Estat de desenvolupament i futur dels adhesius sense dissolvents per a envasos flexibles
I. Adhesius sense dissolvents
HanGao ha establert laboratoris dedicats de Liofol als principals mercats globals per garantir i millorar el rendiment del producte, millorant contínuament les tecnologies de compostos i recobriments. Els avenços tecnològics significatius en poliuretà reactiu als laboratoris de Liofol han donat lloc al desenvolupament d'adhesius sense dissolvents.
Els adhesius sense dissolvents són adhesius realment respectuosos amb el medi ambient amb característiques excepcionals: (1) No s'utilitzen dissolvents. Els adhesius sense dissolvents, amb un 100% d'ingredients efectius, s'apliquen mitjançant diversos sistemes de recobriment sense dissolvents. Per tant, no hi ha evaporació de dissolvents durant tot el procés de compost, no hi ha residus de dissolvent en productes compostos, compleix els requisits de seguretat alimentària, lliure d'emissions i compleix amb les normes de reducció d'emissions i protecció del medi ambient. (2) No classificat com a mercaderies perilloses inflamables o explosives. Són segurs, sense risc d'incendi ni d'explosió, eliminant la necessitat de mesures de prevenció d'explosions per als dissolvents. Els adhesius sense dissolvents no són mercaderies perilloses inflamables o explosives, i no requereixen consideracions d'explosió en el transport i l'emmagatzematge. A més, els adhesius sense dissolvents tenen un contingut sòlid del 100%, que requereixen menys espai d'emmagatzematge en comparació amb els adhesius basats en dissolvents, que han de tenir en compte la inflamabilitat i l'explosivitat a causa del contingut de dissolvent. (3) Menor quantitat de recobriment A causa de les millors característiques de flux en fred dels adhesius sense dissolvents, la quantitat de recobriment és generalment entre 0,8 i 2,5 g/m2. Per a materials especials com el paper, la quantitat de recobriment pot arribar als 4 g/m2. En canvi, els adhesius a base de dissolvents solen tenir una quantitat de recobriment de 2,0 a 4,5 g/m2. Això posa de manifest l'avantatge econòmic dels adhesius sense dissolvents. (4) Els adhesius sense dissolvents de pes molecular relativament baix tenen un pes molecular molt més baix en comparació amb els adhesius basats en dissolvents del mateix nivell. Això permet que l'adhesiu s'infiltri, difongui i penetri a la superfície del substrat sense necessitat de la participació del dissolvent a determinades temperatures adequades.
II. Tipus i història de desenvolupament d'adhesius de poliuretà sense dissolvents
La tecnologia, els equips i els adhesius de compostos sense dissolvents es van desenvolupar a la dècada de 1970, evolucionant de la primera generació a la tercera generació.
L'adhesiu sense dissolvents de primera generació és un adhesiu monocomponent que cura la humitat. L'estructura química de l'adhesiu de poliuretà sense dissolvents d'un sol component que cura la humitat conté grups finals d'isocianat de cadena curta de polièster o polièter. El grup isocianat (-NCO) reacciona amb la humitat del medi ambient, alliberant CO2 per a la curació.
Per superar els inconvenients dels adhesius d'un sol component, es van desenvolupar adhesius de poliuretà de dos components sense dissolvents. Segons l'adhesió inicial i la resistència al vapor, els adhesius de poliuretà de dos components sense dissolvents es poden classificar en la segona i tercera generació.
L'adhesiu sense dissolvents de segona generació es va aplicar per primera vegada als materials d'embalatge compostos a principis dels anys vuitanta.
L'adhesiu sense dissolvents de tercera generació va superar els inconvenients de la segona generació. Presenta una alta adhesió inicial, baixa viscositat, baixa temperatura de funcionament i sense restriccions sobre substrats compostos. Soluciona els problemes d'adhesió de l'adhesiu de segona generació al segellat tèrmic EVA i niló. S'han resolt problemes com ara les arrugues o el fàcil pelat de pel·lícules d'alta barrera. És adequat per al compost de diverses pel·lícules i làmines de plàstic, reduint el contingut de diisocianats lliures. El rendiment de la pel·lícula composta és excel·lent i també s'ha millorat la força adhesiva i la resistència a la calor de l'adhesiu. Els productes de pel·lícula composta d'alumini i plàstic poden tenir el rendiment de suportar la cocció a alta temperatura.
Les principals característiques dels productes de tercera generació són les següents: (1) Adopció d'un sistema contracatalític. (2) Reduint la viscositat de l'adhesiu, millorant les propietats d'humectació de l'adhesiu a la superfície de la pel·lícula i millorant el rendiment de la dispersió del recobriment. Això no només millora la qualitat dels productes compostos adhesius sense dissolvents, sinó que també augmenta la velocitat i l'eficiència de producció.
El desenvolupament d'adhesius de poliuretà sense dissolvents té una història de gairebé 30 anys. Els seus productes han anat madurant gradualment i, en el context d'una economia verda i baixa en carboni, els adhesius sense dissolvents són afavorits a Alemanya, Estats Units, Japó i a tot el món. Als països desenvolupats com Europa i els Estats Units, l'ús d'adhesius de poliuretà sense dissolvents ha augmentat del 10% fa 20 anys a més de la meitat en l'actualitat. Des de la introducció de la primera màquina composta en sec sense dissolvents al Japó el 1977, en menys de 20 anys, s'ha desenvolupat per tenir prop de 100 dispositius compostos sense dissolvents.
Bicomponent fa referència a l'ús de prepolímers acabats amb grups isocianat com a component A i prepolímers que contenen grups hidroxil acabats amb grups hidroxil com a component B. Sofereixen reaccions de formació d'uretà, produint metacrilat d'uretà, que es pot veure com el primer pas de la reacció. Els grups isocianats d'alt pes molecular excessius de la cadena reaccionen amb la humitat per produir urea, que es pot considerar com el segon pas de la reacció. Tota la reacció de polimerització adhesiva és molt complexa, generalment considerada com les dues reaccions esmentades anteriorment. Això pot ajudar i guiar la producció de compostos. El mecanisme de reacció és el següent:
Mecanisme de reacció sense dissolvents de dos components Com a pioner en el mercat dels adhesius de poliuretà sense dissolvents, HanGao no només destaca en els productes adhesius universals sense dissolvents de tercera generació actuals, complint i superant els requisits del mercat d'alta velocitat, estalvi de costos, baix consum d'energia, i zero emissions; però també innova contínuament, desenvolupant adhesius intel·ligents sense dissolvents de curat ràpid que compleixen amb les regulacions internacionals de seguretat alimentària, com ara la FDA, adhesius híbrids sense dissolvents amb velocitats de funcionament de fins a 500 metres per minut i adhesius senzills sense dissolvents per a baixes temperatures. aplicacions de viscositat a temperatura ambient. Aquestes innovacions proporcionen solucions per al mercat d'adhesius sense dissolvents en constant canvi.
A causa de l'augment continu de la velocitat de les màquines de laminació, dificultant que els adhesius d'ús general s'adaptin a la velocitat de curat, gràcies als resultats de la investigació i la rica experiència de HanGao, ha sorgit la quarta generació d'adhesius sense dissolvents de curació ultraviolada. Els productes de curat catiònic utilitzats actualment són principalment sistemes epoxi catalitzats per àcids. Sota irradiació ultraviolada, el fotoiniciador de l'adhesiu es descompon, iniciant la polimerització del segment epoxi per formar una estructura reticulada tridimensional de resina epoxi. Amb el generador d'ultraviolats adequat, aquest adhesiu pot laminar ràpidament pel·lícules de polièster i aconseguir una gran força d'unió en minuts a una hora, facilitant el processament posterior.
III. Característiques dels equips compostos sense dissolvents
Els equips compostos basats en dissolvents i sense dissolvents difereixen en diversos aspectes. D'una banda, els sistemes de recobriment i els sistemes de subministrament de cola dels equips compostos sense dissolvents són diferents. D'altra banda, els equips compostos sense dissolvents no tenen un camí d'assecat, tenen una estructura compacta, baix consum d'energia, baix soroll i una petita empremta.
Estructura i diagrama esquemàtic d'equips compostos sense dissolvents: en comparació amb equips compostos a base de dissolvents, els equips compostos sense dissolvents tenen els avantatges següents: (1) Sense camí d'assecat, baix consum d'energia. Les màquines compostes a base de dissolvents generalment tenen una capacitat instal·lada del camí d'assecat de 150 a 250 kW, amb un consum d'energia anual mitjà de 500,000 a 700,000 RMB. Fins i tot amb l'assecat al vapor, el consum d'energia no és menyspreable. El consum total d'energia de les màquines sense dissolvents és menor, sense camí d'assecat. Segons la informació proporcionada per Nordmeccanica a Itàlia, el consum d'energia de les màquines sense dissolvents és gairebé una vintena part del de les màquines basades en dissolvents. (2) Velocitat de laminació ràpida. La laminació sense dissolvents no requereix assecat, eliminant les restriccions de dissolvents residuals, donant lloc a una alta eficiència de producció, amb una velocitat mitjana de laminació de 250 m/min. Pot arribar a un màxim de 600 m/min i una màquina de laminació pot satisfer la producció de dues màquines d'impressió. (3) Alt grau d'automatització. Les màquines de laminació sense dissolvents utilitzen equips dedicats per a l'alimentació automàtica de cola, control automàtic de la relació dels components A i B i control automàtic de la temperatura. Les quantitats de recobriment es poden ajustar en línia i l'equip és compacte, estalviant mà d'obra. Els laboratoris Liofol disposen de màquines de laminació sense dissolvents a escala industrial per a proves reals de materials i sistemes adhesius sense dissolvents, desenvolupant formulacions òptimes i solucions personalitzades per a diverses àrees d'aplicació.
IV. Punts clau del procés compost sense dissolvents
Actualment, els substrats d'ús habitual per a la laminació sense dissolvents inclouen BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, paper d'alumini, etc. En general, els materials rígids i de bon rendiment (PET, BOPP, OPA, VMPET, etc.) es col·loquen a la posició de desenrotllament principal, mentre que els materials estirables (PE, CPP, VMCPP, etc.) es col·loquen a la posició de desenrotllament secundari. Tanmateix, això no està fixat i es pot triar de manera flexible en funció de les condicions de producció reals. Per exemple, quan la pel·lícula d'impressió es lamina amb materials xapats d'alumini, per garantir la qualitat i l'eficiència de producció de la laminació, els materials xapats d'alumini es poden col·locar a la posició principal de desenrotllament.
Els adhesius sense dissolvents inclouen principalment adhesius d'un sol component que cura la humitat, adhesius de dos components sense dissolvents de recobriment en fred, adhesius de dos components sense dissolvents de recobriment tèrmic invers i adhesius de curat UV. Cal tenir en compte diversos factors a l'hora d'escollir un adhesiu, com ara el tipus de contingut de l'embalatge i el tipus de material de pel·lícula utilitzat. Si la tinta d'impressió entra en contacte amb l'adhesiu, també s'ha de tenir en compte la compatibilitat entre els dos. A més, factors com els requisits de resistència al pelat i les condicions de segellat tèrmic tenen un impacte significatiu en la selecció d'adhesius.
També és essencial tenir en compte dues qüestions: en primer lloc, els compostos d'isocianat de tipus MDI migraran gradualment a través de la pel·lícula interior i reaccionaran amb la humitat per formar una capa de termosellat de poliurea, afectant la qualitat de segellat tèrmic de les bosses d'embalatge. Aquest problema és més probable que es produeixi quan s'utilitzen adhesius de dos components, especialment si la qualitat de la pel·lícula de polietilè és deficient o si la selecció de l'adhesiu és inadequada. En segon lloc, quan s'utilitzen pel·lícules amb alts nivells d'agents antilliscants, la migració d'agents antilliscants a la capa adhesiva pot provocar problemes com ara poca resistència a la pell, mal segellat tèrmic i augment del coeficient de fricció, afectant l'operabilitat a la línia de producció d'envasos. Per tant, en laminar aquestes pel·lícules, és essencial triar un adhesiu adequat.
V. Perspectives i perspectives dels adhesius sense dissolvents
Després de dècades de desenvolupament i aplicació, les tecnologies de compostos sense dissolvents i sense dissolvents han arribat a madurar. L'ús d'adhesius sense dissolvents per laminar pel·lícules pot reduir el consum d'energia, augmentar l'eficiència de producció, millorar la qualitat del producte i reduir els costos globals de producció. A causa de l'absència de dissolvents, els laminats sense dissolvents contribueixen a la protecció del medi ambient i a la producció neta, assegurant que la laminació dels envasos d'aliments i productes farmacèutics estigui lliure de contaminació.
Amb l'èmfasi creixent en la qualitat dels productes compostos, la consciència de la seguretat alimentària i la higiene i l'enfortiment de l'estalvi d'energia i la protecció del medi ambient, s'espera que la laminació sense dissolvents rebi més atenció per part dels professionals de la indústria dels envasos compostos. El funcionament reeixit dels equips compostos sense dissolvents existents al país, actuant com a demostració, accelerarà la transformació de la indústria d'envasos flexibles de la laminació basada en dissolvents a la laminació sense dissolvents. Amb la voluntat de les empreses de la indústria cinematogràfica d'entendre, investigar i utilitzar la laminació sense dissolvents, juntament amb la promoció de polítiques d'estalvi d'energia i reducció d'emissions a les indústries alimentàries i farmacèutiques, s'espera que la laminació sense dissolvents experimenti un desenvolupament vigorós. , convertint-se en el principal mètode de laminació de la indústria cinematogràfica a la Xina.