無溶劑復(fù)合的優(yōu)勢及最新研究進(jìn)展

趙有中

摘要：主要介紹了無溶劑復(fù)合工藝給膠粘劑生產(chǎn)廠家、復(fù)合軟包裝企業(yè)、終端用戶在環(huán)保、衛(wèi)生、安全、成本等方面帶來的優(yōu)勢及其產(chǎn)生的巨大的社會(huì)效益；同時(shí)還介紹無溶劑工藝所必需的無溶劑膠粘劑、無溶劑復(fù)合設(shè)備的最新研究進(jìn)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展情況。

關(guān)鍵詞：無溶劑復(fù)合；軟包裝；無溶劑膠粘劑；聚氨酯膠粘劑

自2009年無溶劑復(fù)合工藝逐漸被國內(nèi)軟包裝企業(yè)接受并成功應(yīng)用以來，無溶劑復(fù)合生產(chǎn)線每年都以成倍的速度增長，截至目前，國內(nèi)無溶劑復(fù)合生產(chǎn)線已超過300條，并且還在以每年100～200條甚至更快的速度增長。無溶劑復(fù)合之所以近幾年能在國內(nèi)迅速發(fā)展，主要是因?yàn)槠渌赜械沫h(huán)保、衛(wèi)生、安全、節(jié)能、高效及可明顯降低成本的優(yōu)勢在國內(nèi)軟包裝行業(yè)得到了充分的體現(xiàn)。無溶劑復(fù)合的優(yōu)勢不僅僅體現(xiàn)在軟包裝用戶方面，對膠粘劑生產(chǎn)廠家、終端用戶（食品廠、藥品廠）也具有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)具有巨大的社會(huì)效益。

無溶劑復(fù)合應(yīng)用最為廣泛的仍然是普通水煮包裝，但市場上常見的通用型無溶劑膠粘劑仍不能完全解決普通材料復(fù)合過程中存在的一些問題，針對這些問題本文將進(jìn)行詳細(xì)的探討。而對于蒸煮包裝材料復(fù)合方面的缺陷，最新研究也有了突破性的進(jìn)展。

1 無溶劑復(fù)合的優(yōu)勢[1]

1.1 無溶劑膠粘劑生產(chǎn)廠家

軟包裝復(fù)合目前仍以干式復(fù)合為主，其所用的膠粘劑仍然是溶劑型的，溶劑型復(fù)合膜用膠粘劑不僅會(huì)對環(huán)境造成污染、還會(huì)影響生產(chǎn)工人的身心健康，同時(shí)生產(chǎn)成本較高，不利于今后軟包裝行業(yè)市場的發(fā)展。

對于膠粘劑生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)無溶劑膠粘劑相對于溶劑型膠粘劑具有以下幾方面的優(yōu)勢：

①環(huán)保、健康

無溶劑聚氨酯復(fù)膜膠所用原料完全符合美國FDA§175.105條和我國的GB9685《食品容器、包裝材料用助劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定，不存在對人體有毒有害的助劑或添加物。生產(chǎn)過程中不使用任何溶劑、沒有三廢產(chǎn)生，屬于清潔化生產(chǎn)。由于生產(chǎn)過程中沒有有毒有害的物質(zhì)產(chǎn)生，以及不會(huì)產(chǎn)生刺激性的氣味，故整個(gè)生產(chǎn)過程中，不會(huì)影響生產(chǎn)工人的身心健康，同時(shí)也不會(huì)對生產(chǎn)車間及工廠周圍的環(huán)境造成污染。

②生產(chǎn)安全

由于其生產(chǎn)過程中不使用溶劑，故不存在火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)，不需要任何防爆措施。

③運(yùn)輸安全

產(chǎn)品本身不含有任何溶劑，屬于非危險(xiǎn)化學(xué)品，故運(yùn)輸過程中不需要專門的防護(hù)措施。

④國家政策導(dǎo)向

國家大力倡導(dǎo)環(huán)保、節(jié)能、低碳的生活，而軟包裝用無溶劑膠粘劑完全符合國家政策的引導(dǎo)。新國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10004—2008“包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合”出臺(tái)，并于2009年8月1日開始實(shí)施，規(guī)定溶劑殘留總量≤5 mg/m2，苯類溶劑不得檢出（原來規(guī)定溶劑殘留總量≤10 mg/m2），這一政策的實(shí)施，也是近年來無溶劑復(fù)合快速發(fā)展的一個(gè)主要原因。

1.2 軟包裝生產(chǎn)企業(yè)

使用無溶劑復(fù)合工藝相對于干式復(fù)合工藝對于軟包裝生產(chǎn)廠家來說具有諸多的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①環(huán)境保護(hù)適應(yīng)性好，生產(chǎn)過程中沒有溶劑排放，不會(huì)影響生產(chǎn)工人的身體健康，不會(huì)對周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，有利于清潔化生產(chǎn)；

②效益顯著，不存在廢氣排放的問題，不需要龐大復(fù)雜的加熱鼓風(fēng)、廢氣排風(fēng)裝置，設(shè)備簡單，能耗減少，維修費(fèi)用低廉，生產(chǎn)速度提高，線速度可達(dá)250～450 m/min，甚至更高；

③單位面積上膠量少，膠料耗用成本低（無溶劑復(fù)合單位面積的上膠量約為干法復(fù)合的2/5。曾有公司做過統(tǒng)計(jì)核算，就原材料消耗相比較，無溶劑復(fù)合工藝代替干法復(fù)合工藝后，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可降低成本20%～60%，對于規(guī)模生產(chǎn)所帶來的消耗增效是相當(dāng)可觀的）；

④安全性好，沒有火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)，不需要溶劑的防爆設(shè)施；

⑤產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，復(fù)合制品沒有殘留溶劑所帶來的衛(wèi)生、健康方面的問題，高溫薄膜不易變形，并消除了溶劑對印刷油墨的侵襲。

1.3 終端用戶

對于食品、藥品廠來說，使用無溶劑復(fù)合工藝生產(chǎn)的包裝材料除了不用擔(dān)心溶劑殘留會(huì)對包裝內(nèi)容物的安全性造成影響外，還可以大大節(jié)約包裝材料的使用成本，這對終端用戶來說也具有很大的誘惑。同時(shí)，隨著無溶劑復(fù)合工藝的成熟應(yīng)用，對于大部分結(jié)構(gòu)的包裝材料都能夠采用無溶劑復(fù)合工藝進(jìn)行生產(chǎn)，而不用擔(dān)心性能、外觀方面達(dá)不到要求。

1.4 社會(huì)效益

①減少溶劑排放采用無溶劑復(fù)合工藝，單位面積減少溶劑排放按2.0～5.0 g計(jì)算，無溶劑復(fù)合機(jī)每條線每個(gè)班次生產(chǎn)10萬m（按寬幅1 m計(jì)算），節(jié)省溶劑排放200～500 kg，每年（按250 d計(jì)算）減少溶劑排放50～125 t；目前200條生產(chǎn)線計(jì)算，每年節(jié)省溶劑排放10 000～25 000 t，假如無溶劑生產(chǎn)線占軟包裝復(fù)合總生產(chǎn)線的50%～80%（幾千條生產(chǎn)線）那么每年減少溶劑排放至少幾十萬t。

②節(jié)省電費(fèi)每臺(tái)干復(fù)機(jī)烘道功率按50 kW、無溶劑機(jī)速按干復(fù)機(jī)的2倍計(jì)算；每年每條無溶劑設(shè)備烘道節(jié)能：50×12×250×2= 300 000度，目前無溶劑生產(chǎn)線按200條計(jì)算，每年節(jié)省電能上千萬度。

注：很多軟包裝生產(chǎn)企業(yè)24 h生產(chǎn)（2個(gè)班次），每個(gè)班次的生產(chǎn)量超過10萬m，年工作日也超過250 d；實(shí)際算來節(jié)省的溶劑排放量和電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。

③廣大消費(fèi)者的生活必需品更加安全

近幾年，食品安全問題頻發(fā)，除了食品本身的衛(wèi)生、安全之外；包裝材料的安全性也顯得尤為重要，日常生活中接觸到的食品、藥品包裝材料大部分來自于軟包裝材料的復(fù)合產(chǎn)品；而如果這些軟包裝材料采用無溶劑復(fù)合工藝生產(chǎn)，則可以完全排除復(fù)合過程的溶劑殘留對包裝內(nèi)容物的污染，使軟包裝內(nèi)的食品、藥品更加安全；廣大消費(fèi)者不用擔(dān)心溶劑殘留超標(biāo)而造成的食品安全問題發(fā)生。

2 無溶劑復(fù)合的最新研究進(jìn)展

2.1 無溶劑復(fù)合用膠粘劑的最新研究進(jìn)展

近2年，軟包裝用無溶劑聚氨酯膠粘劑的生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍般發(fā)展起來，但產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性參差不齊，很多企業(yè)的研發(fā)能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力也存在明顯的不足，很多軟包裝用無溶劑膠粘劑供應(yīng)商只能提供一兩個(gè)產(chǎn)品牌號(hào)，而當(dāng)軟包裝用戶出現(xiàn)工藝或技術(shù)問題時(shí)不能提供系統(tǒng)的解決方案，給用戶造成了不必要的損失。而康達(dá)新材作為國內(nèi)最早批量生產(chǎn)、銷售無溶劑復(fù)膜膠的膠粘劑研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)，不僅能夠提供系列的產(chǎn)品，而且針對目前市場上無溶劑復(fù)合存在的問題能夠給出相應(yīng)的解決方案。目前形成了“1”系通用型產(chǎn)品系列很好的解決PE膜爽滑性、鍍鋁轉(zhuǎn)移、與油墨互溶等問題；“5”系產(chǎn)品攻克了更高溫度（128 ℃、甚至135 ℃）蒸煮的難題、與油墨具有更好的匹配性，同時(shí)在成本上也有一定的優(yōu)勢；“9”系產(chǎn)品解決了紙/塑復(fù)合的難題（包括單片紙張的復(fù)合）。

2.1.1 普通型產(chǎn)品存在的問題及最新研究進(jìn)展

目前，軟包裝用無溶劑膠粘劑普通型產(chǎn)品存在問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①對PE膜爽滑性影響大（特別是熟化溫度較高時(shí)）；

②復(fù)合鍍鋁材料（尤其是VMPET）時(shí)，容易發(fā)生鍍鋁轉(zhuǎn)移，造成剝離強(qiáng)度不夠；

③與部分油墨存在溶解現(xiàn)象，造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

針對目前市場通用型無溶劑復(fù)膜膠存在的問題，康達(dá)新材最近開發(fā)的“1”系產(chǎn)品能夠大大改善PE膜爽滑性和鍍鋁轉(zhuǎn)移的問題，同時(shí)與油墨的匹配性也有了很大的改進(jìn)。

2.1.2 蒸煮型產(chǎn)品存在的問題及最新研究進(jìn)展

無溶劑復(fù)合應(yīng)用于蒸煮包裝主要有以下幾方面需要改進(jìn)和提高：

①與部分油墨相容性差，造成耐蒸煮性能下降；

②一般只能耐121 ℃蒸煮；

③成本較高、價(jià)格相對昂貴。

康達(dá)新材的“5”系產(chǎn)品改變了以前通過加入耐高溫的聚酯樹脂來提高耐蒸煮性能的思路，引進(jìn)新的耐高溫基團(tuán)。從圖1可以看出，最新體系的無溶劑蒸煮膠不僅成本上較原來的蒸煮型產(chǎn)品有很大優(yōu)勢，同時(shí)大大改善了無溶劑膠粘劑與蒸煮性能及與油墨的匹配性問題。

2.1.3 單組分無溶劑復(fù)合用膠粘劑最新研究進(jìn)展

單組分無溶劑復(fù)合用膠粘劑主要用于紙塑材料的復(fù)合，比如方便面碗蓋、鹽袋子、禮品包裝、瓜子包裝等卷材的復(fù)合以及單片紙張的復(fù)合。單組分無溶劑膠粘劑亟待解決的問題是高溫下黏度與最終強(qiáng)度的矛盾，初始黏度高雖然能夠解決因?yàn)榧埼z造成剝離強(qiáng)度下降的問題，但是卻暴露出不易操作，容易“飛膠”的問題產(chǎn)生；同時(shí)單組分無溶劑復(fù)膜膠也存在與油墨匹配性的問題。

單組分無溶劑復(fù)膜膠除了成功應(yīng)用于軟包裝常用的卷材復(fù)合外，目前在單片紙張復(fù)合、織物復(fù)合、家具等行業(yè)都有了突破性進(jìn)展。

2.1.4 其他產(chǎn)品的最新研究進(jìn)展

無溶劑復(fù)合用膠粘劑正在積極研究開發(fā)的產(chǎn)品包括具備抗酸、堿、辣、咸、油等功能，以及具備抗苯、甲苯、二甲苯、酯、烴、酒、表面活性劑、含量小于20%的DMF有機(jī)溶劑混合液、農(nóng)藥等腐蝕的功能型無溶劑膠粘劑；以及紫外光固化型無溶劑膠粘劑，紫外光固化型無溶劑復(fù)膜膠除具有固化速度快、產(chǎn)品透明、粘接強(qiáng)度高、成品膠柔軟性好等特點(diǎn)以外，還具有無溶劑、無毒、無腐蝕性、節(jié)能、環(huán)保性好的特點(diǎn)；紫外光固化膠可用于快速生產(chǎn)復(fù)膜的塑料/塑料、塑料/紙、塑料/金屬膜等產(chǎn)品中。

2.2 無溶劑復(fù)合設(shè)備的最新研究進(jìn)展

2.3 軟包裝用戶使用無溶劑復(fù)合工藝的進(jìn)展

使用無溶劑復(fù)合的軟包裝用戶從2006年以前大部分生產(chǎn)線處于停頓或半停頓的的狀態(tài)；發(fā)展到2006～2009年少部分客戶嘗試使用無溶劑復(fù)合工藝；再到2009年～2011年部分客戶成功應(yīng)用無溶劑復(fù)合工藝，無論從環(huán)保、衛(wèi)生、安全、性能等方面，還是從降低成本方面都表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢；2011年以后這些成功應(yīng)用無溶劑復(fù)合工藝的軟包裝企業(yè)起到了很好的示范、帶頭作用，帶動(dòng)了整個(gè)無溶劑復(fù)合工藝在軟包裝行業(yè)的迅速發(fā)展。近年來，電子、裝飾行業(yè)等領(lǐng)域也在嘗試應(yīng)用無溶劑復(fù)合工藝，可以說無溶劑復(fù)合在軟包裝行業(yè)及其他相關(guān)領(lǐng)域都進(jìn)入到了一個(gè)快速發(fā)展的階段。

參考文獻(xiàn)

[1]陳昌杰.塑料薄膜的印刷與復(fù)合[J].第3版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.