Status razvoja i budućnost ljepila bez otapala za fleksibilnu ambalažu
I. Ljepila bez otapala
HanGao je uspostavio namjenske laboratorije za Liofol na glavnim svjetskim tržištima kako bi osigurao i poboljšao performanse proizvoda, stalno poboljšavajući tehnologije kompozita i premaza. Značajni tehnološki pomaci na reaktivnom poliuretanu u Liofol laboratorijima doveli su do razvoja ljepila bez otapala.
Ljepila bez otapala su zaista ekološki prihvatljiva ljepila s izvanrednim karakteristikama: (1) Ne koriste se nikakva otapala. Ljepila bez otapala, s 100% udjela efektivnog sastojka, nanose se različitim sustavima premaza bez otapala. Stoga nema isparavanja otapala tijekom cijelog kompozitnog procesa, nema ostataka otapala u kompozitnim proizvodima, udovoljava zahtjevima sigurnosti hrane, bez emisija i u skladu sa standardima za smanjenje emisija i zaštitu okoliša. (2) Nije razvrstan kao zapaljiva ili eksplozivna opasna roba. Oni su sigurni, bez opasnosti od požara ili eksplozije, eliminirajući potrebu za mjerama za sprječavanje eksplozije za otapala. Ljepila bez otapala nisu zapaljive ili eksplozivne opasne robe i ne zahtijevaju razmatranje eksplozije pri transportu i skladištenju. Dodatno, ljepila bez otapala imaju 100% čvrsti sadržaj, zahtijevajući manje prostora za skladištenje u usporedbi s ljepilima na bazi otapala, koja moraju uzeti u obzir zapaljivost i eksplozivnost zbog sadržaja otapala. (3) Manja količina premaza Zbog boljih karakteristika hladnog tečenja ljepila bez otapala, količina premaza općenito je između 0,8 i 2,5 g/m2. Za posebne materijale kao što je papir, količina premaza može doseći 4 g/m2. Nasuprot tome, ljepila na bazi otapala obično imaju količinu premaza od 2,0 do 4,5 g/m2. Ovo naglašava prednost cijene ljepila bez otapala. (4) Relativno niske molekularne težine Ljepila bez otapala imaju puno nižu molekularnu težinu u usporedbi s ljepilima na bazi otapala iste razine. To omogućuje ljepilu da se infiltrira, difundira i prodre u površinu podloge bez potrebe za uključivanjem otapala pri određenim prikladnim temperaturama.
II. Vrste i povijest razvoja poliuretanskih ljepila bez otapala
Kompozitna tehnologija, oprema i ljepila bez otapala razvijeni su 1970-ih, razvijajući se od prve do treće generacije.
Prva generacija ljepila bez otapala je jednokomponentno ljepilo koje stvrdnjava u vlazi. Kemijska struktura jednokomponentnog poliuretanskog ljepila bez otapala koje stvrdnjava u vlazi sadrži kratkolančane izocijanatne krajnje skupine poliestera ili polietera. Izocijanatna skupina (-NCO) reagira s vlagom u okolišu, oslobađajući CO2 za stvrdnjavanje.
Kako bi se prevladali nedostaci jednokomponentnih ljepila, razvijena su dvokomponentna poliuretanska ljepila bez otapala. Ovisno o početnoj adheziji i otpornosti na paru, dvokomponentna poliuretanska ljepila bez otapala mogu se svrstati u drugu i treću generaciju.
Ljepilo druge generacije bez otapala prvi put je primijenjeno na kompozitne materijale za pakiranje ranih 1980-ih.
Treća generacija ljepila bez otapala nadvladala je nedostatke druge generacije. Ima visoku početnu adheziju, nisku viskoznost, nisku radnu temperaturu i nema ograničenja za kompozitne podloge. Rješava probleme prianjanja ljepila druge generacije na EVA i najlonsko toplinsko brtvljenje. Riješeni su problemi poput nabora ili lakog ljuštenja filmova visoke barijere. Pogodan je za kompozit raznih plastičnih filmova i folija, smanjujući sadržaj slobodnih diizocijanata. Performanse kompozitnog filma su izvrsne, a poboljšana je i čvrstoća ljepila i toplinska otpornost ljepila. Proizvodi od kompozitne folije od aluminija i plastike mogu imati izvedbu podnošenja kuhanja na visokoj temperaturi.
Glavne karakteristike proizvoda treće generacije su sljedeće: (1) Usvajanje protukatalitičkog sustava. (2) Smanjenje viskoznosti ljepila, poboljšanje svojstava vlaženja ljepila na površini filma i poboljšanje performansi disperzije premaza. Ovo ne samo da poboljšava kvalitetu ljepljivih kompozitnih proizvoda bez otapala, već također povećava brzinu i učinkovitost proizvodnje.
Razvoj poliuretanskog ljepila bez otapala ima povijest od gotovo 30 godina. Njegovi proizvodi postupno su sazrijevali, au kontekstu zelenog i niskougljičnog gospodarstva, ljepila bez otapala su favorizirana u Njemačkoj, Sjedinjenim Državama, Japanu i diljem svijeta. U razvijenim zemljama kao što su Europa i Sjedinjene Države, upotreba poliuretanskih ljepila bez otapala povećala se s 10% prije 20 godina na više od polovine danas. Od uvođenja prvog suhog kompozitnog stroja bez otapala u Japanu 1977. godine, u manje od 20 godina, razvio se tako da ima gotovo 100 kompozitnih uređaja bez otapala.
Dvokomponentni se odnosi na korištenje predpolimera koji završavaju izocijanatnim skupinama kao komponentom A i predpolimera koji sadrže hidroksilne skupine završavajuće hidroksilnim skupinama kao komponentom B. Oni prolaze kroz reakcije stvaranja uretana, proizvodeći uretan metakrilat, koji se može smatrati prvim korakom reakcije. Prekomjerne izocijanatne skupine visoke molekularne težine u lancu reagiraju s vlagom i proizvode ureu, što se može smatrati drugim korakom reakcije. Cijela reakcija polimerizacije ljepila vrlo je složena, općenito se smatra dvjema gore spomenutim reakcijama. To može pomoći i voditi kompozitnu proizvodnju. Mehanizam reakcije je sljedeći:
Dvokomponentni reakcijski mehanizam bez otapala Kao pionir na tržištu poliuretanskih ljepila bez otapala, HanGao ne samo da se ističe u današnjoj trećoj generaciji univerzalnih ljepila bez otapala, ispunjavajući i nadmašujući zahtjeve tržišta za velikom brzinom, uštedom troškova, malim potrošnja energije i nula emisija; ali također kontinuirano inovira, razvijajući inteligentna brzostvrdnjavajuća ljepila bez otapala koja su u skladu s međunarodnim propisima o sigurnosti hrane kao što je FDA, hibridna ljepila bez otapala s brzinama rada do 500 metara u minuti i jednostavna ljepila bez otapala za niske viskoznost primjena na sobnoj temperaturi. Ove inovacije pružaju rješenja za tržište ljepila bez otapala koje se stalno mijenja.
Zbog kontinuiranog povećanja brzine strojeva za laminiranje, što otežava prilagodbu ljepila opće namjene brzini stvrdnjavanja, zahvaljujući HanGao rezultatima istraživanja i bogatom iskustvu, pojavila se četvrta generacija ljepila bez otapala koja se stvrdnjavaju ultraljubičastim zračenjem. Trenutno korišteni kationski proizvodi za stvrdnjavanje uglavnom su epoksidni sustavi katalizirani kiselinom. Pod ultraljubičastim zračenjem, fotoinicijator ljepila se razgrađuje, započinjući polimerizaciju epoksidnog segmenta kako bi se formirala trodimenzionalna umrežena struktura epoksidne smole. Uz odgovarajući generator ultraljubičastog zračenja, ovo ljepilo može brzo laminirati poliesterske filmove i postići visoku čvrstoću lijepljenja za nekoliko minuta do sat vremena, olakšavajući kasniju obradu.
III. Karakteristike kompozitne opreme bez otapala
Kompozitna oprema na bazi otapala i oprema bez otapala razlikuju se u nekoliko aspekata. S jedne strane, sustavi premaza i sustavi opskrbe ljepilom kompozitne opreme bez otapala su različiti. S druge strane, kompozitna oprema bez otapala nema put za sušenje, ima kompaktnu strukturu, nisku potrošnju energije, nisku razinu buke i mali otisak.
Struktura i shematski dijagram kompozitne opreme bez otapala: U usporedbi s kompozitnom opremom na bazi otapala, kompozitna oprema bez otapala ima sljedeće prednosti: (1) Nema puta sušenja, niska potrošnja energije. Kompozitni strojevi na bazi otapala općenito imaju instalirani kapacitet puta sušenja od 150 do 250 kW, s prosječnom godišnjom potrošnjom energije od 500,000 do 700,000 RMB. Ni kod sušenja parom potrošnja energije nije zanemariva. Ukupna potrošnja energije strojeva bez otapala je niža, bez puta sušenja. Prema podacima Nordmeccanice iz Italije, potrošnja energije strojeva bez otapala je gotovo jedna dvadesetina potrošnje strojeva na bazi otapala. (2) Velika brzina laminacije. Laminacija bez otapala ne zahtijeva sušenje, eliminirajući ograničenja zaostalih otapala, što rezultira visokom učinkovitošću proizvodnje, s prosječnom brzinom laminacije od 250 m/min. Može doseći najviše 600 m/min, a jedan stroj za laminaciju može zadovoljiti proizvodnju dva tiskarska stroja. (3) Visok stupanj automatizacije. Strojevi za plastificiranje bez otapala koriste namjensku opremu za automatsko ubacivanje ljepila, automatsku kontrolu omjera komponenti A i B i automatsku kontrolu temperature. Količine premaza mogu se podesiti online, a oprema je kompaktna i štedi rad. Liofol laboratoriji imaju industrijske strojeve za laminiranje bez otapala za testiranje materijala i sustava ljepila bez otapala u stvarnom svijetu, razvijajući optimalne formulacije i prilagođena rješenja za različita područja primjene.
IV. Ključne točke kompozitnog procesa bez otapala
Trenutno, uobičajeno korišteni supstrati za laminiranje bez otapala uključuju BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, aluminijsku foliju, itd. Općenito, kruti materijali s dobrom prevlakom (PET, BOPP, OPA, VMPET, itd.) nalaze se u glavnom položaju za odmatanje, dok se rastezljivi materijali (PE, CPP, VMCPP, itd.) postavljaju u sekundarni položaj za odmatanje. Međutim, to nije fiksno i može se fleksibilno odabrati na temelju stvarnih uvjeta proizvodnje. Na primjer, kada je film za ispis laminiran s materijalima obloženim aluminijem, kako bi se osigurala kvaliteta i učinkovitost proizvodnje laminacije, materijali obloženi aluminijem mogu se postaviti u glavni položaj za odmatanje.
Ljepila bez otapala uglavnom uključuju jednokomponentna ljepila koja stvrdnjavaju vlagom, dvokomponentna ljepila bez otapala s hladnim premazom, dvokomponentna ljepila bez otapala s obrnutim toplinskim premazom i ljepila koja stvrdnjavaju na UV zračenju. Prilikom odabira ljepila potrebno je uzeti u obzir nekoliko čimbenika, poput vrste sadržaja pakiranja i vrste korištenog filma. Ako tiskarska boja dođe u dodir s ljepilom, također treba razmotriti njihovu kompatibilnost. Osim toga, čimbenici kao što su zahtjevi za čvrstoćom na ljuštenje i uvjeti toplinskog zavarivanja imaju značajan utjecaj na odabir ljepila.
Također je bitno uzeti u obzir dva pitanja: prvo, izocijanatni spojevi tipa MDI postupno će migrirati kroz unutarnji film i reagirati s vlagom kako bi se formirao sloj za toplinsko brtvljenje poliuree, utječući na kvalitetu toplinskog brtvljenja vrećica za pakiranje. Vjerojatnije je da će se ovaj problem pojaviti kada koristite dvokomponentna ljepila, posebno ako je kvaliteta polietilenske folije loša ili ako je ljepilo pogrešno odabrano. Drugo, kada se koriste filmovi s visokim razinama sredstava za klizanje, migracija sredstava za klizanje u sloj ljepila može dovesti do problema kao što su slaba čvrstoća na ljuštenje, loše toplinsko brtvljenje i povećani koeficijent trenja, što utječe na operativnost proizvodne linije za pakiranje. Stoga je kod laminiranja takvih filmova bitno odabrati odgovarajuće ljepilo.
V. Izgledi i izgledi za ljepila bez otapala
Nakon desetljeća razvoja i primjene, kompozitne tehnologije bez otapala i bez otapala postale su zrele. Korištenje ljepila bez otapala za laminirane folije može smanjiti potrošnju energije, povećati učinkovitost proizvodnje, poboljšati kvalitetu proizvoda i smanjiti ukupne troškove proizvodnje. Zbog odsutnosti otapala, laminati bez otapala pridonose zaštiti okoliša i čistoj proizvodnji, osiguravajući da je laminacija pakiranja hrane i lijekova bez kontaminacije.
Sa sve većim naglaskom na kvaliteti kompozitnih proizvoda, svijesti o sigurnosti hrane i higijeni te jačanju uštede energije i zaštite okoliša, očekuje se da će laminacija bez otapala dobiti više pozornosti profesionalaca u industriji kompozitne ambalaže. Uspješan rad postojeće kompozitne opreme bez otapala u zemlji, koja djeluje kao demonstracija, ubrzat će transformaciju industrije fleksibilne ambalaže s laminacije na bazi otapala na laminaciju bez otapala. Sa spremnošću tvrtki u filmskoj industriji da razumiju, istražuju i koriste laminaciju bez otapala, zajedno s promicanjem politike uštede energije i smanjenja emisija u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji, očekuje se da će laminacija bez otapala doživjeti snažan razvoj , postavši glavna metoda laminiranja u filmskoj industriji u Kini.