無溶劑膠黏劑提升軟包裝綠色水平

趙有中

2015年10月，國家開始施行《揮發(fā)性有機物排污收費試點辦法》，緊接著，北京、上海、安徽、江蘇、湖南等省市也相繼推出了具體的VOCs排污收費標準，政策上的收緊促使包裝印刷企業(yè)開始選擇和使用揮發(fā)性較小的工藝和材料，這極大地推動了無溶劑復(fù)合工藝的發(fā)展。據(jù)粗略統(tǒng)計，2015年，我國軟包裝用無溶劑膠黏劑的消耗量約為20000噸，且未來將保持持續(xù)增長。可以預(yù)見，無溶劑膠黏劑的發(fā)展與應(yīng)用將成為包裝印刷企業(yè)完成綠色轉(zhuǎn)型的有效解決方案。

本文中，筆者簡略介紹了無溶劑膠黏劑的優(yōu)勢，對常見無溶劑膠黏劑存在的問題以及解決方案進行了詳細分析，并展望了其未來的發(fā)展方向，期望能為行業(yè)人士帶來一些啟發(fā)。

無溶劑膠黏劑的優(yōu)勢

1.環(huán)保

無溶劑復(fù)合采用無溶劑膠黏劑，既不會揮發(fā)VOCs，也不會產(chǎn)生任何刺激性氣味，同時解決了包裝中溶劑的殘留問題，消除了有機溶劑對印刷油墨的侵蝕，還可實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)，有利于環(huán)境保護。

2.節(jié)能

無溶劑復(fù)合設(shè)備無需烘道，降低了能耗。而且在后期熟化工序中，無溶劑復(fù)合的熟化溫度與干式復(fù)合基本相同，所以能耗也相對接近。

3.安全

由于無溶劑膠黏劑不含有機溶劑，因此在生產(chǎn)、運輸、儲存及使用過程中不存在火災(zāi)、爆炸的隱患，無需防爆及保暖措施，也無需專門用于貯存溶劑的庫房，更重要的是對操作工人的身體健康沒有危害。

4.高效

采用無溶劑膠黏劑復(fù)合的速度一般為250～350米/分鐘，最高甚至可達400～500米/分鐘；而采用溶劑型膠黏劑復(fù)合的速度一般為150～180米/分鐘；采用水性膠黏劑復(fù)合的速度則更低。

5.低成本

如果按無溶劑膠黏劑年使用量20000噸計算，換算成溶劑型膠黏劑的使用量則為20000÷1.5×2.5 = 33333噸（1.5g/m2為無溶劑膠黏劑的平均上膠量，2.5g/m2為溶劑型膠黏劑的平均上膠量），可見采用無溶劑復(fù)合工藝可大大減少膠黏劑的用量。另外，采用無溶劑膠黏劑復(fù)合，每單位面積的涂布成本為0.026～0.052元；采用溶劑型膠黏劑復(fù)合，每單位面積的涂布成本為0.052～0.104元；采用水性膠黏劑復(fù)合，每單位面積的涂布成本為0.076～0.090元。

通用型無溶劑膠黏劑的存在問題及解決方案

1.存在問題

目前，軟包裝復(fù)合用通用型無溶劑膠黏劑主要存在以下幾個問題。

（1）對PE薄膜爽滑性影響大

當無溶劑復(fù)合熟化溫度大于40℃時，對內(nèi)層為PE薄膜（特別是PE薄膜厚度<45μm的結(jié)構(gòu)）的無溶劑復(fù)合膜影響較大，容易出現(xiàn)摩擦系數(shù)明顯增大的現(xiàn)象。這主要是因為熟化溫度越高，PE薄膜內(nèi)爽滑劑的分子運動越劇烈，容易遷移至膠黏劑層并與其發(fā)生反應(yīng)而被消耗，最終導(dǎo)致復(fù)合膜的摩擦系數(shù)增大。

（2）鍍鋁層轉(zhuǎn)移

鍍鋁膜，尤其是聚酯鍍鋁膜（VMPET），在無溶劑復(fù)合過程中容易發(fā)生鍍鋁轉(zhuǎn)移，從而造成復(fù)合膜剝離強度不足。

（3）與油墨相溶解

在無溶劑復(fù)合過程中，有時會出現(xiàn)膠黏劑與油墨相溶解的現(xiàn)象，特別是染料型油墨。

2.解決方案

針對以上問題，康達新材最近開發(fā)的“1”系低摩擦系數(shù)無溶劑膠黏劑能夠大大改善PE膜爽滑性和鍍鋁層轉(zhuǎn)移的問題，同時與油墨的匹配性也有了很大改進。表1為使用普通無溶劑膠黏劑與“1”系低摩擦系數(shù)無溶劑膠黏劑的復(fù)合膜摩擦系數(shù)對比。

蒸煮型無溶劑膠黏劑的存在問題及解決方案

1.存在問題

目前，應(yīng)用于蒸煮型包裝的無溶劑膠黏劑存在以下問題。

（1）耐溫性能差

大部分蒸煮包裝要求能在121℃條件下蒸煮40分鐘。這是因為很多軟包裝企業(yè)的殺菌溫度控制在118～120℃，因此最高溫度不超過121℃的情況下，使用耐121℃蒸煮的無溶劑膠黏劑不會出現(xiàn)質(zhì)量問題。然而，有些軟包裝企業(yè)將殺菌溫度嚴格控制在121℃，或為保證產(chǎn)品質(zhì)量甚至按照大于121℃的條件進行殺菌，這就要求蒸煮型無溶劑膠黏劑能夠耐125℃甚至更高的溫度，才能保證復(fù)合產(chǎn)品不會出現(xiàn)質(zhì)量問題。

（2）與油墨的匹配性問題

蒸煮型無溶劑膠黏劑應(yīng)用于透明蒸煮包裝時，一般不會出現(xiàn)復(fù)合膜分層現(xiàn)象。但當無溶劑膠黏劑與油墨的匹配性較差時，就會造成該油墨處的剝離強度明顯低于透明處和其他色墨處的剝離強度，且蒸煮后該油墨處更容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

2.解決方案

康達新材“5”系無溶劑膠黏劑引進了新的耐高溫基團，改變了以往通過加入耐高溫聚酯來提高無溶劑膠黏劑耐蒸煮性能的思路。該系列蒸煮型無溶劑膠黏劑不僅在成本上較原來的蒸煮型產(chǎn)品有了較大優(yōu)勢，而且大大改善了無溶劑膠黏劑的蒸煮性能及與油墨的匹配性。

其他復(fù)合問題及解決方案

1.鋁箔復(fù)合材料剝離強度低

目前，一般薄膜的無溶劑復(fù)合過程中，無溶劑膠黏劑的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，但對于鋁箔的無溶劑復(fù)合，由于其剝離強度不夠，不能滿足重型包裝及耐蒸煮的要求，仍是一個有待突破的瓶頸。

針對上述問題，康達新材最新研發(fā)的型號為WD8158的鋁箔專用無溶劑膠黏劑，能夠?qū)崿F(xiàn)鋁箔與CPP材料復(fù)合膜的剝離強度滿足大于5N/15mm的需求（如表2所示），同時，將該復(fù)合膜制成的包裝袋分別盛裝5%NaCl溶液、50%的酸性溶液，在121℃下蒸煮40分鐘，包裝袋外觀完好，且沒有出現(xiàn)分層、破袋和隧道現(xiàn)象。

2.頻繁更換膠黏劑種類

隨著無溶劑復(fù)合工藝的發(fā)展，很多膠黏劑供應(yīng)商推出了通用型無溶劑膠黏劑、蒸煮型無溶劑膠黏劑、鋁箔專用無溶劑膠黏劑、低摩擦系數(shù)無溶劑膠黏劑等，雖說產(chǎn)品的多樣化能夠滿足不同材料的復(fù)合要求，但軟包裝企業(yè)也要根據(jù)不同復(fù)合材料所用膠黏劑的不同而頻繁清洗打膠設(shè)備及復(fù)合設(shè)備，不僅浪費時間、人力、財力，而且生產(chǎn)效率低下。

對此，康達新材與無溶劑復(fù)合設(shè)備廠商合作，對打膠設(shè)備進行了升級，將膠桶數(shù)量由2個增加至4個，可實現(xiàn)多種無溶劑膠黏劑的組合，以滿足不同材料的復(fù)合需求。表3為升級打膠設(shè)備可實現(xiàn)的無溶劑膠黏劑組合方式，其中，A1、A2、A3為同一系列的不同無溶劑膠黏劑，B1、B2、B3為另一系列的不同無溶劑膠黏劑。

另外，康達新材已開發(fā)出一款通用型無溶劑膠黏劑，該產(chǎn)品可滿足低摩擦系數(shù)、鍍鋁膜及蒸煮袋的無溶劑復(fù)合要求，有效解決了軟包裝企業(yè)頻繁更換無溶劑膠黏劑種類的難題。

無溶劑膠黏劑的發(fā)展趨勢

1.功能型無溶劑膠黏劑

無溶劑膠黏劑應(yīng)向功能型產(chǎn)品發(fā)展，如研發(fā)耐苯、甲苯、二甲苯、酯類、表面活性劑、含量小于20%的DMF有機溶劑混合液、農(nóng)藥等腐蝕的產(chǎn)品。

2.UV固化型無溶劑膠黏劑

UV固化型無溶劑膠黏劑除具有固化速度快、產(chǎn)品透明、剝離強度高、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(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，可用于塑料/塑料、塑料/紙、塑料/金屬膜等材料的快速無溶劑復(fù)合。目前，UV固化型無溶劑膠黏劑已經(jīng)得到了發(fā)展，但仍需加大研發(fā)力度以向市場推出更加成熟的產(chǎn)品。

3.用于其他行業(yè)的無溶劑膠黏劑

發(fā)展應(yīng)用于紡織、汽車內(nèi)飾等行業(yè)的無溶劑膠黏劑，以及用于紙（包括牛皮紙、卡紙、普通紙張）/塑（各種透明薄膜、鍍鋁膜、鋁箔）復(fù)合的無溶劑膠黏劑。