绿色环保安全的水性聚氨酯复合粘合剂

尽管受到世界经济危机的影响，国内的绿色食品仍以每年30％左右的速度增长，出口贸易的增速更是超过50％。面对如此快速发展的绿色食品，其包装的绿色、环保却还没有跟上，导致多数产品因包装材料不符合国际标准而无法参与国际竞争。因此，在大力倡导绿色、有机食品的同时，食品软包装材料的绿色、环保、安全同样应引起社会各界的关注。

1      政策法规保障食品包装卫生安全
包装材料本身虽然不是食品，但由于直接或间接地接触食品，存在着影响食品品质变化的隐患。因此，只有食品包装材料真正绿色、环保，才能保证所包装的绿色食品真正“绿色”。
食品软包装的组成材料主要为塑料薄膜、铝箔、粘合剂及油墨。其中塑料薄膜和铝箔约占80％、粘合剂占10％、油墨占10％。目前，国内包装材料中普遍使用的粘合剂主要是溶剂型聚氨酯粘合剂，占复合粘合剂的90%以上；印刷油墨以甲苯类油墨为主。近年来无苯油墨、无苯无酮油墨、醇类油墨发展迅速，但同样也含有有机溶剂。这些产品在应用中存在着一定的卫生安全隐患，更不用说环保问题。其原因是排放到空气中的有机溶剂不仅对周围人员身体健康构成危害，同时对环境也造成一定的污染；其次，在包装产品的过程中，溶剂残留对包装物造成二次污染，使其变味、变质。因此，美国食品药品管理局和欧盟都制定出了完善的法律法规21FDACFR170-178及欧盟2002/72/EC等。在法规中明确地规定用于食品或药品包装中的塑料、粘合剂及油墨的类型并采用“明确清单体系”。对溶剂残留要求是乙酸乙酯残留量小于10mg/㎡，甲苯残留量为零。而一些欧美食品企业对溶剂残留要求更严格，如食品包装复合膜要求乙酸乙酯残留量小于2mg/㎡，甲苯残留量为零。国内09年8月1日实施的GB/T10004-2008包装用复合膜、袋干法复合、挤出复合最新版标准中规定溶剂残留总量小于等于5mg/㎡，其中苯类溶剂不得检出。各个国家或地区都制定严格的食品包装材料标准，旨在保证食品的卫生安全。由于阜阳大头娃娃事件、兰州奶粉事件、日本毒水饺事件和三鹿奶粉事件，中国政府已经将食品卫生安全上升到战略高度。2008年6月1日实施的GB9685-2008食品容器、包装材料用添加剂卫生标准，参照美国21CFR170-178、美国FCN列表、欧盟2002/72/EC指令等相关法规。标准列出了允许使用的添加剂名单、CAS号、使用范围、最大使用量、特定迁移量、最大残留量及其它限制性要求。
欧美等发达国家在关注食品软包装材料安全卫生的同时，其环保问题也同样引起他们的重视。如美国环境部门规定油墨、涂料和粘合剂等挥发性有机溶剂（VOC）排放量要小于20%。国内经济经过三十年的快速发展，已经从单纯的发展经济转变为经济的可持续发展，进而转变为和谐发展，即人与社会的和谐，人与自然的和谐。去年北京市环保局率先委托中国胶粘剂工业协会调查北京市及周边地区的VOC排放情况，为下一步制定VOC排放标准提供基础数据。2008年实施的中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T371-2007中规定挥发性有机溶剂（VOC）排放量要小于30%。

2      绿色、环保包装材料成主流
目前，在欧美等国家和地区，水性或无溶剂复合粘合剂在食品软包装领域已经广泛使用。在北美，水性和无溶剂复合粘合剂已占软包装复合粘合剂市场近60%的份额；在欧洲，水性和无溶剂已占软包装复合粘合剂市场近50%的份额。与溶剂型粘合剂相比，水性和无溶剂复合粘合剂优势是无溶剂残余、复合速度快、节省能源等。印刷油墨方面，国外普遍使用水溶性油墨、醇水混合油墨和醇溶性油墨，这些产品以不含苯类、重金属及易迁移的小分子增塑剂的优势取代了苯溶性油墨和酮类油墨。
3      技术进步加快国内绿色包装发展进程
欧美等国外软包装行业今天的情况就是国内软包装行业明天的发展状况。作为国内乃至亚洲最大的食品包装复合粘合剂生产商之一的北京高盟化工有限公司，在国内大力倡导绿色、环保理念，希望加速推动中国软包装的绿色、环保进程和相关法规和标准的制定。高盟公司在2005年推出系列水性丙烯酸酯复合粘合剂，不含有机溶剂，能够满足食品和药品软包装对卫生性能和气味的要求，其性能完全可以满足一般休闲食品包装所采用的薄膜与薄膜、薄膜与镀铝膜之间的干法复合要求，并可在溶剂型干式复合机上使用，熟化时间短，可缩短交货期。在2007年又推出了可以满足复合软包装所有要求、真正绿色环保的系列水性聚氨酯复合粘合剂和无溶剂复合粘合剂。高盟公司在研发环保型复合粘合剂的同时，利用自身的技术优势，在2007年推出酮类凹版印刷油墨用粘接料树脂，来取代苯类油墨粘接料树脂；在2008年又推出醇类凹版印刷油墨用粘接料树脂；在2009年上半年推出水性凹版印刷油墨用粘接料树脂。
4      几种绿色软包软装复合粘合剂的比较
4.1水性聚丙烯酸酯复合粘合剂优缺点
国内近年推广的水性聚丙烯酸酯类复合粘合剂给厂家，尤其是方便食品生产厂家带来了很大的成本优势，但也有不足之处。首先，水性丙烯酸酯类复合粘合剂功能单一，应用面窄，主要用于方便面、饼干、膨化食品等轻包装，结构为BOPP或PET复合VMCPP或VMPET。用于其它结构，性能远低于溶剂型聚氨酯复合粘合剂。
其次，水性聚丙烯酸酯乳液类的复合粘合剂存在潜在的剥离强度降低的风险。乳液是使用乳化剂将不溶于水的物质乳化后分散在水中，属于不均一相。一般的乳化剂是不参加反应的。为了使水性丙烯酸酯乳液类复合粘合剂获得良好的粘接，要求对被粘接的材料润湿良好，一般要加入润湿剂。由于乳化剂的存在导致复合过程产生大量泡沫，所以要加入消泡剂等等。也就是说，在水性聚丙烯酸酯乳液类复合粘合剂体系中，致少含有乳化剂、润湿剂和消跑剂等添加剂。当粘接完成后，随着时间的推移，这些添加剂或多或少地向粘接界面迁移，从而导致粘接强度降低。厂家经常遇到这样情况：刚开始复合熟化后剥离强度很高，过一段时间强度就衰减了。其主要原因就是小分子物质的迁移造成的。这些小分子物质可能来源于薄膜、油墨或粘合剂中的添加剂，而作为粘合剂工作者在进行粘合剂设计之前，首先要考虑不使用添加剂，其次是在合成过程中设法保证分子量分布均匀。

4.2无溶剂复合粘合剂优缺点

和溶剂型粘合剂相比，无溶剂复合粘合剂具有以下优点：

(1)不使用有机溶剂，没有VOC排放对环境的污染问题；(2)没有火灾，爆炸的危险；(3)复合制品没有残留溶剂损害； (4) 节能，不需溶剂挥发干燥工段。

无溶剂复合粘合剂的缺点：(1)设备成本高；(2)无溶剂复合粘合剂需要加热涂胶系统、上胶系统复杂，胶的盘寿命短；(3)无溶剂复合粘合剂中游离的异氰酸酯含量高，挥发到空气中对现场人员的健康危害较大，对环境也造成一定的污染。(4)无溶剂复合粘合剂的初强度低且应用面窄，主要用于轻包装。

4.3水性聚氨酯复合粘合剂优点
与溶剂型聚氨酯复合粘合剂相比，水性复合粘合剂除了以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点外，还具有下述特点：
(1) 真正的环保产品。水作为“溶剂”，挥发到空气中后不会污染环境，对环境友好。
(2) 卫生性能高。不存在溶剂残留，不含任何添加剂，因此不会给包装物带来二次溶剂污染。
(3) 改善工作环境，减少污染，降低工作强度，避免火灾的危险。
水性聚氨酯复合粘合剂研制成功，标志着食品包装复合粘合剂“绿色时代”的真正到来！首先，水性聚氨酯复合粘合剂一般是采用自乳化法生产的，是一种100%的聚氨酯，不含任何添加剂；其次，水性聚氨酯复合粘合剂具有溶剂型聚氨酯复合粘合剂的一切优异性能；第三，水性聚氨酯复合粘合剂耐低温性能优于溶剂型聚氨酯，耐高温性能和溶剂型聚氨酯相当，这是水性聚丙烯酸酯乳液类复合粘合剂和无溶剂复合粘合剂无法比拟的；第四，卫生性能更好。没有溶剂型聚氨酯的游离TDI等问题，也不存在水解后产生芳香族伯胺这种致癌物质的问题，可以满足FDA和欧盟规定的溶剂残留、蒸发残渣、迁移量、极限迁移量、芳香族伯胺等各种要求。第五，满足当今社会对健康、安全、环保（HSE：Health、Safety、Environment）的要求；第六，品种齐全，能够满足厂家的各种需求。从单组分YH662纸-塑、纸-铝复合、单组分YH663烟包镭射镀铝的转移复合、单组分YH665 BOPP、PVDC和PVC低涂，到双组分YH667/YH667B通用型、YH668/YH668B水煮型，再到双组分YH669/YH669B耐121℃高温蒸煮型，涵盖软包装各个领域；第七，使用工艺简单，在现有的干式复合机上就可以使用，适合了许多彩印厂急于生产高卫生标准的产品、降低生产成本、而不需要做新的设备投入的要求。
5 结语
环保、高效、卫生、安全将是未来包装行业的方展趋势，国内各包装材料生产企业都积极开发新材料、新产品来顺应这种趋势。在复合粘合剂方面，真正绿色环保的水性聚氨酯复合粘合剂将具有广阔的发展前景。可以预见，随着国家法规的完善和消费者环保、卫生意识的提高，那些含有损害环境和人们健康的材料终将退出中国的软包装市场。