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無溶劑復合技術及其應用（一）
所謂無溶劑復合，就是用100％固體的無溶劑粘合劑在無溶劑復合機上對底材和面材進行粘合的過程。
1974年，德國Herberts公司對單組份潮氣固化型無溶劑粘合劑的工業(yè)化生產(chǎn)，標志著無溶劑粘合劑正式誕生。經(jīng)過最初的推廣階段之后，無溶劑粘合劑在復合材料軟包裝行業(yè)得到越來越多的應用，并相繼出現(xiàn)了雙組份冷涂無溶劑粘合劑、雙組份反向熱涂無溶劑粘合劑及單組份紫外固化粘合劑等。與此同時，各式無溶劑復合機也相繼推出，規(guī)模也陸續(xù)壯大。今日的歐美，每增加10臺復合機，就有8臺是無溶劑型的。
我國第一臺無溶劑復合機是1985年北京化工研究院從德國漢高公司引進粘合劑技術時配套購買的實驗機。真正用于生產(chǎn)的第一臺無溶劑復合機是1996年天津頂正印刷包裝公司從意大利Schiavi公司引進，并于同年8月份調(diào)試成功投入生產(chǎn)的。此后，廣州金威龍、大連盛道、三櫻、上海虎牌等包裝印刷廠先后從意大利、法國、德國等國家引進了無溶劑復合機共17臺，目前還有4臺已簽合同，不久將會到貨。隨著國內(nèi)復合包裝企業(yè)對這一新技術的認識和掌握，這種新技術有明顯加速發(fā)展的趨勢。
下面對各種無溶劑黏合劑及無溶劑復合機的特點作一介紹。
無溶劑黏合劑
無溶劑黏合劑是100%的固體成分，沒有揮發(fā)性物質(zhì)，使用中絕對無溶劑排放，因此環(huán)境保護是無溶劑黏合劑發(fā)展的源動力。無溶劑黏合劑上膠量一般較低，復合后經(jīng)熟化，復合強度高，這成為無溶劑黏合劑發(fā)展的又一大推動力。
一、無溶劑黏合劑的種類
1、單組分潮氣固化型黏合劑
單組分無溶劑黏合劑的主要成分是聚氨酯，它的特點是能與水氣反應固化。其化學結構是含有鏈長相對較短的異氰酸根端基的聚酯或聚醚，基材或環(huán)境中的潮氣與異氰酸根作用會發(fā)生一系列聚合反應，放出CO2，達到固化目的。
這種潮氣固化反應速度很慢，要保證有足夠長的時間使涂膠過程順利完成（即：要在熟化室放置一段時間），實際工作中的限制主要有3點；
（1）每克單組分潮氣固化型無溶劑黏合劑完全固化需10mg水汽。
（2）涂膠時受熱較高，一般控制在90℃左右。
（3）對于氣密性基材而言，由于反應放出的CO2難以釋放，會導致復合層強度不佳或在薄膜夾層中有氣泡產(chǎn)生，因此，單組分潮氣固化型黏合劑主要用于紙質(zhì)材料的復合，因為紙張中含有足夠的水汽，并且透氣性好，吸附性也很強，但為了防滲漏，必須進行高黏度涂布，涂膠量要在3g/m2以上。如果配有合適的換氣裝置或增濕設備，能夠提供滿足固化要求的濕氣量，則它也可用于薄膜的復合。
2、雙組分無溶劑黏合劑
雙組分無溶劑黏合劑的主要反應機理也是所謂的氨酯化反應，即含異氰酸根的預聚物和含羥基官能團的基料反應；或所謂的“反向”體系，即分子量較高的含異氰酸根端基的基料，與含有羥基的固化劑發(fā)生加聚反應，但不會像單組分黏合劑那樣產(chǎn)生CO2，反應中雖然需要極少量水份催化其氨酯化反應，但不像單組份水汽固化型粘合劑那樣需要大量潮氣存在。因為此時氨酯化反應是基料和固化劑中異氰酸根與水汽和羥基的反應，因此，實際上異氰酸根與水汽和羥基的反應總是同時并存的。所以，從等當量化學反應的觀點出發(fā)，異氰酸根應適當過量一點，也就是說，雙組分黏合劑可自行固化。但適量的水分可催化固化，使其進行得更加完全。
雙組分無溶劑黏合劑可分為冷涂型和熱涂型兩種。
傳統(tǒng)的冷涂雙組分無溶劑黏合劑分子量較低，流動性能好，因此即使以300m/min的高速涂膠，所得復合膜的光學透明性仍舊很好。其最大的缺點是初始強度較低，因此若要對復合好的材料再處理的話，在處理之前需要存放一定時間使其完成固化（一般36－48小時）。
熱涂雙組分無溶劑黏合劑分子量較大，黏度相對較高，為獲得較好的涂布流平性能，在涂布前需預熱及加熱儲膠槽（一般加熱到50－70℃）。涂布后具有一定的初始強度，達到完全固化的時間較冷涂型短。
需特別注意的是，由于冷涂雙組分無溶劑黏合劑黏度較低，不能用于含紙材料的復合，主要用于性能要求適中的復合材料。而熱涂的“反向”雙組分無溶劑黏合劑則接近于溶劑型黏合劑的高性能，因此，這種黏合劑及更高性能的類似黏合劑將是各種黏合劑生產(chǎn)商的研究開發(fā)方向。
3、紫外固化黏合劑
紫外固化黏合劑的固化機理與傳統(tǒng)的黏合劑完全不同，目前應用較普遍的紫外固化黏合劑屬于陽離子固化類型，而陽離子固化類型主要是酸催化環(huán)氧體系。其主要的固化機理是：黏合劑中的光引發(fā)劑被紫外光激發(fā)，分子處在高能位上，容易產(chǎn)生分解（路易斯酸分解），引發(fā)環(huán)氧嵌段交聯(lián)聚合，得到環(huán)氧樹脂的三維交聯(lián)結構。與反應速度較快的紫外光引發(fā)自由基聚合機理不同，陽離子固化允許黏合劑在復合前暴露于大氣中，這就意味著實際受紫外光作用的強度與被復合薄膜的透明性關系不大，但其交聯(lián)反應速度比聚氨酯黏合劑要快得多，復合后在幾分鐘到一小時之內(nèi)，就可以達到相當高的黏結強度而足以保證立即進行下一層復合。
二、無溶劑黏合劑的特點
與溶劑型黏合劑相比，無溶劑黏合劑具有以下特點：
1、不使用溶劑
由于不使用溶劑，因而也就談不上溶劑揮發(fā)，在復合制品中無溶劑殘留量，符合環(huán)保要求，同時對操作工人身體無害。
2、上膠量少
無溶劑黏合劑上膠量相對較少，一般在1.2－2.0g/m2，對于特殊的材料，上膠量在3 g/m2左右；而溶劑型黏合劑的上膠量在2-3 .5g/m2，特殊的材料則要在5 g/m2以上。
3、成本低
綜合以上兩方面所述，無溶劑黏合劑的使用總成本（單位復合材料消耗）比溶劑型黏合劑低。
江蘇申凱包裝高新技術股份有限公司成立于2002年，公司注冊資本8000萬RMB，天交所上市企業(yè),，股權代碼000057，高新技術企業(yè)，公司總投資超過2.1億RMB，擁有20000余平方米普包廠區(qū)；擁有13000平方米的藥包廠區(qū)， 11000平方米的辦公面積。公司擁有二位行業(yè)頂尖研發(fā)博士，每年新增超過100多個專利，專業(yè)生產(chǎn)食品包裝膜（袋）、藥用包裝膜（袋）、化工包裝膜（袋）、電子監(jiān)管碼防偽包裝等各類彩印復合包裝膜（袋）。現(xiàn)位于無錫新區(qū)碩放中通路99號，毗鄰上海車程2小時內(nèi)。
