涂布膜用水性膠黏劑的開發(fā)與應(yīng)用

黎壇　洪景利

摘 要：本文介紹了涂布膜用膠黏劑的常用類型及優(yōu)缺點，并總結(jié)了水性膠黏劑的國內(nèi)外現(xiàn)狀，同時介紹了我公司開發(fā)的水性膠黏劑的成膜機理、涂覆工藝，最后結(jié)合應(yīng)用后的性能對比得出結(jié)論，使用該產(chǎn)品涂布后沒有任何溶劑殘留，固化時間少，粘結(jié)效果穩(wěn)定，節(jié)約了能耗，也縮短了供貨周期。

關(guān)鍵詞：涂布膜；水性膠黏劑；綠色；環(huán)保

軟包裝行業(yè)中，涂布膜在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用極為廣泛，涂布膜用膠黏劑作為基材膜與功能型乳膠層連接必不可少的“中間力量”（底膠），其安全環(huán)保性能也尤為重要。涂布膜用膠黏劑主要有溶劑型膠黏劑、無溶劑型膠黏劑和水性膠黏劑。目前，溶劑型膠黏劑因溶劑揮發(fā)而容易引起著火、爆炸、中毒，或終端產(chǎn)品可能帶有殘留等問題，受到世界各國的嚴格限制。如歐洲對膠黏劑的VOC限量即將規(guī)定到35g/L，美國食品和藥物管理局（FDA）、歐盟的EU901/128以及德國BgVV都明確提出用于食品藥品包裝的膠黏劑，只要含非規(guī)定的化學(xué)品一律禁止使用，這使得溶劑型膠黏劑的市場量急劇縮減。無溶劑膠黏劑雖然可彌補前者在安全環(huán)保問題上的不足，但需要復(fù)雜的涂布系統(tǒng)及加熱裝置，且膠液粘度高、固化時間長，涂布后的粘結(jié)質(zhì)量也達不到溶劑膠黏劑的水平。而水性膠黏劑具備了無溶劑膠黏劑所沒有的諸多優(yōu)異性能，且環(huán)保性能毋容置疑，此外，生產(chǎn)等量的涂布產(chǎn)品還能節(jié)約20%的使用成本。

1 國內(nèi)、外水性膠黏劑的發(fā)展現(xiàn)狀

世界各國基于市場需求和安全環(huán)保立場為出發(fā)點，紛紛加大了對水性膠黏劑的研發(fā)力度。Bayer、Fuller、漢高等大公司已相繼成功開發(fā)出具有較好性能的水性膠黏劑，其產(chǎn)品及涂布技術(shù)基本壟斷全球。我國水性膠黏劑的研究起步較晚，絕大部分依賴進口或外資、臺資產(chǎn)品，因此，高昂的運輸和市場售價成本使得水性膠黏劑在我國始終未得到突破，仍有95%的涂布廠家還在使用溶劑型膠黏劑。

海南賽諾實業(yè)有限公司一直走在國內(nèi)涂布技術(shù)的前沿，憑借十幾年經(jīng)驗和先進技術(shù)優(yōu)勢，在水性膠黏劑領(lǐng)域獲得了重大突破，有望打破國外壟斷格局，從技術(shù)上縮小與發(fā)達國家的差距，從而解決水性膠黏劑外購存在的成本和時間問題，提高國內(nèi)環(huán)保涂布膜的生產(chǎn)水平。

2 水性膠黏劑的成膜機理

水性膠黏劑的分子量是聚氨酯膠黏劑的幾十倍，其粘結(jié)力主要是粘接基材和乳膠層之間的分子作用力，即范德華力和氫鍵力，屬于物理吸附。水性粘膠劑首先借助于布朗運動向被粘物表面擴散，使基材和乳膠兩界面的極性基團或鏈節(jié)相互靠近，當靠近到一定程度時，極性基團之間產(chǎn)生吸附力，進一步使得基材和乳膠界面分子的距離縮短到最穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在涂覆水性膠黏劑過程中，升高溫度、適當增大輥輪與接觸面的壓力或降低膠黏劑粘度等都有利于布朗運動的加強，同時僅需要很小的上膠量就可以達到相當高的粘結(jié)強度，結(jié)晶成膜后涂層不易脫落，不影響產(chǎn)品的后序加工（如印刷、復(fù)合等）。另外，水性膠黏劑上膠時的濃度高于溶劑型膠黏劑，需要烘干的水分也遠少于溶劑型膠黏劑，又因膠層較薄，涂布后的透明度比溶劑型膠黏劑明顯較好。

3 水性膠黏劑的涂覆工藝

1）涂布膜對膠黏劑的要求

首先要求涂覆后的水性膠黏劑在通過烘箱后不發(fā)粘，否則涂覆乳膠層時會使膠輥帶膠，影響產(chǎn)品質(zhì)量；其次，要保證成膜后透明，無氣泡或斑點；再次，膠黏劑的初粘強度（尤其是剪切強度）要足夠高，使得基材和乳膠層緊密粘結(jié)。

2）膠輥的選擇

賽諾自立研制的水性膠黏劑涂布技術(shù)，水性膠黏劑上膠量為0.1-0.2g/㎡，比起溶劑型膠黏劑（0.3g/㎡）要小。且只要是網(wǎng)線密而淺的輥輪（200線/35U）都可以使用。網(wǎng)眼形狀開口比較大，可保證水性膠黏劑能更好地轉(zhuǎn)移到薄膜上，膠層薄，透明性好，并具有優(yōu)越的附著力，使得涂布膜黏結(jié)質(zhì)量穩(wěn)定。

3）水性膠黏劑涂布膜的生產(chǎn)工藝

水性膠黏劑涂布膜的生產(chǎn)工藝與溶劑型、無溶劑型膠黏劑相同，可在現(xiàn)有的涂布機上使用，上膠均勻，平流性好，生產(chǎn)設(shè)備易清洗。

生產(chǎn)工藝流程為：

放卷→電暈處理→涂覆水性膠黏劑→烘干冷卻→涂覆乳膠層→烘干冷卻→收卷

4 水性膠黏劑和溶劑型膠黏劑的性能對比

賽諾所采用的水性膠黏劑涂布技術(shù)相對于傳統(tǒng)的溶劑型，在性能上有所提高，見表1。且涂布收卷后沒有任何溶劑殘留，固化時間少于溶劑型膠黏劑所用的48小時，但粘結(jié)效果非常緊密和穩(wěn)定，節(jié)約了能耗，也縮短了供貨周期。

5 結(jié)論

賽諾開發(fā)的水性膠黏劑技術(shù)，不僅提高了安全環(huán)保性能，還降低了使用成本，并且在不需要改變涂布系統(tǒng)及工藝的前提下，實現(xiàn)了綠色環(huán)保涂布膜的生產(chǎn)，有望打破進口水性膠黏劑產(chǎn)品的壟斷格局，從而引導(dǎo)和推動綠色環(huán)保的水性膠黏劑涂布膜在國內(nèi)市場上的應(yīng)用，進一步提高我國涂布行業(yè)與國際市場的競爭力。