环保型黏合剂的应用研究

随着人们对食品安全要求的提高和对环保的重视，，对彩印软包装行业提出越来越高的标准和要求。目前国内食品软包装复合膜使用的黏合剂基本上以溶剂型聚氨酯黏合剂为主，但是有机溶剂易燃、易爆、易挥发、气味大，使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性，这促使研究人员研究开发环保型黏合剂。

　　试验部分
　　1.主要原材料
　　黏合剂：YH620S（批号：0505006），YH620（批号：0505012），YH610（批号：0505003），YH05固化剂（批号：0504001）。
　　基材：透明PE60（河北某厂提供），VMCPP（上海某厂提供），OPP（申达），CPP（无锡还亚），PET（中山普基），NY25（尤尼其卡）。
　　2.试验设备和仪器
　　HIROSHIMA复合机（日本），复合速度为60～120m/min；BLD-200S电子剥离试验机。
　　3.性能测试
　　按照GB2790-81标准，测量复合膜的T型（90°）剥离强度。

　　试验结果及分析
　　1.复合原理
　　水性黏合剂的种类较多，食品软包装领域使用的水性黏合剂主要以丙烯酸和聚氨酯聚合物为主。水性丙烯酸和聚氨酯乳液具有良好的耐热、耐介质性，与绝大多数复合基材有良好的亲和力，黏结力强，黏结面广，是性能优异的水性黏合剂。单组分水性丙烯酸和聚氨酯复合黏合剂中不含-NCO基团，虽然水性聚氨酯中含有-COOH、-OH等基团，在适宜条件下可参与反应，使黏合剂产生交联，但水性黏合剂主要是靠分子内极性基团产生内聚力进行固化的，因此水性黏合剂复合后有较高的初始剥离强度，无须熟化即可分切制袋。
　　2.水性复合黏合剂的优点
　　与溶剂型聚氨酯黏合剂相比，水性黏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。
　　（1） 卫生安全性能高，不存在溶剂残留，因此不会给包装的内装带来二次溶剂污染。
　　（2） 水作为“溶剂”，挥发到空气中后不会污染环境，对环境友好。
　　（3） 很高的初黏力，下机就可以分切；可以室温熟化，大幅度降低能耗。
　　（4） 改善工作环境，减少污染，降低工作强度，避免火灾隐患。
　　（5） 不需要稀释，可以直接上机使用，减少了操作工人调配黏合剂的劳动。
　　（6） 气味小，操作方便，残胶易清理。
　　3.物理性能指标
　　（1）YH620S、YH620的物性指标
　　YH620S是单组分、水性改性丙烯酯类的镀铝膜复合专用黏合剂。YH620是单组分、聚氨酯改性丙烯酯类普通塑/塑复合用黏合剂。在使用中，不需要稀释、熟化，操作方便。其物理性能指标见表1。

表1 YH620S、YH620的物性性能

表2 YH610/YH05的物理性质

指标
　　YH610/YH05是双组分、耐水煮塑/塑复合用水性聚氨酯黏合剂，其物理性能指标见表2。

        　　4.涂布量的影响
　　复合膜复合质量的优劣和黏合剂的涂布量有很大关系。用YH620S、YH620复合满版印刷的BOPP和VMCPP薄膜，涂布量对复合膜剥离强度的影响见表3。由表3可以看出，建议干基YH620S、YH620的涂布量在1.5g/m2以上。用YH610/YH05复合PA/PE、PET/PE结构的复合膜，涂布量对复合强度的影响见表4。由表4可以看出，建议YH610/YH05的干基涂布量不低于3.0g/m2。

表3 YH620S、YH620涂布量对复合膜剥离强度的影响（单位：N/15mm）

表4 YH610/YH05涂布量对复合膜剥离强度的影响（单位：N/15mm）

表5 YH610/YH05与溶剂型聚氨酯黏合剂水煮前后剥离强度的对比（单位：N/15mm）

表6 YH610/YH05对不同基材的复合强度

　　5.YH610/YH05水煮性能
　　用YH610/YH05复合PA/PE、PET/PE结构的复合膜，干基涂布量为3.0～3.5g/m2，经过100℃、30min水煮，水煮前后的复合膜剥离强度的变化及与溶剂型聚氨酯黏合剂的对比见表5。从表5可以看出，YH610/YH05和溶剂型聚氨酯黏合剂的性能接近，能够满足水煮加工的要求。
　　使用方法及注意事项
　　1.水性黏合剂的使用方法
　　水性黏合剂的操作与溶剂型黏合剂基本相似，但也有一些特殊要求。
　　（1） 涂胶辊：180～200线/英寸，最好选择激光雕刻涂胶辊，这样能保证胶液更好地转移到薄膜上。这主要是因为水性黏合剂的涂布量小，一般干基涂布量在2g/m2左右即可，涂胶量太大会导致胶液的润湿流平性不好，从而影响复合膜的外观。
　　（2） 烘道温度控制在70～90℃，风速在8.0m/s以上。水分挥发对水性黏合剂来说很重要，因此必须最大限度地提高烘道温度和风速以保证水分充分挥发。在考虑薄膜和工艺承受能力的情况下，要尽量按此建议条件操作。
　　（3） 复合温度在60℃以上，复合压力在40N以上，并尽量大。要保证水性黏合剂较高的初始强度，必须提高复合温度和复合压力，使聚合物微球在复合膜之间快速流平，这样复合膜下机后就可以直接分切、制袋。
　　（4） 使用反向转动的展平辊。我们在实际生产中观察到，反向展平辊对复合膜表观的影响很大，通过调节展平辊的转动速度可以让复合膜外观质量达到最佳。
　　2.水性黏合剂的注意事项
　　（1） 使用前应缓慢搅拌均匀，建议避免稀释黏合剂，也不可与溶剂混和，以免影响复合膜外观。
　　（2）复合前要检测薄膜的表面张力，最好用达因液而不是达因笔。薄膜的表面张力至少要超过3.8×10-2N/m，对油墨的表面张力也要检测，有些油墨的表面张力比较低；印刷膜必须使用复合油墨，严禁使用表印油墨。水性黏合剂YH610/YH05对不同基材的复合强度见表6。
　　（3） 胶槽和黏合剂桶之间必须使用空气隔膜泵，使用前将泵清理干净；机速过高会产生气泡，可以在胶槽中放一根匀墨棒；停机时保持涂胶辊慢慢转动，并抬起刮刀以免堵版。
　　（4） 复合时烘箱温度达到设定温度后才可开机，烘箱进风排风开最大，保证黏合剂涂层干燥彻底。
　　（5）复合膜表观如出现划痕现象，一般要注意两点：一是刮刀不干净造成的刮绺现象，需清理刮刀；二是堵版，需清洗涂胶辊。
　　（6） 使用后，先用水擦去涂胶辊上的黏合剂，再用乙酸乙酯溶剂彻底清洗。如果已经堵版，就需要用丁酮清洗。
　　（7） 储存温度控制在5～30℃，避免阳光直接照射；打开过的黏合剂要密封好，避免脏物或溶剂污染。