Klijų be tirpiklių, skirtų lanksčioms pakuotėms, kūrimo būsena ir ateitis
I. Klijai be tirpiklių
„HanGao“ įkūrė specialias „Liofol“ laboratorijas pagrindinėse pasaulinėse rinkose, siekdama užtikrinti ir pagerinti gaminio veikimą, nuolat tobulindama kompozitų ir dengimo technologijas. Reikšmingi technologiniai laimėjimai reaktyviojo poliuretano srityje Liofol laboratorijose paskatino sukurti klijus be tirpiklių.
Klijai be tirpiklių yra tikrai ekologiški klijai, pasižymintys išskirtinėmis savybėmis: (1) Nenaudojami jokie tirpikliai. Klijai be tirpiklių, turintys 100% veiksmingų ingredientų, naudojami naudojant įvairias dengimo sistemas be tirpiklių. Todėl viso kompozito proceso metu neišgaruoja tirpiklis, nelieka tirpiklio likučių kompozitiniuose gaminiuose, atitinkančiuose maisto saugos reikalavimus, neišskiriančius teršalų, atitinkančius emisijų mažinimo ir aplinkos apsaugos standartus. (2) Neklasifikuojamas kaip degūs arba sprogūs pavojingi kroviniai. Jie yra saugūs, nekelia gaisro ar sprogimo pavojaus, todėl nereikia taikyti tirpiklių sprogimo prevencijos priemonių. Klijai be tirpiklių nėra degios ar sprogios pavojingos prekės, todėl transportuojant ir laikant juos nereikia saugoti nuo sprogimo. Be to, klijuose be tirpiklių yra 100 % kietųjų medžiagų, todėl jiems reikia mažiau vietos, palyginti su klijais tirpiklių pagrindu, kurių degumas ir sprogumas dėl tirpiklio kiekio turi būti vertinami. (3) Mažesnis dangos kiekis Dėl geresnių klijų be tirpiklių šalto tekėjimo savybių dangos kiekis paprastai yra nuo 0,8 iki 2,5 g/m2. Specialioms medžiagoms, tokioms kaip popierius, dangos kiekis gali siekti 4 g/m2. Priešingai, tirpiklio pagrindu pagaminti klijai paprastai turi 2,0–4,5 g/m2 dangos kiekį. Tai pabrėžia klijų be tirpiklių kainos pranašumą. (4) Santykinai mažos molekulinės masės klijai be tirpiklių turi daug mažesnę molekulinę masę, palyginti su tokio paties lygio klijais tirpiklių pagrindu. Tai leidžia klijams prasiskverbti, išsklaidyti ir prasiskverbti į pagrindo paviršių, kai tam tikroje tinkamoje temperatūroje nereikia naudoti tirpiklio.
II. Poliuretano klijų be tirpiklių tipai ir kūrimo istorija
Aštuntajame dešimtmetyje buvo sukurta be tirpiklių kompozitų technologija, įranga ir klijai, kurie vystėsi nuo pirmosios kartos iki trečios kartos.
Pirmos kartos klijai be tirpiklių yra vienkomponenčiai drėgmei kietėjantys klijai. Vienkomponenčių drėgmei kietėjančių poliuretano klijų be tirpiklių cheminėje struktūroje yra trumpos grandinės izocianato galinės poliesterio arba polieterio grupės. Izocianato grupė (-NCO) reaguoja su drėgme aplinkoje, išskirdama CO2 kietėjimui.
Siekiant pašalinti vienkomponenčių klijų trūkumus, buvo sukurti dvikomponenčiai poliuretano klijai be tirpiklių. Priklausomai nuo pradinio sukibimo ir atsparumo garams, dviejų komponentų poliuretano klijai be tirpiklių gali būti skirstomi į antrą ir trečią kartas.
Antros kartos klijai be tirpiklių pirmą kartą buvo pritaikyti kompozicinėms pakavimo medžiagoms devintojo dešimtmečio pradžioje.
Trečiosios kartos klijai be tirpiklių įveikė antrosios kartos trūkumus. Pasižymi dideliu pradiniu sukibimu, mažu klampumu, žema darbo temperatūra ir jokių apribojimų kompozitiniams pagrindams. Jis išsprendžia antrosios kartos klijų sukibimo su EVA ir nailono karščiu problemas. Buvo išspręstos tokios problemos kaip raukšlės arba lengvas labai atsparių plėvelių nusilupimas. Jis tinka įvairių plastikinių plėvelių ir folijų kompozicijai, sumažinant laisvųjų diizocianatų kiekį. Kompozitinės plėvelės savybės yra puikios, taip pat pagerėjo klijų tvirtumas ir atsparumas karščiui. Aliuminio ir plastiko kompozicinės plėvelės gaminiai gali atlaikyti kepimą aukštoje temperatūroje.
Pagrindinės trečiosios kartos gaminių charakteristikos yra šios: (1) Prieškatalizinės sistemos pritaikymas. (2) Sumažinti klijų klampumą, pagerinti klijų drėkinimo savybes ant plėvelės paviršiaus ir pagerinti dangos dispersijos efektyvumą. Tai ne tik pagerina lipniųjų kompozicinių gaminių be tirpiklių kokybę, bet ir padidina gamybos greitį bei efektyvumą.
Poliuretano klijų be tirpiklių kūrimo istorija yra beveik 30 metų. Jos gaminiai palaipsniui subrendo, o ekologiškos ir mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančios ekonomikos sąlygomis Vokietijoje, JAV, Japonijoje ir visame pasaulyje mėgstami klijai be tirpiklių. Išsivysčiusiose šalyse, tokiose kaip Europa ir JAV, poliuretaninių klijų be tirpiklių naudojimas išaugo nuo 10 % prieš 20 metų iki daugiau nei pusės šiandien. Nuo tada, kai 1977 m. Japonijoje buvo pristatyta pirmoji be tirpiklių sauso kompozito mašina, per mažiau nei 20 metų ji buvo sukurta ir turi beveik 100 betirpių kompozitinių įrenginių.
Dviejų komponentų naudojimas reiškia prepolimerų, baigtų izocianato grupėmis, naudojimą kaip komponentą A ir prepolimerus, kurių sudėtyje yra hidroksilo grupių, baigtų hidroksilo grupėmis, kaip komponentą B. Juose vyksta uretano susidarymo reakcijos ir susidaro uretano metakrilatas, kuris gali būti laikomas pirmuoju reakcijos etapu. Pernelyg didelės molekulinės masės izocianato grupės grandinėje reaguoja su drėgme ir susidaro karbamidas, kurį galima laikyti antruoju reakcijos etapu. Visa klijų polimerizacijos reakcija yra labai sudėtinga, paprastai laikoma dviem aukščiau paminėtomis reakcijomis. Tai gali padėti ir vadovauti kompozicinei gamybai. Reakcijos mechanizmas yra toks:
Dviejų komponentų reakcijos mechanizmas be tirpiklių Būdama betirpių poliuretaninių klijų rinkos pradininkė, HanGao pasižymi ne tik šiandienos trečios kartos universaliais klijų be tirpiklių gaminiais, atitinkančiais ir pranokstančiais rinkos reikalavimus dėl didelio greičio, taupymo ir mažo kainos. energijos suvartojimas ir nulinis išmetamųjų teršalų kiekis; bet taip pat nuolatos diegia naujoves, kurdamas išmaniuosius greitai kietėjančius klijus be tirpiklių, atitinkančius tarptautinius maisto saugos reikalavimus, pvz., FDA, hibridinius klijus be tirpiklių, kurių veikimo greitis siekia iki 500 metrų per minutę, ir paprastus klijus be tirpiklių, skirtus mažai klampumo kambario temperatūros programos. Šios naujovės pateikia sprendimus nuolat besikeičiančiai klijų be tirpiklių rinkai.
Dėl nuolat didėjančio laminavimo mašinų greičio, dėl kurio bendrosios paskirties klijai sunkiai prisitaiko prie kietėjimo greičio, HanGao tyrimų rezultatų ir turtingos patirties dėka atsirado ketvirtoji ultravioletinių spindulių kietėjimo be tirpiklių klijų karta. Šiuo metu naudojami katijoniniai kietėjimo produktai daugiausia yra rūgštimi katalizuojamos epoksidinės sistemos. Apšvitinant ultravioletiniais spinduliais, klijų fotoiniciatorius suyra, inicijuodamas epoksidinio segmento polimerizaciją, kad susidarytų trimatė kryžminė epoksidinės dervos struktūra. Naudojant atitinkamą ultravioletinių spindulių generatorių, šie klijai gali greitai laminuoti poliesterio plėveles ir pasiekti aukštą sukibimo stiprumą per kelias minutes iki valandos, palengvinant tolesnį apdorojimą.
III. Kompozitinės įrangos, kurioje nėra tirpiklių, charakteristikos
Tirpiklių pagrindu pagaminta ir be tirpiklių kompozitinė įranga skiriasi keliais aspektais. Viena vertus, betirpių kompozitų įrangos dengimo sistemos ir klijų tiekimo sistemos skiriasi. Kita vertus, kompozitinė įranga be tirpiklių neturi džiovinimo kelio, turi kompaktišką struktūrą, mažas energijos sąnaudas, mažą triukšmą ir mažą plotą.
Kompozitinės įrangos be tirpiklių struktūra ir schema: Palyginti su tirpiklių pagrindu pagaminta kompozitine įranga, be tirpiklių kompozitinė įranga turi šiuos privalumus: (1) Nėra džiovinimo kelio, mažos energijos sąnaudos. Tirpiklių pagrindu pagamintų kompozicinių mašinų džiovinimo tako galia paprastai yra 150–250 kW, o vidutinis metinis energijos suvartojimas yra 500–700 RMB. Net ir džiovinant garais, energijos sąnaudos nėra nereikšmingos. Bendras betirpių mašinų energijos suvartojimas yra mažesnis, be džiovinimo kelio. Remiantis „Nordmeccanica“ Italijoje pateikta informacija, betipiklių mašinų energijos sąnaudos yra beveik dvidešimtoji mašinų, kurių sudėtyje yra tirpiklių, energijos suvartojimo. (2) Greitas laminavimo greitis. Laminavimas be tirpiklių nereikalauja džiovinimo, pašalinant likutinio tirpiklio apribojimus, todėl gamybos efektyvumas yra aukštas, vidutinis laminavimo greitis 250 m/min. Jis gali pasiekti ne daugiau kaip 600 m/min, o viena laminavimo mašina gali patenkinti dviejų spausdinimo mašinų gamybą. (3) Aukštas automatizavimo laipsnis. Laminavimo mašinose be tirpiklių naudojama speciali įranga, skirta automatiniam klijų padavimui, automatiniam komponentų A ir B santykio valdymui ir automatiniam temperatūros valdymui. Dangos kiekius galima reguliuoti internetu, o įranga yra kompaktiška, taupanti darbo jėgą. Liofol laboratorijos turi pramoninio masto laminavimo mašinas be tirpiklių, skirtų medžiagų ir betirpių klijų sistemų bandymams realiame pasaulyje, kuriant optimalias formules ir pritaikytus sprendimus įvairioms taikymo sritims.
IV. Pagrindiniai kompozitinio proceso be tirpiklių taškai
Šiuo metu laminavimui be tirpiklių dažniausiai naudojami substratai: BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, aliuminio folija ir kt. Apskritai, standžios ir gerai dengiančios medžiagos (PET, BOPP, OPA, VMPET, ir tt) dedamos į pagrindinę išvyniojimo padėtį, o tamprios medžiagos (PE, CPP, VMCPP ir kt.) dedamos į antrinę išvyniojimo padėtį. Tačiau tai nėra fiksuota ir gali būti lanksčiai pasirenkama atsižvelgiant į faktines gamybos sąlygas. Pavyzdžiui, kai spausdinimo plėvelė laminuojama aliuminiu dengtomis medžiagomis, siekiant užtikrinti laminavimo kokybę ir gamybos efektyvumą, aliuminiu dengtos medžiagos gali būti dedamos į pagrindinę išvyniojimo padėtį.
Klijai be tirpiklių daugiausia apima vienkomponenčius drėgmei kietėjančius klijus, dviejų komponentų šaltai dengiamus klijus be tirpiklių, dviejų komponentų atvirkštinio karščio dengimo klijus be tirpiklių ir UV spinduliuose kietėjančius klijus. Renkantis klijus reikia atsižvelgti į keletą veiksnių, pavyzdžiui, pakuotės turinio tipą ir naudojamos plėvelės medžiagą. Jei spausdinimo rašalas liečiasi su klijais, taip pat reikia atsižvelgti į jų suderinamumą. Be to, tokie veiksniai kaip atlupimo stiprumo reikalavimai ir karščio sandarinimo sąlygos turi didelę įtaką klijų pasirinkimui.
Taip pat būtina atsižvelgti į du klausimus: pirma, MDI tipo izocianato junginiai palaipsniui migruos per vidinę plėvelę ir reaguos su drėgme, sudarydami polikarbamido karščio sandarinimo sluoksnį, o tai paveiks pakavimo maišelių termo sandarinimo kokybę. Ši problema dažniau kyla naudojant dviejų komponentų klijus, ypač jei polietileno plėvelės kokybė yra prasta arba klijai parinkti netinkamai. Antra, kai naudojamos plėvelės, kuriose yra daug slydimo medžiagų, slydimo medžiagų migracija į lipnų sluoksnį gali sukelti problemų, tokių kaip silpnas atsiplėšimo stiprumas, blogas sandarinimas karščiu ir padidėjęs trinties koeficientas, o tai turi įtakos pakuočių gamybos linijos veikimui. Todėl laminuojant tokias plėveles būtina pasirinkti tinkamus klijus.
V. Klijų be tirpiklių perspektyvos ir perspektyvos
Po dešimtmečių kūrimo ir pritaikymo be tirpiklių ir be tirpiklių kompozicinės technologijos tapo subrendusios. Laminuotų plėvelių klijų naudojimas be tirpiklių gali sumažinti energijos sąnaudas, padidinti gamybos efektyvumą, pagerinti gaminių kokybę ir sumažinti bendras gamybos sąnaudas. Dėl to, kad nėra tirpiklių, laminatės be tirpiklių prisideda prie aplinkos apsaugos ir švarios gamybos, užtikrindamos, kad maisto ir vaistų pakuočių laminavimas būtų neužterštas.
Didėjant kompozicinių gaminių kokybei, suvokiant maisto saugą ir higieną bei stiprinant energijos taupymą ir aplinkos apsaugą, laminavimas be tirpiklių sulauks daugiau kompozitinių pakuočių pramonės profesionalų dėmesio. Sėkmingas esamos be tirpiklių kompozitinės įrangos eksploatavimas šalyje, veikiantis kaip demonstracinė priemonė, paspartins lanksčių pakuočių pramonės transformaciją iš tirpiklių į laminavimą be tirpiklių. Kadangi kino pramonės įmonės nori suprasti, tirti ir naudoti laminavimą be tirpiklių, kartu skatinant energijos taupymo ir išmetamų teršalų mažinimo politiką maisto ir farmacijos pramonėje, tikimasi, kad laminavimas be tirpiklių sparčiai vystysis. , tampa pagrindiniu laminavimo metodu kino pramonėje Kinijoje.