无溶剂复合的优势及最新研究进展

赵有中

摘要：主要介绍了无溶剂复合工艺给胶粘剂生产厂家、复合软包装企业、终端用户在环保、卫生、安全、成本等方面带来的优势及其产生的巨大的社会效益；同时还介绍无溶剂工艺所必需的无溶剂胶粘剂、无溶剂复合设备的最新研究进展及其应用领域的拓展情况。

关键词：无溶剂复合；软包装；无溶剂胶粘剂；聚氨酯胶粘剂

自2009年无溶剂复合工艺逐渐被国内软包装企业接受并成功应用以来，无溶剂复合生产线每年都以成倍的速度增长，截至目前，国内无溶剂复合生产线已超过300条，并且还在以每年100～200条甚至更快的速度增长。无溶剂复合之所以近几年能在国内迅速发展，主要是因为其所特有的环保、卫生、安全、节能、高效及可明显降低成本的优势在国内软包装行业得到了充分的体现。无溶剂复合的优势不仅仅体现在软包装用户方面，对胶粘剂生产厂家、终端用户（食品厂、药品厂）也具有明显的优势，同时具有巨大的社会效益。

无溶剂复合应用最为广泛的仍然是普通水煮包装，但市场上常见的通用型无溶剂胶粘剂仍不能完全解决普通材料复合过程中存在的一些问题，针对这些问题本文将进行详细的探讨。而对于蒸煮包装材料复合方面的缺陷，最新研究也有了突破性的进展。

1 无溶剂复合的优势[1]

1.1 无溶剂胶粘剂生产厂家

软包装复合目前仍以干式复合为主，其所用的胶粘剂仍然是溶剂型的，溶剂型复合膜用胶粘剂不仅会对环境造成污染、还会影响生产工人的身心健康，同时生产成本较高，不利于今后软包装行业市场的发展。

对于胶粘剂生产厂家，生产无溶剂胶粘剂相对于溶剂型胶粘剂具有以下几方面的优势：

①环保、健康

无溶剂聚氨酯复膜胶所用原料完全符合美国FDA§175.105条和我国的GB9685《食品容器、包装材料用助剂使用卫生标准》中的规定，不存在对人体有毒有害的助剂或添加物。生产过程中不使用任何溶剂、没有三废产生，属于清洁化生产。由于生产过程中没有有毒有害的物质产生，以及不会产生刺激性的气味，故整个生产过程中，不会影响生产工人的身心健康，同时也不会对生产车间及工厂周围的环境造成污染。

②生产安全

由于其生产过程中不使用溶剂，故不存在火灾、爆炸的危险，不需要任何防爆措施。

③运输安全

产品本身不含有任何溶剂，属于非危险化学品，故运输过程中不需要专门的防护措施。

④国家政策导向

国家大力倡导环保、节能、低碳的生活，而软包装用无溶剂胶粘剂完全符合国家政策的引导。新国家标准GB/T 10004—2008“包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合”出台，并于2009年8月1日开始实施，规定溶剂残留总量≤5 mg/m2，苯类溶剂不得检出（原来规定溶剂残留总量≤10 mg/m2），这一政策的实施，也是近年来无溶剂复合快速发展的一个主要原因。

1.2 软包装生产企业

使用无溶剂复合工艺相对于干式复合工艺对于软包装生产厂家来说具有诸多的优势，主要表现在以下几个方面：

①环境保护适应性好，生产过程中没有溶剂排放，不会影响生产工人的身体健康，不会对周边环境产生污染，有利于清洁化生产；

②效益显著，不存在废气排放的问题，不需要庞大复杂的加热鼓风、废气排风装置，设备简单，能耗减少，维修费用低廉，生产速度提高，线速度可达250～450 m/min，甚至更高；

③单位面积上胶量少，胶料耗用成本低（无溶剂复合单位面积的上胶量约为干法复合的2/5。曾有公司做过统计核算，就原材料消耗相比较，无溶剂复合工艺代替干法复合工艺后，根据结构的不同可降低成本20%～60%，对于规模生产所带来的消耗增效是相当可观的）；

④安全性好，没有火灾、爆炸的危险，不需要溶剂的防爆设施；

⑤产品质量得到保证，复合制品没有残留溶剂所带来的卫生、健康方面的问题，高温薄膜不易变形，并消除了溶剂对印刷油墨的侵袭。

1.3 终端用户

对于食品、药品厂来说，使用无溶剂复合工艺生产的包装材料除了不用担心溶剂残留会对包装内容物的安全性造成影响外，还可以大大节约包装材料的使用成本，这对终端用户来说也具有很大的诱惑。同时，随着无溶剂复合工艺的成熟应用，对于大部分结构的包装材料都能够采用无溶剂复合工艺进行生产，而不用担心性能、外观方面达不到要求。

1.4 社会效益

①减少溶剂排放采用无溶剂复合工艺，单位面积减少溶剂排放按2.0～5.0 g计算，无溶剂复合机每条线每个班次生产10万m（按宽幅1 m计算），节省溶剂排放200～500 kg，每年（按250 d计算）减少溶剂排放50～125 t；目前200条生产线计算，每年节省溶剂排放10 000～25 000 t，假如无溶剂生产线占软包装复合总生产线的50%～80%（几千条生产线）那么每年减少溶剂排放至少几十万t。

②节省电费每台干复机烘道功率按50 kW、无溶剂机速按干复机的2倍计算；每年每条无溶剂设备烘道节能：50×12×250×2= 300 000度，目前无溶剂生产线按200条计算，每年节省电能上千万度。

注：很多软包装生产企业24 h生产（2个班次），每个班次的生产量超过10万m，年工作日也超过250 d；实际算来节省的溶剂排放量和电能远远不止这些。

③广大消费者的生活必需品更加安全

近几年，食品安全问题频发，除了食品本身的卫生、安全之外；包装材料的安全性也显得尤为重要，日常生活中接触到的食品、药品包装材料大部分来自于软包装材料的复合产品；而如果这些软包装材料采用无溶剂复合工艺生产，则可以完全排除复合过程的溶剂残留对包装内容物的污染，使软包装内的食品、药品更加安全；广大消费者不用担心溶剂残留超标而造成的食品安全问题发生。

2 无溶剂复合的最新研究进展

2.1 无溶剂复合用胶粘剂的最新研究进展

近2年，软包装用无溶剂聚氨酯胶粘剂的生产企业如雨后春笋般发展起来，但产品质量和稳定性参差不齐，很多企业的研发能力和抗风险能力也存在明显的不足，很多软包装用无溶剂胶粘剂供应商只能提供一两个产品牌号，而当软包装用户出现工艺或技术问题时不能提供系统的解决方案，给用户造成了不必要的损失。而康达新材作为国内最早批量生产、销售无溶剂复膜胶的胶粘剂研发、生产企业，不仅能够提供系列的产品，而且针对目前市场上无溶剂复合存在的问题能够给出相应的解决方案。目前形成了“1”系通用型产品系列很好的解决PE膜爽滑性、镀铝转移、与油墨互溶等问题；“5”系产品攻克了更高温度（128 ℃、甚至135 ℃）蒸煮的难题、与油墨具有更好的匹配性，同时在成本上也有一定的优势；“9”系产品解决了纸/塑复合的难题（包括单片纸张的复合）。

2.1.1 普通型产品存在的问题及最新研究进展

目前，软包装用无溶剂胶粘剂普通型产品存在问题主要表现在以下几个方面：

①对PE膜爽滑性影响大（特别是熟化温度较高时）；

②复合镀铝材料（尤其是VMPET）时，容易发生镀铝转移，造成剥离强度不够；

③与部分油墨存在溶解现象，造成产品质量不合格。

针对目前市场通用型无溶剂复膜胶存在的问题，康达新材最近开发的“1”系产品能够大大改善PE膜爽滑性和镀铝转移的问题，同时与油墨的匹配性也有了很大的改进。

2.1.2 蒸煮型产品存在的问题及最新研究进展

无溶剂复合应用于蒸煮包装主要有以下几方面需要改进和提高：

①与部分油墨相容性差，造成耐蒸煮性能下降；

②一般只能耐121 ℃蒸煮；

③成本较高、价格相对昂贵。

康达新材的“5”系产品改变了以前通过加入耐高温的聚酯树脂来提高耐蒸煮性能的思路，引进新的耐高温基团。从图1可以看出，最新体系的无溶剂蒸煮胶不仅成本上较原来的蒸煮型产品有很大优势，同时大大改善了无溶剂胶粘剂与蒸煮性能及与油墨的匹配性问题。

2.1.3 单组分无溶剂复合用胶粘剂最新研究进展

单组分无溶剂复合用胶粘剂主要用于纸塑材料的复合，比如方便面碗盖、盐袋子、礼品包装、瓜子包装等卷材的复合以及单片纸张的复合。单组分无溶剂胶粘剂亟待解决的问题是高温下黏度与最终强度的矛盾，初始黏度高虽然能够解决因为纸吸胶造成剥离强度下降的问题，但是却暴露出不易操作，容易“飞胶”的问题产生；同时单组分无溶剂复膜胶也存在与油墨匹配性的问题。

单组分无溶剂复膜胶除了成功应用于软包装常用的卷材复合外，目前在单片纸张复合、织物复合、家具等行业都有了突破性进展。

2.1.4 其他产品的最新研究进展

无溶剂复合用胶粘剂正在积极研究开发的产品包括具备抗酸、碱、辣、咸、油等功能，以及具备抗苯、甲苯、二甲苯、酯、烃、酒、表面活性剂、含量小于20%的DMF有机溶剂混合液、农药等腐蚀的功能型无溶剂胶粘剂；以及紫外光固化型无溶剂胶粘剂，紫外光固化型无溶剂复膜胶除具有固化速度快、产品透明、粘接强度高、成品胶柔软性好等特点以外，还具有无溶剂、无毒、无腐蚀性、节能、环保性好的特点；紫外光固化胶可用于快速生产复膜的塑料/塑料、塑料/纸、塑料/金属膜等产品中。

2.2 无溶剂复合设备的最新研究进展

2.3 软包装用户使用无溶剂复合工艺的进展

使用无溶剂复合的软包装用户从2006年以前大部分生产线处于停顿或半停顿的的状态；发展到2006～2009年少部分客户尝试使用无溶剂复合工艺；再到2009年～2011年部分客户成功应用无溶剂复合工艺，无论从环保、卫生、安全、性能等方面，还是从降低成本方面都表现出了巨大的优势；2011年以后这些成功应用无溶剂复合工艺的软包装企业起到了很好的示范、带头作用，带动了整个无溶剂复合工艺在软包装行业的迅速发展。近年来，电子、装饰行业等领域也在尝试应用无溶剂复合工艺，可以说无溶剂复合在软包装行业及其他相关领域都进入到了一个快速发展的阶段。

参考文献

[1]陈昌杰.塑料薄膜的印刷与复合[J].第3版.北京：化学工业出版社，2013.