Стан розробки та майбутнє клеїв без розчинників для гнучкої упаковки
I. Клеї без розчинників
Компанія HanGao створила спеціалізовані лабораторії Liofol на основних світових ринках, щоб забезпечити та підвищити продуктивність продукції, постійно вдосконалюючи композитні технології та технології покриття. Значні технологічні досягнення в області реактивного поліуретану в лабораторіях Liofol призвели до розробки клеїв без розчинників.
Клеї без розчинників є справді екологічно чистими клеями з чудовими характеристиками: (1) Не використовуються розчинники. Клеї без розчинників із вмістом ефективних інгредієнтів 100% наносяться за допомогою різних систем покриття без розчинників. Таким чином, не відбувається випаровування розчинника протягом усього композитного процесу, відсутні залишки розчинника в композитних продуктах, що відповідає вимогам безпеки харчових продуктів, без викидів і дотримується стандартів щодо скорочення викидів і захисту навколишнього середовища. (2) Не класифікується як легкозаймистий або вибухонебезпечний товар. Вони безпечні, не мають ризику пожежі чи вибуху, усуваючи необхідність у вибухонебезпечних заходах для розчинників. Клеї, що не містять розчинників, не є легкозаймистими або вибухонебезпечними товарами, і вони не вимагають вибухонебезпечних умов під час транспортування та зберігання. Крім того, клеї без розчинників мають 100% вміст твердих речовин, що вимагає менше місця для зберігання порівняно з клеями на основі розчинників, які мають враховувати горючість і вибухонебезпечність через вміст розчинника. (3) Менша кількість покриття Завдяки кращим характеристикам холодної текучості клеїв без розчинників кількість покриття зазвичай становить від 0,8 до 2,5 г/м2. Для спеціальних матеріалів, таких як папір, кількість покриття може досягати 4 г/м2. На відміну від цього, клеї на основі розчинників зазвичай мають кількість покриття від 2,0 до 4,5 г/м2. Це підкреслює економічну перевагу клеїв без розчинників. (4) Відносно низька молекулярна маса Клеї без розчинників мають набагато нижчу молекулярну масу порівняно з клеями на основі розчинників того самого рівня. Це дозволяє клею проникати, дифундувати та проникати в поверхню підкладки без необхідності залучення розчинника за певних відповідних температур.
II. Типи та історія розвитку поліуретанових клеїв без розчинників
Композитна технологія, обладнання та клеї без розчинників були розроблені в 1970-х роках, розвиваючись від першого покоління до третього покоління.
Перше покоління клею без розчинників є однокомпонентним клеєм, що твердіє вологою. Хімічна структура однокомпонентного поліуретанового клею без розчинників, що твердіє вологою, містить коротколанцюгові ізоціанатні кінцеві групи поліефіру або поліефіру. Ізоціанатна група (-NCO) реагує з вологою в навколишньому середовищі, вивільняючи CO2 для затвердіння.
Щоб подолати недоліки однокомпонентних клеїв, були розроблені двокомпонентні поліуретанові клеї без розчинників. Залежно від початкової адгезії та паростійкості двокомпонентні поліуретанові клеї без розчинників можна класифікувати на друге і третє покоління.
Клей другого покоління без розчинників був вперше застосований для композитних пакувальних матеріалів на початку 1980-х років.
Клей третього покоління без розчинників подолав недоліки другого покоління. Він має високу початкову адгезію, низьку в'язкість, низьку робочу температуру та відсутність обмежень щодо композитних субстратів. Це вирішує проблеми з адгезією клею другого покоління до EVA та нейлонового термозварювання. Такі проблеми, як зморшки або легке відшаровування високозахисних плівок, вирішено. Підходить для композиту різних пластикових плівок і фольги, знижуючи вміст вільних діізоціанатів. Ефективність композитної плівки чудова, міцність адгезії та термостійкість клею також покращилися. Алюмінієво-пластикові композитні плівкові вироби можуть витримувати високотемпературне приготування.
Основні характеристики продуктів третього покоління такі: (1) Прийняття контркаталітичної системи. (2) Зменшення в’язкості клею, покращення властивостей змочування клею на поверхні плівки та підвищення ефективності дисперсії покриття. Це не тільки покращує якість клейових композиційних виробів без розчинників, але також підвищує швидкість і ефективність виробництва.
Історія розробки поліуретанового клею без розчинників налічує майже 30 років. Її продукція поступово розвивається, і в контексті екологічної економіки з низьким вмістом вуглецю клеї, що не містять розчинників, користуються перевагою в Німеччині, Сполучених Штатах, Японії та в усьому світі. У розвинених країнах, таких як Європа та Сполучені Штати, використання поліуретанових клеїв без розчинників зросло з 10% 20 років тому до більш ніж половини сьогодні. Менш ніж за 20 років з моменту появи в Японії першої машини для сухих композитних матеріалів без розчинників у 1977 році в ній було створено майже 100 пристроїв для композитних матеріалів без розчинників.
Двокомпонентний означає використання преполімерів із ізоціанатними групами в якості компонента А та преполімерів, що містять гідроксильні групи з гідроксильними групами в якості компонента В. Вони піддаються реакціям утворення уретану, утворюючи уретанметакрилат, який можна розглядати як перший етап реакції. Надмірні високомолекулярні ізоціанатні групи в ланцюзі реагують з вологою з утворенням сечовини, що можна розглядати як другу стадію реакції. Вся реакція адгезивної полімеризації є дуже складною, зазвичай розглядається як дві реакції, згадані вище. Це може допомогти та спрямувати виробництво композитів. Механізм реакції такий:
Двокомпонентний реакційний механізм без розчинників Як піонер на ринку поліуретанових клеїв без розчинників, HanGao не тільки виділяється сьогоднішніми універсальними безрозчинними клеями третього покоління, що задовольняють і перевершують вимоги ринку щодо високої швидкості, економії коштів, низьких енергоспоживання та нульові викиди; але також постійно впроваджує інновації, розробляючи інтелектуальні швидкотвердіючі клеї без розчинників, які відповідають міжнародним нормам безпечності харчових продуктів, таким як FDA, гібридні клеї без розчинників зі швидкістю руху до 500 метрів за хвилину та прості клеї без розчинників для низьких в'язкість при кімнатній температурі. Ці інновації пропонують рішення для постійно мінливого ринку клеїв без розчинників.
У зв’язку з постійним збільшенням швидкості ламінуючих машин, що ускладнює адаптацію клеїв загального призначення до швидкості затвердіння, завдяки результатам досліджень і багатому досвіду HanGao з’явилося четверте покоління клеїв без розчинників, що твердіють ультрафіолетом. Використовувані в даний час продукти катіонного затвердіння - це переважно епоксидні системи, що каталізуються кислотою. Під ультрафіолетовим опроміненням фотоініціатор клею розкладається, ініціюючи полімеризацію епоксидного сегмента з утворенням тривимірної зшитої структури епоксидної смоли. За допомогою відповідного генератора ультрафіолетового випромінювання цей клей може швидко ламінувати поліефірні плівки та досягати високої міцності з’єднання за лічені хвилини-годину, полегшуючи подальшу обробку.
III. Характеристики композитного обладнання, що не містить розчинників
Композитне обладнання на основі розчинників і без розчинників відрізняється кількома аспектами. З одного боку, системи покриття та системи подачі клею композитного обладнання без розчинників відрізняються. З іншого боку, композитне обладнання без розчинників не має шляху сушіння, має компактну структуру, низьке енергоспоживання, низький рівень шуму та невелику площу.
Структура та принципова схема композитного обладнання без розчинників: у порівнянні з композитним обладнанням на основі розчинників, композитне обладнання без розчинників має наступні переваги: (1) Відсутність шляху сушіння, низьке споживання енергії. Композитні машини на основі розчинників зазвичай мають встановлену потужність сушіння від 150 до 250 кВт із середнім річним споживанням електроенергії від 500000 до 700000 юанів. Навіть при сушінні парою споживання енергії не є незначним. Загальне енергоспоживання машин без розчинників нижче, без шляху сушіння. Відповідно до інформації, наданої Nordmeccanica в Італії, енергоспоживання машин без розчинників становить майже одну двадцяту від енергоспоживання машин на основі розчинників. (2) Швидка швидкість ламінування. Ламінування без розчинників не потребує сушіння, усуваючи обмеження залишкового розчинника, що забезпечує високу ефективність виробництва із середньою швидкістю ламінування 250 м/хв. Вона може досягати максимум 600 м/хв, а одна машина для ламінування може задовольнити виробництво двох друкарських машин. (3) Високий ступінь автоматизації. Машини для ламінування без розчинників використовують спеціальне обладнання для автоматичної подачі клею, автоматичного контролю співвідношення компонентів А і В і автоматичного контролю температури. Кількість покриття можна регулювати онлайн, а обладнання є компактним, що економить робочу силу. Лабораторії Liofol мають промислові машини для ламінування без розчинників для реального тестування матеріалів і клейових систем без розчинників, розробки оптимальних рецептур і індивідуальних рішень для різних областей застосування.
IV. Ключові моменти композитного процесу без розчинників
В даний час широко використовувані підкладки для ламінування без розчинників включають BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, алюмінієву фольгу тощо. Загалом, жорсткі матеріали з хорошими характеристиками покриття (PET, BOPP, OPA, VMPET, і т. д.) розміщуються в основному положенні розмотування, тоді як розтяжні матеріали (PE, CPP, VMCPP тощо) розміщуються у вторинному положенні розмотування. Однак це не є фіксованим і може бути гнучко вибрано на основі фактичних умов виробництва. Наприклад, коли плівка для друку ламінована матеріалами з алюмінієвим покриттям, для забезпечення якості та ефективності виробництва ламінування матеріали з алюмінієвим покриттям можна розмістити в основному положенні розмотування.
Клеї, що не містять розчинників, в основному включають однокомпонентні клеї, що твердіють вологою, двокомпонентні клеї без розчинників із холодним покриттям, двокомпонентні клеї без розчинників із зворотним тепловим покриттям та клеї, що твердіють під дією УФ-променів. Вибираючи клей, необхідно враховувати кілька факторів, наприклад, тип вмісту упаковки та тип використовуваного плівкового матеріалу. Якщо друкарська фарба контактує з клеєм, слід також враховувати їх сумісність. Крім того, такі фактори, як вимоги до міцності на відрив і умови термозварювання, мають значний вплив на вибір клею.
Також важливо враховувати дві проблеми: по-перше, ізоціанатні сполуки MDI-типу поступово мігруватимуть крізь внутрішню плівку та реагуватимуть із вологою, утворюючи полісечовиновий термозварювальний шар, впливаючи на якість термозварювання пакувальних пакетів. Ця проблема частіше виникає при використанні двокомпонентних клеїв, особливо якщо поліетиленова плівка поганої якості або клей підібрано неправильно. По-друге, коли використовуються плівки з високим рівнем ковзаючих агентів, міграція ковзаючих агентів у клейовий шар може призвести до таких проблем, як низька міцність на відрив, погане термозварювання та підвищений коефіцієнт тертя, що впливає на працездатність виробничої лінії пакування. Тому при ламінуванні таких плівок важливо вибрати відповідний клей.
V. Перспективи та перспективи клеїв без розчинників
Після десятиліть розробки та застосування композитні технології без розчинників і без розчинників стали зрілими. Використання клеїв без розчинників для ламінування плівок може зменшити споживання енергії, підвищити ефективність виробництва, покращити якість продукції та знизити загальні витрати на виробництво. Завдяки відсутності розчинників ламінати без розчинників сприяють захисту навколишнього середовища та чистому виробництву, гарантуючи, що ламінування упаковки харчових продуктів і фармацевтичних препаратів є без забруднення.
Зі збільшенням уваги до якості композитних продуктів, обізнаності про безпеку харчових продуктів і гігієни, а також посилення енергозбереження та захисту навколишнього середовища очікується, що ламінування без розчинників приділятиме більше уваги професіоналам у промисловості композитної упаковки. Успішна експлуатація існуючого в країні композитного обладнання без розчинників, яке виступає в якості демонстрації, прискорить перехід індустрії гнучкої упаковки від ламінування на основі розчинників до ламінування без розчинників. Завдяки готовності компаній у кіноіндустрії розуміти, досліджувати та використовувати ламінування без розчинників у поєднанні з просуванням політики енергозбереження та скорочення викидів у харчовій і фармацевтичній промисловості, очікується, що ламінування без розчинників зазнає бурхливого розвитку. , ставши основним методом ламінування в кіноіндустрії Китаю.