無溶劑復合的優勢及最新研究進展

趙有中

摘要：主要介紹了無溶劑復合工藝給膠粘劑生產廠家、復合軟包裝企業、終端用戶在環保、衛生、安全、成本等方面帶來的優勢及其產生的巨大的社會效益；同時還介紹無溶劑工藝所必需的無溶劑膠粘劑、無溶劑復合設備的最新研究進展及其應用領域的拓展情況。

關鍵詞：無溶劑復合；軟包裝；無溶劑膠粘劑；聚氨酯膠粘劑

自2009年無溶劑復合工藝逐漸被國內軟包裝企業接受并成功應用以來，無溶劑復合生產線每年都以成倍的速度增長，截至目前，國內無溶劑復合生產線已超過300條，并且還在以每年100～200條甚至更快的速度增長。無溶劑復合之所以近幾年能在國內迅速發展，主要是因為其所特有的環保、衛生、安全、節能、高效及可明顯降低成本的優勢在國內軟包裝行業得到了充分的體現。無溶劑復合的優勢不僅僅體現在軟包裝用戶方面，對膠粘劑生產廠家、終端用戶（食品廠、藥品廠）也具有明顯的優勢，同時具有巨大的社會效益。

無溶劑復合應用最為廣泛的仍然是普通水煮包裝，但市場上常見的通用型無溶劑膠粘劑仍不能完全解決普通材料復合過程中存在的一些問題，針對這些問題本文將進行詳細的探討。而對于蒸煮包裝材料復合方面的缺陷，最新研究也有了突破性的進展。

1 無溶劑復合的優勢[1]

1.1 無溶劑膠粘劑生產廠家

軟包裝復合目前仍以干式復合為主，其所用的膠粘劑仍然是溶劑型的，溶劑型復合膜用膠粘劑不僅會對環境造成污染、還會影響生產工人的身心健康，同時生產成本較高，不利于今后軟包裝行業市場的發展。

對于膠粘劑生產廠家，生產無溶劑膠粘劑相對于溶劑型膠粘劑具有以下幾方面的優勢：

①環保、健康

無溶劑聚氨酯復膜膠所用原料完全符合美國FDA§175.105條和我國的GB9685《食品容器、包裝材料用助劑使用衛生標準》中的規定，不存在對人體有毒有害的助劑或添加物。生產過程中不使用任何溶劑、沒有三廢產生，屬于清潔化生產。由于生產過程中沒有有毒有害的物質產生，以及不會產生刺激性的氣味，故整個生產過程中，不會影響生產工人的身心健康，同時也不會對生產車間及工廠周圍的環境造成污染。

②生產安全

由于其生產過程中不使用溶劑，故不存在火災、爆炸的危險，不需要任何防爆措施。

③運輸安全

產品本身不含有任何溶劑，屬于非危險化學品，故運輸過程中不需要專門的防護措施。

④國家政策導向

國家大力倡導環保、節能、低碳的生活，而軟包裝用無溶劑膠粘劑完全符合國家政策的引導。新國家標準GB/T 10004—2008“包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合”出臺，并于2009年8月1日開始實施，規定溶劑殘留總量≤5 mg/m2，苯類溶劑不得檢出（原來規定溶劑殘留總量≤10 mg/m2），這一政策的實施，也是近年來無溶劑復合快速發展的一個主要原因。

1.2 軟包裝生產企業

使用無溶劑復合工藝相對于干式復合工藝對于軟包裝生產廠家來說具有諸多的優勢，主要表現在以下幾個方面：

①環境保護適應性好，生產過程中沒有溶劑排放，不會影響生產工人的身體健康，不會對周邊環境產生污染，有利于清潔化生產；

②效益顯著，不存在廢氣排放的問題，不需要龐大復雜的加熱鼓風、廢氣排風裝置，設備簡單，能耗減少，維修費用低廉，生產速度提高，線速度可達250～450 m/min，甚至更高；

③單位面積上膠量少，膠料耗用成本低（無溶劑復合單位面積的上膠量約為干法復合的2/5。曾有公司做過統計核算，就原材料消耗相比較，無溶劑復合工藝代替干法復合工藝后，根據結構的不同可降低成本20%～60%，對于規模生產所帶來的消耗增效是相當可觀的）；

④安全性好，沒有火災、爆炸的危險，不需要溶劑的防爆設施；

⑤產品質量得到保證，復合制品沒有殘留溶劑所帶來的衛生、健康方面的問題，高溫薄膜不易變形，并消除了溶劑對印刷油墨的侵襲。

1.3 終端用戶

對于食品、藥品廠來說，使用無溶劑復合工藝生產的包裝材料除了不用擔心溶劑殘留會對包裝內容物的安全性造成影響外，還可以大大節約包裝材料的使用成本，這對終端用戶來說也具有很大的誘惑。同時，隨著無溶劑復合工藝的成熟應用，對于大部分結構的包裝材料都能夠采用無溶劑復合工藝進行生產，而不用擔心性能、外觀方面達不到要求。

1.4 社會效益

①減少溶劑排放采用無溶劑復合工藝，單位面積減少溶劑排放按2.0～5.0 g計算，無溶劑復合機每條線每個班次生產10萬m（按寬幅1 m計算），節省溶劑排放200～500 kg，每年（按250 d計算）減少溶劑排放50～125 t；目前200條生產線計算，每年節省溶劑排放10 000～25 000 t，假如無溶劑生產線占軟包裝復合總生產線的50%～80%（幾千條生產線）那么每年減少溶劑排放至少幾十萬t。

②節省電費每臺干復機烘道功率按50 kW、無溶劑機速按干復機的2倍計算；每年每條無溶劑設備烘道節能：50×12×250×2= 300 000度，目前無溶劑生產線按200條計算，每年節省電能上千萬度。

注：很多軟包裝生產企業24 h生產（2個班次），每個班次的生產量超過10萬m，年工作日也超過250 d；實際算來節省的溶劑排放量和電能遠遠不止這些。

③廣大消費者的生活必需品更加安全

近幾年，食品安全問題頻發，除了食品本身的衛生、安全之外；包裝材料的安全性也顯得尤為重要，日常生活中接觸到的食品、藥品包裝材料大部分來自于軟包裝材料的復合產品；而如果這些軟包裝材料采用無溶劑復合工藝生產，則可以完全排除復合過程的溶劑殘留對包裝內容物的污染，使軟包裝內的食品、藥品更加安全；廣大消費者不用擔心溶劑殘留超標而造成的食品安全問題發生。

2 無溶劑復合的最新研究進展

2.1 無溶劑復合用膠粘劑的最新研究進展

近2年，軟包裝用無溶劑聚氨酯膠粘劑的生產企業如雨后春筍般發展起來，但產品質量和穩定性參差不齊，很多企業的研發能力和抗風險能力也存在明顯的不足，很多軟包裝用無溶劑膠粘劑供應商只能提供一兩個產品牌號，而當軟包裝用戶出現工藝或技術問題時不能提供系統的解決方案，給用戶造成了不必要的損失。而康達新材作為國內最早批量生產、銷售無溶劑復膜膠的膠粘劑研發、生產企業，不僅能夠提供系列的產品，而且針對目前市場上無溶劑復合存在的問題能夠給出相應的解決方案。目前形成了“1”系通用型產品系列很好的解決PE膜爽滑性、鍍鋁轉移、與油墨互溶等問題；“5”系產品攻克了更高溫度（128 ℃、甚至135 ℃）蒸煮的難題、與油墨具有更好的匹配性，同時在成本上也有一定的優勢；“9”系產品解決了紙/塑復合的難題（包括單片紙張的復合）。

2.1.1 普通型產品存在的問題及最新研究進展

目前，軟包裝用無溶劑膠粘劑普通型產品存在問題主要表現在以下幾個方面：

①對PE膜爽滑性影響大（特別是熟化溫度較高時）；

②復合鍍鋁材料（尤其是VMPET）時，容易發生鍍鋁轉移，造成剝離強度不夠；

③與部分油墨存在溶解現象，造成產品質量不合格。

針對目前市場通用型無溶劑復膜膠存在的問題，康達新材最近開發的“1”系產品能夠大大改善PE膜爽滑性和鍍鋁轉移的問題，同時與油墨的匹配性也有了很大的改進。

2.1.2 蒸煮型產品存在的問題及最新研究進展

無溶劑復合應用于蒸煮包裝主要有以下幾方面需要改進和提高：

①與部分油墨相容性差，造成耐蒸煮性能下降；

②一般只能耐121 ℃蒸煮；

③成本較高、價格相對昂貴。

康達新材的“5”系產品改變了以前通過加入耐高溫的聚酯樹脂來提高耐蒸煮性能的思路，引進新的耐高溫基團。從圖1可以看出，最新體系的無溶劑蒸煮膠不僅成本上較原來的蒸煮型產品有很大優勢，同時大大改善了無溶劑膠粘劑與蒸煮性能及與油墨的匹配性問題。

2.1.3 單組分無溶劑復合用膠粘劑最新研究進展

單組分無溶劑復合用膠粘劑主要用于紙塑材料的復合，比如方便面碗蓋、鹽袋子、禮品包裝、瓜子包裝等卷材的復合以及單片紙張的復合。單組分無溶劑膠粘劑亟待解決的問題是高溫下黏度與最終強度的矛盾，初始黏度高雖然能夠解決因為紙吸膠造成剝離強度下降的問題，但是卻暴露出不易操作，容易“飛膠”的問題產生；同時單組分無溶劑復膜膠也存在與油墨匹配性的問題。

單組分無溶劑復膜膠除了成功應用于軟包裝常用的卷材復合外，目前在單片紙張復合、織物復合、家具等行業都有了突破性進展。

2.1.4 其他產品的最新研究進展

無溶劑復合用膠粘劑正在積極研究開發的產品包括具備抗酸、堿、辣、咸、油等功能，以及具備抗苯、甲苯、二甲苯、酯、烴、酒、表面活性劑、含量小于20%的DMF有機溶劑混合液、農藥等腐蝕的功能型無溶劑膠粘劑；以及紫外光固化型無溶劑膠粘劑，紫外光固化型無溶劑復膜膠除具有固化速度快、產品透明、粘接強度高、成品膠柔軟性好等特點以外，還具有無溶劑、無毒、無腐蝕性、節能、環保性好的特點；紫外光固化膠可用于快速生產復膜的塑料/塑料、塑料/紙、塑料/金屬膜等產品中。

2.2 無溶劑復合設備的最新研究進展

2.3 軟包裝用戶使用無溶劑復合工藝的進展

使用無溶劑復合的軟包裝用戶從2006年以前大部分生產線處于停頓或半停頓的的狀態；發展到2006～2009年少部分客戶嘗試使用無溶劑復合工藝；再到2009年～2011年部分客戶成功應用無溶劑復合工藝，無論從環保、衛生、安全、性能等方面，還是從降低成本方面都表現出了巨大的優勢；2011年以后這些成功應用無溶劑復合工藝的軟包裝企業起到了很好的示范、帶頭作用，帶動了整個無溶劑復合工藝在軟包裝行業的迅速發展。近年來，電子、裝飾行業等領域也在嘗試應用無溶劑復合工藝，可以說無溶劑復合在軟包裝行業及其他相關領域都進入到了一個快速發展的階段。

參考文獻

[1]陳昌杰.塑料薄膜的印刷與復合[J].第3版.北京：化學工業出版社，2013.