首页 新闻资讯 包装BBS 正文
水性胶水应用探讨
时间:2014-05-30   来源: 包装前沿   阅读:8615次

投稿箱:

如果您有包装新产品、新材料或者包装行业、企业相关新闻稿件发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部,邮箱:3270059559@qq.com(期待您的邮件!)。

  编者按:4月17日下午,由广东省包协情报委及我刊共同主办的包装前沿6个QQ群同时就“水性胶水应用”进行了在线交流(总群121451012;I群:64311965;II群:37848282;III群:119411638;IV群:116162302;V群:256925591),6个群约1200人左右在线参加。我们非常荣幸地请到了陶氏朱建梁经理就水胶的特点、目前使用的范围及工艺控制和注意事项进行了阐述,同时就水胶使用等实例进行了分析。

  有数据显示,至2015年,亚洲软包装用粘合剂将达26万吨,其中溶剂型粘合剂占67%,水胶20%,无溶剂13%。水胶将会在我们软包装行业获得更大的使用空间。

  一、 陶氏朱建梁经理主讲·水胶应用

  在软包装彩印复合行业中,水性粘合剂和无溶剂粘合剂将是未来发展的方向。

  在中国,随着人们环保意识的增强和对食品包装安全的重视,对彩印包装行业提出越来越多的课题。多年来,软包装复合粘合剂不断地经历技术改良与创新,经历了一条从最初的酯溶型粘合剂到醇溶型粘合剂再到无溶剂粘合剂,最终到水性粘合剂的发展历程。陶氏化学在上世纪九十年代就致力于水性粘合剂的研发和推广使用,2003年在中国实现真正的商业化销售,从此拉开水性粘合剂在中国迅速发展的序幕。

  水性粘合剂在中国经过十年的发展,已经成为中国软包装复合用粘合剂的重要组成部分。人们在充分掌握水性粘合剂操作技能的同时,发现越来越多的水性粘合剂的独特性能。

  为满足客户不同用途产品的需要,陶氏化学的水性粘合剂经历了由第一代单组分水性粘合剂到第二代双组分水性粘合剂以及第三代水性粘合剂的发展历程,可以满足大部分不同功能要求和不同复合结构的应用要求。

  1、水胶优点

  在微利时代的今天,水性粘合剂为使用者创造了巨大的价值,这些价值主要体现在以下几点:

  (1)优异的产品卫生性能

  水性粘合剂本身是没有毒性的,它既不像溶剂型粘合剂有溶剂残留的问题,也没有无溶剂粘合剂PAA残留的问题,且干燥后绝无异味,因此它具有很高的食品安全性能。

  (2)高效的生产效率

  高固含的操作条件以及低上胶量的要求,以及水和丙烯酸的不亲和性,造成需干燥的水分很容易被烘干,因此它的生产效率可以比溶剂胶提高20%以上。高分子量的粘合剂设计,大大缩短了需要熟化的时间,使快速出货成为可能。

  (3)良好的镀铝亲和性

  丙烯酸树脂的特性,决定了粘合剂和镀铝层间有着良好的复合强度,水性粘合剂高的分子预聚合度和柔性分子链设计,进一步避免镀铝层发生转移而导致复合强度不合格的问题。

  (4)改善工作环境,减少污染,降低工作强度,避免火灾的危险

  由于水性粘合剂不需要稀释而可以直接上机生产,减少了操作工人调配粘合剂的劳动,同时也避免了工作现场空气中溶剂的浓度,这对操作工人是相当有利的,同时也避免了溶剂的排放,对环境没有污染。当然,没有溶剂的存在,也就避免了火灾的隐患。

  (5)有效减少质量事故的发生

  用水性胶复合产品,可以很直观地看到产品质量的好坏,只要仔细检查下线时产品的外观和复合强度是良好的,就不会随着时间的推移而发生不良的变化,尤其是复合强度和外观,放置一段时间后随着粘合剂分子间的交融,复合强度会升高,外观也会变得更好。

  2、水胶应用的成功案例

  根据不同的复合结构以及最终的包装用途,选择合适的水性粘合剂,是成功使用水性粘合剂的重要一步。

  早期的水性粘合剂主要被应用在以下方面:

  (1)BOPP/ink/MCPP结构

  通常适合该结构复合的水性粘合剂为单组分普通型水性粘合剂,该结构产品被广泛使用在方便面、饼干、蛋黄派以及其他干点食品的包装上。主要表现的特点是复合强度高,外观美观,无镀铝转移问题的发生,对于蛋黄派等充气包装,可有效减少包装漏气率的发生。

  (2)KOPP(BOPP)/ink/CPP结构

  由于单组分水性粘合剂对透明结构的复合强度较差,因此该结构一般需要双组分的水性粘合剂,该结构产品主要被应用于面包、蛋糕、米饼等食品的包装上。主要的特点是有效减少充气包装漏气率的发生,减少残留溶剂的污染以及异味问题的发生。

  初期的单组分水性粘合剂由于其性能的局限性,在使用上存在较大的局限性。随着越来越多高性能水性粘合剂的研发成功,水性粘合剂在软包装粘合剂市场份额也随之增大,各种成功的新应用也随之出现:

  (1) PET/ink/MCPP结构

  该结构产品主要被应用在糖果、背封式米糕包装上。早期该类产品使用溶剂胶复合,提高耐温性就容易出现镀铝转移的问题,但控制好镀铝转移的问题后,容易出现耐温性不良的问题,使用高性能水性粘合剂的特点是耐热性好,适合高速包装,无镀铝转移的风险。

  (2)PET(BOPP)/ink/MPET/PE以及(BOPP/ink/PE/MPET)/PE结构

  该结构两层复合均可使用水性粘合剂,主要被应用于膨化食品、食品外袋、干果、颗粒或粉剂药品包装上。在外层复合应用时,具有复合强度高、有效减少镀铝转移的风险,在内层复合应用时,具有复合强度高(尤其是复合PE厚度较薄的产品),且可避免对摩擦系数影响的问题,无气味影响,可满足快速交货的要求。

           

  (3)薯片包装的两种复合结构

  BOPP19/MPET12/PE45:两层干式复合,可采用L168/CR3A=100:2;

  (BOPP19/PE15/MPET12)/PE(CPP)25:第一层采用挤出复合,第二层干式复合,可采用L188/CR3A=100:2。

  双组分水性粘合剂应用于薯片包装的优势:

  更高的复合强度,满足包装的需要。

  更低的溶剂残留,保证食品的安全。

  无粘合剂气味影响,保证产品风味。

  对PE膜低的爽滑性影响,保证生产的顺畅,对复合现场无火灾隐患,减少溶剂对员工的影响。

  (4)冷冻食品包装

  冷冻食品包装的主要结构有PA/PE、BOPP/CPP、BOPP/PE,主要的特点是利用水性粘合剂良好耐低温特性,有效减少冷冻状况下包装材料的脆裂,提高低温条件下的热封强度。

         

  (5)纸张类产品的复合

  由于水性粘合剂对纸张具有良好的渗透性,因此水性粘合剂在纸张类产品复合具有很好的复合效果,任何薄膜和铝箔均可采用水性粘合剂和纸张复合,一般该应用是采用双组分高功能水性粘合剂,可根据耐热性要求调节固化剂加入的量。主要特点是无溶剂残留,复合强度高,成本最低。

       

  未来水性粘合剂的发展,主要考虑使用的便利性和产品的功能性。从便利性来说,单组分的水性粘合剂是一个发展方向,因此可以预见,未来单组分的水性粘合剂将适合越来越多复合结构的产品,其复合性能也将明显提高。从功能性来说,双组分的水性粘合剂的性能将越来越强,逐渐将覆盖耐高热剪切、耐高温以及耐化学性能的高功能要求,逐步替代溶剂型粘合剂的使用范围。

  二、企业提交的实际案例分析讨论

  1、南光无溶剂机械徐换生:双组分水胶经常堵版怎样解决?

  陶氏化学朱建梁:堵版的产生主要有两个原因:一是粘合剂本身的问题,设计不合理的粘合剂会随着生产时间的延长堵版越严重,这种堵版就要更换粘合剂供应商或粘合剂种类解决。另外合理的网版也可以减少此类问题的发生。通常开口大的网版可以减缓堵版的产生。另外一种是操作控制不良,主要原因是生产停止后未及时润版。此种堵版在生产中可以发现。

  北京-李工:使用双组分水胶时容易堵版,单组分会好很多。

  软包咨询唐永强:关于堵版这个问题,还得在网线辊或生产操作、工艺管理上下功夫。我们使用的水性胶,堵版的情况非常少见。

  南光无溶剂机械徐换生:一般是多少线的辊子?160?200?

  陶氏化学朱建梁:一般建议采用200线32um深的版子。

  2、南光无溶剂机械徐换生:水胶复合后(双组分),制完袋后,放一段时间后在袋子的热封处容易起皱,原因是什么?

  陶氏化学朱建梁:如果是在袋子热封处出现起皱,那是粘合剂耐温性不良所致。通常是热封后复合膜的收缩率不一致,粘合剂没有很好的粘合,出现分层皱纹。

  北京-李工:水性丙烯酸胶放置较长时间后会出现强度衰减问题。

  陶氏化学朱建梁:没有衰减的问题,水胶的特性是放置越久,复合强度越好。我这里还有放置十年以上的样品,复合强度依然很好。

  软包服务贾军亮:“没有衰减的问题,水胶的特性是放置越久”,这个是针对不同的材质结构才会有相对的复合强度吧?

  南光无溶剂机械徐换生:我们的是NY复PE。

  陶氏化学朱建梁:NY/PE需要使用我们的中功能水胶。

  3、东方树脂陈生:目前有哪些比较好的水胶品牌?体系是什么?主要应用在哪些方面?

  陶氏化学朱建梁:目前水胶主要的体系为丙烯酸体系,少量也有一些水性聚氨酯体系。

  软包服务贾军亮:今后发展的方向应该是水性聚氨酯。

  陶氏化学朱建梁:水性聚氨酯的体系性能会比丙烯酸高一些,但水性聚氨酯体系成本会比较高。主要的问题是在于聚氨酯的亲水基团接枝和固化剂的应用。事实上我们也有水性聚氨酯体系的粘合剂,开发的历程还早于水性丙烯酸体系,在国外有售。

  东方树脂陈生:我认为聚氨酯水胶最大的问题是容易水解,刚生产的胶水好,但存放一段时间水解后就麻烦,丙烯酸酯体系就不存在这个问题。

  4、潮安彩印:如何避免由于水分残留而导致镀铝氧化的产品质量事故呢?

  陶氏化学朱建梁:这是个老问题,之前经常发生,现在几乎没有了。造成水分残留,主要有以下几个因素:

  (1)上胶量太大,造成不易烘干。建议控制上胶量在1.8~2.2gsm。

  (2)刮刀不良造成上胶不均匀。

  小陈:刮刀不良造成不均,是否均胶辊可以让其均匀?

  陶氏化学朱建梁:这个问题发生时很容易可以看到,由于水胶是白色的,生产前可以观察网线辊上白色的均匀度,不均匀时必须调整刮刀。不可以使用匀胶辊解决。

  (3)烘箱烘干不良或复合车速过快。

  总之,适当的检查可以完全避免此问题的发生。记住几点:开机前检查网线辊均匀度,开机时检查膜从烘箱出来的干燥状况,开机后检查初粘力。

  5、某软包:水胶复合后的保质期是多长?有企业出现过水胶复合后三个月之后脱层是什么原因?

  陶氏化学朱建梁:水胶复合后保质期是很长的,具体多长没有具体数据,放置2~3年绝不会出现复合强度下降的问题。如果复合后放置3个月后出现分层,一定存在其他的问题。目前我公司水胶没有遇见过此问题。

  6、某软包:如何正确地清洗水胶使用过后的网线辊?

  陶氏化学朱建梁:

  第一步,用浇花的塑料水桶准备好2kg的水。

  第二步,抬起刮刀,保持润版。

  第三步,取出剩余的胶水。

  第四步,压下刮刀,同时用水桶缓慢冲洗网辊,直至流下的水变透明。

  第五步,抬起刮刀,用清洁的抹布抹干网辊。

  清洁结束。下次开机前用醋酸乙酯搽洗一次网辊即可。

  7、李工:据说水性丙烯酸体系的做制袋产品,热封时是不是还是有风险的?如果控制?

  陶氏化学朱建梁:实际上水胶对三面封和背封是没有风险的,我有客户为了赶货,用水胶复合后直接制袋,都没有问题。水胶完全可以满足制袋的要求。要注意的是拉链袋,水胶是不适合的。主要是在拉链的两端由于高温高压,导致分层。当然还要注意产品的用途,高温蒸煮和重包装水胶是不适合的。液体立袋也不建议用水胶。

  8、济南-包装:单组分水胶生产时,初粘力需要达到多少?

  陶氏化学朱建梁:初粘力要看结构,单组分BOPP/MCPP,通常初粘力大概在0.4-0.6N,在没有油墨转移的状况下,最终复合强度约在1.5N左右。

  9、彩印包装:请问水胶对车间的湿度有无要求?固化的原理是什么?

  陶氏化学朱建梁:对车间湿度没有要求,但湿度对干燥的速度会有影响,一般气候条件越干燥,复合速度越快。通常状况下,复合轻包装,水胶复合可以比溶剂胶复合速度快20%。在天气干燥的状况下最高可以快50%。

  固化的原理是:水胶不是靠交联反应的,它是靠预聚合的高分子量自交联(缠绕)成膜的。水胶不能存放原因,只有发生降解,才会发生问题。单组分也是一样的。单组分是没有后期化学反应的,这也是为什么水胶不会像溶剂胶一样,水胶没有复合强度衰减的问题。

  10、广东镭印刷小卓:请问胶水和镀铝层分离,附着力不好有那些原因呀?

  陶氏化学朱建梁:附着力不好原因很多:镀铝表面达因不足;镀铝层表面被粘有其他添加剂;上胶量太小,造成附着力不良;复合温度或复合压力不足;下机时间过短或熟化时间不足;粘合剂选择不当。一般水胶和镀铝层强度不良,就是这些问题。

  广东镭印刷小卓:熟化时间多长较好?

  陶氏化学朱建梁:通常在40~45℃下单组分6h以上,双组分12h以上,具体要看用途。

  11、彩印包装:水胶做出的产品是否都存在发粘的情况?剥离强度能达到多少?您所讲的水胶,默认应该都是单组分的丙烯酸体系吧?

  陶氏化学朱建梁:水胶有粘性,这是它的特性,不影响耐温性,如果溶剂胶有这样的粘性,一定热封分层。

  彩印包装:不影响耐温性,但会影响剥离强度。

  东方树脂陈生:水胶需要靠粘性来附着基材,不然都粘不了,这与溶剂型的机理不一样。

  软包咨询唐永强:水胶多多少少有发粘的现象,但经过时间周期会明显改善。初始剥离(下机)0.6~0.8N。自然环境下1h后达到1.05N。

  陶氏化学朱建梁:强度的话很难说,要看结构和材料:BOPP(PET)/MCPP(CPP),一般在1.5N左右,BOPP(PET)/MPET,一般在1.5-2.5N左右,(PET/MPET)/PE,一般在3.0-4.5N左右。水胶现在一般是丙烯酸的。

  软包咨询唐永强:熟化5~6h后可以达到1.3~1.4N(单组分)复合镀铝结构。

  12、彩印包装:水胶的成本能达到多少?与醇溶、酯溶、无溶剂相比能节省多少?

  陶氏化学朱建梁:水胶的成本一般在0.06~0.08元/m2,溶剂胶一般在0.1~0.12元/ m2,无溶剂一般在0.04-0.05元/ m2。无溶剂的成本竞争优势比较明显。但综合来看,三种胶各有优势,比如,安全方面水胶更好。

  彩印包装:水胶不用担心溶剂残留和工人的健康安全,车间的安全,无异味。

  陶氏化学朱建梁: 水胶没有危害物质,没有工艺风险,产品好坏更加直观。

  13、广东镭印刷小卓:复合压力和上胶量是反比关系吗?

  陶氏化学朱建梁:复合压力和上胶量是没有关系的。通常复合压力的大小和复合外观有关系。当然上胶量和外观也有关系。上胶量的控制主要和操作浓度、网线辊深度有关,和上胶压辊的硬度、刮刀角度以及基材表面张力以及复合速度也有一定的关系。

  三、结语

  水胶的应用在中国已经有十几年的历史,从最初的质疑,到现在水性丙烯酸体系获得广泛应用,再到水性聚氨酯体系的研发成功,水胶的生产和使用技术都在不断成熟。可以预见的是,随着大家对水胶更深入的了解,这一环保产品必将得到更广泛而全面的使用。

  “包装BBS”是一个供大家交流思想、畅所欲言的平台,欢迎大家来到这个平台参与讨论,各抒己见,在彼此坦诚的交流中共同推动这个行业的发展。欢迎大家继续就此话题来我们“包装BBS”畅所欲言,同时,也欢迎大家提供热点话题。

  联系方式:总编范军红:020-85626447-12 13609084976 邮箱:fanjunhong@126.com

  编辑沈晓芸:020-85626447-15 邮箱:ss8996@126.com

本文系包装前沿网(pack168.com)独家供稿,禁止转载、拷贝,违反者包装前沿网将追究其人和单位的法律责任。有疑问请致电020-85626447。 包装前沿网