Состояние разработки и будущее клеев, не содержащих растворителей, для гибкой упаковки
I. Клеи без растворителей
Компания HanGao создала специализированные лаборатории Liofol на основных мировых рынках для обеспечения и улучшения характеристик продукции, постоянно совершенствуя технологии композитов и покрытий. Значительные технологические прорывы в области реактивного полиуретана в лабораториях Лиофола привели к разработке клеев, не содержащих растворителей.
Клеи, не содержащие растворителей, являются действительно экологически чистыми клеями с выдающимися характеристиками: (1) Никакие растворители не используются. Клеи, не содержащие растворителей, с содержанием эффективных ингредиентов 100% наносятся с использованием различных систем покрытий без растворителей. Таким образом, в течение всего процесса изготовления композита не происходит испарения растворителя, в композитных продуктах нет остатков растворителя, что соответствует требованиям безопасности пищевых продуктов, не содержит выбросов и соответствует стандартам по сокращению выбросов и защите окружающей среды. (2) Не классифицируются как легковоспламеняющиеся или взрывоопасные грузы. Они безопасны, не имеют риска возгорания или взрыва, что устраняет необходимость в мерах по предотвращению взрыва растворителей. Клеи, не содержащие растворителей, не являются пожаро- и взрывоопасными товарами и не требуют учета взрывоопасности при транспортировке и хранении. Кроме того, клеи, не содержащие растворителей, содержат 100% твердых веществ, что требует меньше места для хранения по сравнению с клеями на основе растворителей, которые должны учитывать воспламеняемость и взрывоопасность из-за содержания растворителя. (3) Меньшее количество покрытия. Из-за лучших характеристик хладотекучести клеев, не содержащих растворителей, количество покрытия обычно составляет от 0,8 до 2,5 г/м2. Для специальных материалов, таких как бумага, количество покрытия может достигать 4 г/м2. Напротив, клеи на основе растворителей обычно имеют плотность покрытия от 2,0 до 4,5 г/м2. Это подчеркивает экономическое преимущество клеев, не содержащих растворителей. (4) Относительно низкая молекулярная масса. Клеи, не содержащие растворителей, имеют гораздо меньшую молекулярную массу по сравнению с клеями на основе растворителей того же уровня. Это позволяет клею проникать, диффундировать и проникать в поверхность подложки без необходимости использования растворителя при определенных подходящих температурах.
II. Типы и история развития полиуретановых клеев, не содержащих растворителей
Композитные технологии, оборудование и клеи, не содержащие растворителей, были разработаны в 1970-х годах и развивались от первого поколения к третьему поколению.
Клей первого поколения, не содержащий растворителей, представляет собой однокомпонентный клей, отверждаемый под действием влаги. Химическая структура однокомпонентного полиуретанового клея, не содержащего растворителей, отверждаемого влагой, содержит короткоцепочечные изоцианатные концевые группы полиэфира или полиэфира. Изоцианатная группа (-NCO) реагирует с влагой окружающей среды, выделяя CO2 для отверждения.
Чтобы преодолеть недостатки однокомпонентных клеев, были разработаны двухкомпонентные полиуретановые клеи, не содержащие растворителей. В зависимости от начальной адгезии и паростойкости двухкомпонентные полиуретановые клеи без растворителей можно разделить на второе и третье поколения.
Клей второго поколения, не содержащий растворителей, был впервые применен к композитным упаковочным материалам в начале 1980-х годов.
Клей третьего поколения, не содержащий растворителей, преодолел недостатки второго поколения. Обладает высокой начальной адгезией, низкой вязкостью, низкой рабочей температурой и отсутствием ограничений на композитные основания. Он решает проблемы адгезии клея второго поколения к термосвариваемым материалам из этиленвинилацетата и нейлона. Были решены такие проблемы, как морщины или легкое отслаивание пленок с высокими барьерными свойствами. Подходит для композита различных пластиковых пленок и фольги, снижая содержание свободных диизоцианатов. Характеристики композитной пленки превосходны, а также улучшены прочность и термостойкость клея. Изделия из алюминиево-пластиковой композитной пленки могут выдерживать приготовление при высоких температурах.
Основные характеристики продуктов третьего поколения следующие: (1) Использование контркаталитической системы. (2) Снижение вязкости клея, улучшение смачивающих свойств клея на поверхности пленки и улучшение характеристик дисперсии покрытия. Это не только улучшает качество клеевых композитных продуктов, не содержащих растворителей, но также увеличивает скорость и эффективность производства.
История разработки полиуретановых клеев, не содержащих растворителей, насчитывает почти 30 лет. Ее продукция постепенно совершенствуется, и в контексте зеленой и низкоуглеродной экономики клеи, не содержащие растворителей, пользуются популярностью в Германии, США, Японии и во всем мире. В развитых странах, таких как Европа и США, использование полиуретановых клеев, не содержащих растворителей, выросло с 10% 20 лет назад до более половины сегодня. С момента появления в Японии в 1977 году первой машины для производства сухих композитов, не содержащей растворителей, менее чем за 20 лет было создано около 100 устройств для производства композитов, не содержащих растворителей.
Двухкомпонентный термин означает использование форполимеров с концевыми изоцианатными группами в качестве компонента A и форполимеров, содержащих гидроксильные группы с концевыми гидроксильными группами в качестве компонента B. Они подвергаются реакциям образования уретана с образованием метакрилата уретана, что можно рассматривать как первую стадию реакции. Избыточные высокомолекулярные изоцианатные группы в цепи реагируют с влагой с образованием мочевины, что можно рассматривать как вторую стадию реакции. Вся реакция адгезионной полимеризации очень сложна и обычно рассматривается как две реакции, упомянутые выше. Это может помочь и направить производство композитов. Механизм реакции следующий:
Двухкомпонентный механизм реакции без растворителей Являясь пионером на рынке полиуретановых клеев, не содержащих растворителей, компания HanGao не только превосходит сегодняшние универсальные клеевые продукты третьего поколения, не содержащие растворителей, отвечая и превосходя требования рынка по высокой скорости, экономии затрат, низким ценам. потребление энергии и нулевые выбросы; но также постоянно внедряет инновации, разрабатывая интеллектуальные быстроотверждаемые клеи без растворителей, которые соответствуют международным нормам безопасности пищевых продуктов, таким как FDA, гибридные клеи без растворителей со скоростью движения до 500 метров в минуту и простые клеи без растворителей для низких температур. вязкость при комнатной температуре. Эти инновации обеспечивают решения для постоянно меняющегося рынка клеев, не содержащих растворителей.
Из-за постоянного увеличения скорости ламинаторов, что затрудняет адаптацию клеев общего назначения к скорости отверждения, благодаря результатам исследований и богатому опыту HanGao появилось четвертое поколение клеев, не содержащих растворителей, отверждаемых ультрафиолетом. В настоящее время используемые продукты катионного отверждения представляют собой в основном эпоксидные системы, катализируемые кислотой. Под воздействием ультрафиолетового излучения фотоинициатор клея разлагается, инициируя полимеризацию эпоксидного сегмента с образованием трехмерной сшитой структуры эпоксидной смолы. При использовании соответствующего генератора ультрафиолета этот клей позволяет быстро ламинировать полиэфирные пленки и достигать высокой прочности склеивания за считанные минуты или час, что облегчает последующую обработку.
III. Характеристики композитного оборудования, не содержащего растворителей
Композиционное оборудование на основе растворителей и без растворителей различается по нескольким аспектам. С одной стороны, системы нанесения покрытий и системы подачи клея безрастворительного композиционного оборудования различны. С другой стороны, композитное оборудование, не содержащее растворителей, не имеет пути сушки, имеет компактную конструкцию, низкое энергопотребление, низкий уровень шума и небольшую занимаемую площадь.
Структура и принципиальная схема композитного оборудования, не содержащего растворителей: По сравнению с композитным оборудованием на основе растворителей, композитное оборудование, не содержащее растворителей, имеет следующие преимущества: (1) Отсутствие пути сушки, низкое энергопотребление. Композитные машины на основе растворителей обычно имеют установленную мощность сушильного тракта от 150 до 250 кВт со среднегодовым энергопотреблением от 500000 до 700000 юаней. Даже при сушке паром потребление энергии немаловажно. Общее энергопотребление машин без растворителей ниже и без сушки. Согласно информации, предоставленной Nordmeccanica в Италии, потребление энергии машинами без растворителей составляет почти одну двадцатую от энергопотребления машин на основе растворителей. (2) Высокая скорость ламинирования. Ламинирование без растворителей не требует сушки, что исключает наличие остаточных растворителей, что обеспечивает высокую эффективность производства при средней скорости ламинирования 250 м/мин. Максимальная скорость может достигать 600 м/мин, а одна машина для ламинирования может обеспечить производительность двух печатных машин. (3) Высокая степень автоматизации. В машинах для ламинирования без растворителей используется специальное оборудование для автоматической подачи клея, автоматического контроля соотношения компонентов A и B и автоматического контроля температуры. Количество покрытия можно регулировать в режиме онлайн, а оборудование компактно, что экономит трудозатраты. Лаборатории Liofol располагают промышленными ламинаторами без растворителей для реальных испытаний материалов и клеевых систем без растворителей, разработки оптимальных рецептур и индивидуальных решений для различных областей применения.
IV. Ключевые моменты процесса создания композита без растворителей
В настоящее время широко используемые подложки для ламинирования без растворителей включают BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, алюминиевую фольгу и т. д. В целом, это жесткие и хорошо покрываемые материалы (PET, BOPP, OPA, VMPET, и т. д.) размещаются в положении основной размотки, а растягивающиеся материалы (ПЭ, ХПП, ВМКПП и т. д.) размещаются в положении вторичной размотки. Однако это не является фиксированным и может гибко выбираться в зависимости от реальных производственных условий. Например, когда печатная пленка ламинируется материалами с алюминиевым покрытием, для обеспечения качества и эффективности производства ламинирования материалы с алюминиевым покрытием можно размещать в основном положении размотки.
Клеи, не содержащие растворителей, в основном включают однокомпонентные клеи, отверждаемые влагой, двухкомпонентные клеи с холодным покрытием, не содержащие растворителей, двухкомпонентные клеи с обратным нагреванием, не содержащие растворителей, и клеи с УФ-отверждением. При выборе клея необходимо учитывать несколько факторов, таких как тип содержимого упаковки и тип используемого пленочного материала. Если печатная краска вступает в контакт с клеем, следует также учитывать их совместимость. Кроме того, на выбор клея существенное влияние оказывают такие факторы, как требования к прочности на отслаивание и условия термосваривания.
Также важно учитывать два вопроса: во-первых, изоцианатные соединения типа МДИ будут постепенно мигрировать через внутреннюю пленку и вступать в реакцию с влагой, образуя термосвариваемый слой из полимочевины, влияя на качество термосваривания упаковочных пакетов. Эта проблема чаще возникает при использовании двухкомпонентных клеев, особенно если качество полиэтиленовой пленки плохое или если клей выбран неправильно. Во-вторых, когда используются пленки с высоким содержанием антискользящих веществ, миграция антискользящих веществ в клейкий слой может привести к таким проблемам, как плохая прочность на отслаивание, плохая термосварка и повышенный коэффициент трения, влияющие на работоспособность на линии по производству упаковки. Поэтому при ламинировании таких пленок важно правильно подобрать клей.
V. Перспективы и перспективы клеев, не содержащих растворителей
После десятилетий разработок и применения композитные технологии, не содержащие растворителей и не содержащие растворителей, стали зрелыми. Использование клеев, не содержащих растворителей, для ламинирования пленок может снизить потребление энергии, повысить эффективность производства, улучшить качество продукции и снизить общие производственные затраты. Благодаря отсутствию растворителей ламинаты, не содержащие растворителей, способствуют защите окружающей среды и чистоте производства, гарантируя отсутствие загрязнений при ламинировании пищевой и фармацевтической упаковки.
Ожидается, что с ростом внимания к качеству композитных продуктов, осведомленности о безопасности пищевых продуктов и гигиене, а также усилению энергосбережения и защиты окружающей среды ламинирование без растворителей будет привлекать больше внимания со стороны профессионалов в индустрии композитной упаковки. Успешная эксплуатация существующего в стране оборудования для изготовления композитов, не содержащих растворителей, в качестве демонстрации ускорит переход отрасли гибкой упаковки от ламинирования на основе растворителей к ламинированию без растворителей. Ожидается, что благодаря желанию компаний киноиндустрии понять, исследовать и использовать ламинирование без растворителей, а также продвижению политики энергосбережения и сокращения выбросов в пищевой и фармацевтической промышленности, ламинирование без растворителей, как ожидается, будет активно развиваться. , став основным методом ламинирования в киноиндустрии Китая.