīng)由專用泵打入；雙組分膠黏劑則要在配比裝置上設(shè)定各組分比例后再打入。由于被復(fù)合材料在機(jī)上穿膜長度較短，而膠黏劑初黏度又較低，因此在復(fù)合過程中精確控制材料張力及收卷張力顯得尤為重要，否則復(fù)合出的產(chǎn)品易產(chǎn)生隧道現(xiàn)象，特別是在啟動(dòng)和制動(dòng)兩個(gè)階段中，這種現(xiàn)象更易發(fā)生。對于像單組分這樣的膠水，上膠溫度較高（90左右），傳膠過程中易產(chǎn)生“霧氣”現(xiàn)象，這些“霧氣”不但會(huì)粘在設(shè)備的某些潔凈區(qū)，而且揮發(fā)到空氣中對工人身體也有害。因此，在上膠輥b和勻膠輥c上側(cè)要裝一空氣過濾裝置（如圖1所示）。裝置吸氣口上的海綿應(yīng)及時(shí)

13、更換，否則，時(shí)間一長，整個(gè)海綿氣孔會(huì)被膠堵塞而影響空氣過濾功能，以致影響到復(fù)合質(zhì)量。對于各輥，特別要注意它們的清潔度，在輥上若有硬膠點(diǎn)，絕不能用鋼刀刮，而應(yīng)用木片或竹片刮。在各輥洗凈后，若能在鋼輥上抹上少許油，則能為下次清洗帶來方便。與溶劑型復(fù)合機(jī)相比，無溶劑復(fù)合機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、無溶劑復(fù)合機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)身短，占用空間小，設(shè)備安裝和維修費(fèi)用少，因此投資少。2、操作人員少，僅需一名操作人員及一名輔助工就可正常開機(jī)，因此人員費(fèi)用低。3、無溶劑復(fù)合機(jī)的生產(chǎn)效率高，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度可達(dá)到400m/min，而溶劑型復(fù)合機(jī)由于溶劑殘留量的制約，生產(chǎn)速度明顯要比無溶劑型復(fù)合機(jī)的低。4、無干燥烘箱，整機(jī)功率較低，所以在耗能方面要大大低于溶劑型復(fù)合機(jī)。綜合以上4點(diǎn)，無溶劑復(fù)合的產(chǎn)出品成本較溶劑型復(fù)合的低。二、無溶劑復(fù)合機(jī)適用的復(fù)合材料及范圍無溶劑復(fù)合適用于以下材料：BOPP：1280mCPP：25-150mAL：7-20mLDPE、L