无溶剂胶黏剂提升软包装绿色水平

赵有中

2015年10月，国家开始施行《挥发性有机物排污收费试点办法》，紧接着，北京、上海、安徽、江苏、湖南等省市也相继推出了具体的VOCs排污收费标准，政策上的收紧促使包装印刷企业开始选择和使用挥发性较小的工艺和材料，这极大地推动了无溶剂复合工艺的发展。据粗略统计，2015年，我国软包装用无溶剂胶黏剂的消耗量约为20000吨，且未来将保持持续增长。可以预见，无溶剂胶黏剂的发展与应用将成为包装印刷企业完成绿色转型的有效解决方案。

本文中，笔者简略介绍了无溶剂胶黏剂的优势，对常见无溶剂胶黏剂存在的问题以及解决方案进行了详细分析，并展望了其未来的发展方向，期望能为行业人士带来一些启发。

无溶剂胶黏剂的优势

1.环保

无溶剂复合采用无溶剂胶黏剂，既不会挥发VOCs，也不会产生任何刺激性气味，同时解决了包装中溶剂的残留问题，消除了有机溶剂对印刷油墨的侵蚀，还可实现清洁化生产，有利于环境保护。

2.节能

无溶剂复合设备无需烘道，降低了能耗。而且在后期熟化工序中，无溶剂复合的熟化温度与干式复合基本相同，所以能耗也相对接近。

3.安全

由于无溶剂胶黏剂不含有机溶剂，因此在生产、运输、储存及使用过程中不存在火灾、爆炸的隐患，无需防爆及保暖措施，也无需专门用于贮存溶剂的库房，更重要的是对操作工人的身体健康没有危害。

4.高效

采用无溶剂胶黏剂复合的速度一般为250～350米/分钟，最高甚至可达400～500米/分钟；而采用溶剂型胶黏剂复合的速度一般为150～180米/分钟；采用水性胶黏剂复合的速度则更低。

5.低成本

如果按无溶剂胶黏剂年使用量20000吨计算，换算成溶剂型胶黏剂的使用量则为20000÷1.5×2.5 = 33333吨（1.5g/m2为无溶剂胶黏剂的平均上胶量，2.5g/m2为溶剂型胶黏剂的平均上胶量），可见采用无溶剂复合工艺可大大减少胶黏剂的用量。另外，采用无溶剂胶黏剂复合，每单位面积的涂布成本为0.026～0.052元；采用溶剂型胶黏剂复合，每单位面积的涂布成本为0.052～0.104元；采用水性胶黏剂复合，每单位面积的涂布成本为0.076～0.090元。

通用型无溶剂胶黏剂的存在问题及解决方案

1.存在问题

目前，软包装复合用通用型无溶剂胶黏剂主要存在以下几个问题。

（1）对PE薄膜爽滑性影响大

当无溶剂复合熟化温度大于40℃时，对内层为PE薄膜（特别是PE薄膜厚度<45μm的结构）的无溶剂复合膜影响较大，容易出现摩擦系数明显增大的现象。这主要是因为熟化温度越高，PE薄膜内爽滑剂的分子运动越剧烈，容易迁移至胶黏剂层并与其发生反应而被消耗，最终导致复合膜的摩擦系数增大。

（2）镀铝层转移

镀铝膜，尤其是聚酯镀铝膜（VMPET），在无溶剂复合过程中容易发生镀铝转移，从而造成复合膜剥离强度不足。

（3）与油墨相溶解

在无溶剂复合过程中，有时会出现胶黏剂与油墨相溶解的现象，特别是染料型油墨。

2.解决方案

针对以上问题，康达新材最近开发的“1”系低摩擦系数无溶剂胶黏剂能够大大改善PE膜爽滑性和镀铝层转移的问题，同时与油墨的匹配性也有了很大改进。表1为使用普通无溶剂胶黏剂与“1”系低摩擦系数无溶剂胶黏剂的复合膜摩擦系数对比。

蒸煮型无溶剂胶黏剂的存在问题及解决方案

1.存在问题

目前，应用于蒸煮型包装的无溶剂胶黏剂存在以下问题。

（1）耐温性能差

大部分蒸煮包装要求能在121℃条件下蒸煮40分钟。这是因为很多软包装企业的杀菌温度控制在118～120℃，因此最高温度不超过121℃的情况下，使用耐121℃蒸煮的无溶剂胶黏剂不会出现质量问题。然而，有些软包装企业将杀菌温度严格控制在121℃，或为保证产品质量甚至按照大于121℃的条件进行杀菌，这就要求蒸煮型无溶剂胶黏剂能够耐125℃甚至更高的温度，才能保证复合产品不会出现质量问题。

（2）与油墨的匹配性问题

蒸煮型无溶剂胶黏剂应用于透明蒸煮包装时，一般不会出现复合膜分层现象。但当无溶剂胶黏剂与油墨的匹配性较差时，就会造成该油墨处的剥离强度明显低于透明处和其他色墨处的剥离强度，且蒸煮后该油墨处更容易出现分层现象。

2.解决方案

康达新材“5”系无溶剂胶黏剂引进了新的耐高温基团，改变了以往通过加入耐高温聚酯来提高无溶剂胶黏剂耐蒸煮性能的思路。该系列蒸煮型无溶剂胶黏剂不仅在成本上较原来的蒸煮型产品有了较大优势，而且大大改善了无溶剂胶黏剂的蒸煮性能及与油墨的匹配性。

其他复合问题及解决方案

1.铝箔复合材料剥离强度低

目前，一般薄膜的无溶剂复合过程中，无溶剂胶黏剂的应用已经比较成熟，但对于铝箔的无溶剂复合，由于其剥离强度不够，不能满足重型包装及耐蒸煮的要求，仍是一个有待突破的瓶颈。

针对上述问题，康达新材最新研发的型号为WD8158的铝箔专用无溶剂胶黏剂，能够实现铝箔与CPP材料复合膜的剥离强度满足大于5N/15mm的需求（如表2所示），同时，将该复合膜制成的包装袋分别盛装5%NaCl溶液、50%的酸性溶液，在121℃下蒸煮40分钟，包装袋外观完好，且没有出现分层、破袋和隧道现象。

2.频繁更换胶黏剂种类

随着无溶剂复合工艺的发展，很多胶黏剂供应商推出了通用型无溶剂胶黏剂、蒸煮型无溶剂胶黏剂、铝箔专用无溶剂胶黏剂、低摩擦系数无溶剂胶黏剂等，虽说产品的多样化能够满足不同材料的复合要求，但软包装企业也要根据不同复合材料所用胶黏剂的不同而频繁清洗打胶设备及复合设备，不仅浪费时间、人力、财力，而且生产效率低下。

对此，康达新材与无溶剂复合设备厂商合作，对打胶设备进行了升级，将胶桶数量由2个增加至4个，可实现多种无溶剂胶黏剂的组合，以满足不同材料的复合需求。表3为升级打胶设备可实现的无溶剂胶黏剂组合方式，其中，A1、A2、A3为同一系列的不同无溶剂胶黏剂，B1、B2、B3为另一系列的不同无溶剂胶黏剂。

另外，康达新材已开发出一款通用型无溶剂胶黏剂，该产品可满足低摩擦系数、镀铝膜及蒸煮袋的无溶剂复合要求，有效解决了软包装企业频繁更换无溶剂胶黏剂种类的难题。

无溶剂胶黏剂的发展趋势

1.功能型无溶剂胶黏剂

无溶剂胶黏剂应向功能型产品发展，如研发耐苯、甲苯、二甲苯、酯类、表面活性剂、含量小于20%的DMF有机溶剂混合液、农药等腐蚀的产品。

2.UV固化型无溶剂胶黏剂

UV固化型无溶剂胶黏剂除具有固化速度快、产品透明、剥离强度高、成品胶柔软性好等特点以外，还具有无溶剂、无毒、无腐蚀性、节能环保的优点，可用于塑料/塑料、塑料/纸、塑料/金属膜等材料的快速无溶剂复合。目前，UV固化型无溶剂胶黏剂已经得到了发展，但仍需加大研发力度以向市场推出更加成熟的产品。

3.用于其他行业的无溶剂胶黏剂

发展应用于纺织、汽车内饰等行业的无溶剂胶黏剂，以及用于纸（包括牛皮纸、卡纸、普通纸张）/塑（各种透明薄膜、镀铝膜、铝箔）复合的无溶剂胶黏剂。