當今軟包裝行業發展已有二十多個年頭了,加上國家及民眾對環保意識的加強,對食品衛生的重視強度不斷提高,軟包裝從最初的有苯化到現在的無苯化,進行了質的革命與飛躍。目前,有些軟包裝企業已在水性環保材料的使用上,有了新的收獲,從有苯油墨——無苯油墨——水性油墨,傳統型溶劑型膠——醇溶性膠——脂溶性膠——水性復合膠——無溶劑復合膠,由此翻開了從無苯到水性環保材料的進程。
軟包裝目前已形成了以脂溶膠、無溶劑膠、水性膠為主體的產品復合膠市場。筆者所接觸的企業或現在工作的企業,大多數在環保意識上非常強烈并將環保的材料運用到自身的企業當中,得到了軟包裝客戶及市場的一致好評。
一、水性復合膠水的優勢
水性膠黏劑由于可以在現有的干式復合機上直接使用,因此受到國內軟包裝廠家的歡迎,目前在國外已經取得了大跨步的發展。水性復合膠主要是以丙烯酸類聚合物為主體,具有以下優點:
1、復合強度高。水性膠黏劑的分子量大,是聚氨酯膠黏劑的幾十倍,它的黏結力主要是靠范德華力,屬于物理吸附,所以很小的上膠量就可以達到相當高的復合強度。與傳統的溶劑型膠水相比,水性膠水的上膠量遠遠小于溶劑型的膠水,如復合BOPP1.9U/vmpet1.2u 的輕包裝產品,所選用的網線輥一般為150線,上膠量在2.5g/m2,但水性膠水的話只需要用1.8 g/m2上膠量就可以滿足產品要求,用的網線輥比溶劑型膠水要高,多為200線,待完全交聯干燥,剝離強度也能達到2N,符合產品的復合強度要求。
2、經水膠復合后的產品相對溶劑膠水比較柔軟、更適合鍍鋁膜的復合。單組分水性膠黏劑比雙組分聚氨酯膠黏劑柔軟,當它們完全固化后,聚氨酯膠黏劑非常剛硬,而水性膠黏劑則非常柔軟。所以水性膠黏劑的柔軟特性和彈性更適合鍍鋁膜的復合,不容易導致鍍鋁膜轉移。
3、不需要進行熟化,下機后就可以分切。這個在現實的生產當中,要達到不需要熟化的質量表觀,主要和企業的設備能力有關。目前國產的設備,用水性膠水大多數下機時會有不同程度的白點。這個同設備的干燥能力、運行速度有關。所以大多數企業如果用水膠的話,下機時白點較密集的時候,要熟化3~4小時,溫度40~45℃即可,可以有效地保證復合膜的表觀效果。現在市場上所用的水性膠,復合鍍鋁結構的產品多是單組份體系的,沒有固化劑的加入,水膠完全是靠其本身極高的剪切力,加上優良的膠水流平性,隨著時間及溫度的變化而不斷提高其復合強度。剛下機的產品復合初粘力比較低,放置4~5小時之后,其強度有明顯的上升變化。這些優良的產品性能優勢可以讓后序的分切、制袋環節不出現鍍鋁膜分層、隧道等質量問題。
4、膠層薄,透明度好。水性膠水的初始粘度在42%左右,打開膠桶直接可以使用,操作簡單。因膠水的粘度偏高,上膠時的濃度比溶劑型的膠水要高很多,所以需要復合設備的極力配合,如烘箱的長度及風力、溫度的參數等,要符合水性膠水的復合要求。因為是水性膠水,主要干燥的對象是水,當水性膠中的水完全干燥后,其膜卷的透明度非常高。
5、環保,對操作工人身體無害。操作簡單方便。水性膠黏劑干燥后沒有溶劑殘余,傳統型溶劑型膠黏劑出現殘留溶劑超標時會有異味,所用的溶劑對人身體刺激比較大,尤其是在夏天,溶劑的揮發,造成車間環境污染及成本上的增加。所以使用水性膠黏劑生產安全,對操作人員的健康也沒有損害。
6、綜合考慮水性膠黏劑的各項優勢性能,水性膠黏劑不僅具備成本優勢,還能給企業帶來更多附加收益。因為水性膠水下機后可以不用熟化,即可做分切、制袋用,可以有效降低熟化能源的支出,可以有效提高產品的交貨期,極大地縮短了產品的交貨周期??梢杂行Ы档湾冧X膜轉移問題,下機的初粘度效果顯著,可以有效減少復合操作因工藝難度造成的復合損失。綜合以上因素,相對溶劑型膠黏劑,水性膠黏劑能節約20%的使用成本。
二、水性膠水的復合強度與傳統型膠水的差異。
1、傳統型的復合膠水是以主劑與固化劑相互交聯產生化學反應,通過熟化溫度加快其固化后,將膜層之間穩定地嵌合在一起,組成復合強度。水膠主要是經復合后,以分子的整齊排列方式干燥成膜,沒有實際上的固化反應。
2、軟包裝廠一般關注的復合強度主要體現于產品的剝離強度,其實還有另一個強度被大家所忽略:剪切強度。

剪切強度示意圖
下機的初黏強度直接體現為剪切強度,而且后處理的各項工藝對包裝強度的要求很多情況下也是體現為剪切強度足夠高,而水性膠黏劑在這一參數指標上有著絕對優勢。但包裝廠家恰恰忽視了這一參數的重要性。
三、使用水性膠黏劑的注意事項
我們使用水性膠黏劑的主要目的是為了減少鍍鋁膜的轉移、縮短供貨周期。通過長時間的使用,我們總結出了一些經驗供大家參考:與溶劑型膠黏劑相比,水性膠黏劑的操作雖然比較簡單,但也要注意控制一些環節。
1、由于水性膠黏劑的上膠量很小,上膠輥就要選擇網線密而淺的激光雕刻輥,通常是200線/35U,激光輥的網眼形狀開口比較大,這樣可保證水性膠黏劑能更好地轉移到薄膜上。
2、使用水性膠黏劑前一定要把水性膠黏劑在桶中緩慢攪拌5~10min,保證水性膠黏劑中的多種助劑混合均勻。最好用專用的水膠循環泵。
3、在上膠前要檢測薄膜的表面張力,檢測工具最好用達因液,而不是達因筆,薄膜的表面張力至少要超過3.8×10-2N/m,對油墨的表面也要檢測。(油墨的表面張力不能大于膠水的表面張力。我們在復合透明油墨時,就遇到此問題。)
4、盡可能使用反向轉動的勻膠輥。反向展平輥對表觀的影響很大,通過調節速度,可以使表觀達到最佳效果。
5、烘箱溫度設置為80℃、85℃或95℃(溫度到設定溫度后才可開機)。因為風量對于水性膠黏劑的干燥很重要,所以烘箱的進風和排風要放到最大。復合熱鼓溫度設置為75~85℃,復合熱鼓壓力盡量設到最大。(注:對于溫度的設定,在考慮薄膜和工藝的承受能力情況下要盡量按以上的條件操作。)
6、上膠槽和水性膠黏劑桶之間必須使用空氣隔膜泵,使用前將泵清理干凈,不可與溶劑混和。最好用過濾網。
7、為了防止堵版,在停機時必須將刮刀松開,并使上膠輥浸潤在水性膠黏劑中保持轉動。
8、為了防止機速過高會產生氣泡,可以放一根勻墨棒在膠槽中。
9、使用結束后,先用水擦去上膠輥上的水性膠黏劑,再用乙酯做徹底清洗。如果產生堵版,就需要用丁酮清洗。
10、水性膠黏劑的儲存溫度不能低于5℃,也不能在太陽下暴曬,不能被臟物和溶劑等污染。余下的膠水盡可能在24h內用完,要注意密封好。
11、表觀如果出現劃痕現象,一般有兩點原因:一是刮刀不干凈,造成的刮綹現象,這時要清理刮刀;二是堵版,這時要及時清理版輥。
由于水性膠黏劑是通過成膜原理將兩層薄膜黏合在一起,因此它的復合效果非常穩定,生產出來的產品馬上可以分切。如果因為工藝或基材的原因導致了復合質量不好,也可以在下機第一時間內看出來,不會在大批量生產后才發現問題。
四、水性膠的發展:更多功能性水性膠黏劑將面世
現在市場上多數企業使用的,是單組分水性膠黏劑,主要針對輕包裝的鍍鋁結構,為了擴大水性膠黏劑的使用范圍,一些技術領先的跨國公司近幾年著重開發了雙組分水性膠黏劑,即通過一定的交聯,讓膠的耐熱和耐化學性能都大幅度增加,大大提高了復合的剝離強度和熱封強度。如美國羅門哈斯現用的范圍較廣的L-80D、L-260A、L-95D(可以用來復合透明結構類的膠水)。近年在國內有很多優秀的膠水企業,利用外資或用自身的技術科研實力,也生產出了一些品質優良的水性膠水。