目前普遍的觀點認(rèn)為溶劑對環(huán)境是有害的、危險的,各國政府已經(jīng)或正在制訂法規(guī)限制其使用,特別是對VOC(有機揮發(fā)物)含量、HAP(有害大氣污染物)排放進行嚴(yán)格規(guī)定。與此同時,溶劑型粘合劑的替代產(chǎn)品也不斷被開發(fā)出來,另一方面人們?nèi)悦媾R著"替代"的難度和阻力。
國內(nèi)食品包裝復(fù)合膜行業(yè)中使用的膠粘劑絕大部分是溶劑型,因此存在著大量溶劑對環(huán)境的污染和安全問題,并且耗用大量能源。據(jù)估算僅食品包裝行業(yè)每年排放到大氣中的有機溶劑就超過40萬噸。溶劑型粘合劑在生產(chǎn)過程中排放的溶劑不僅會污染空氣,而且會直接危害操作工人的健康,最終仍會有小部分溶劑無法排除,殘留在食品包裝中危害消費者的健康。這比食品本身的安全隱患更可怕。
歐美已立法限制溶劑型膠粘劑的使用量。美國環(huán)保局規(guī)定:每加侖膠粘劑在涂布作業(yè)中,不得散發(fā)2.9磅以上的溶劑。而在國內(nèi)涂布業(yè)中使用的溶劑型膠粘劑固含量一般在25%,溶劑揮發(fā)量為每加侖6磅左右。在歐洲和美國超過50%的食品軟包裝企業(yè)使用水性粘合劑或無溶劑型粘合劑。預(yù)計未來幾年,在歐美市場,水性粘合劑或無溶劑型粘合劑將最終取代溶劑型粘合劑。
溶劑型粘合劑的替代品,目前主要有3大系統(tǒng)產(chǎn)品。
一是水性粘合劑。主要有單組分和雙組分兩大產(chǎn)品系列。單組分系列的特點是上膠時不需要配比,直接使用,操作工藝簡單、成本低、生產(chǎn)效率高;優(yōu)勢在薄膜和鍍鋁膜的復(fù)合性能方面更為突出,不會像如聚氨酯膠那樣造成鍍鋁膜的轉(zhuǎn)移。由于受剝離強度的限制,單組分水性粘合劑主要應(yīng)用在膨化食品、餅干、糖果、調(diào)味品以及藥品等輕質(zhì)包裝領(lǐng)域。而雙組分的水性粘合劑則突破了剝離強度、耐熱和耐化學(xué)性能等技術(shù)難題,可以用于包括蒸煮食品和液體食品等包裝。
二是醇溶型粘合劑。在塑料軟包裝領(lǐng)域,目前開發(fā)出的非有機溶劑型粘合劑(包括無溶劑型和水性聚氨酯粘合劑等)還未完全達到溶劑型粘合劑的水平,因而溶劑型聚氯酯粘合劑仍將在較長時間內(nèi)存在。醇溶性聚氨酯粘合劑由于其符合綠色環(huán)保要求,同時又具有雙組分、溶劑型聚氨酯粘合劑的所有優(yōu)點,將很快占領(lǐng)較大的市場份額。
三是無溶劑粘合劑。無溶劑粘合劑基本上也是由雙組分的聚氨酯粘合劑構(gòu)成,其主劑和固化劑在室溫下的粘度較高,但仍具有流動性,是半固態(tài)物質(zhì)。當(dāng)要進行復(fù)合時,主劑和固化劑按比例混合,放到具有加熱保溫功能的粘合劑盤里去,通過加熱使粘度降低到適宜的程度,然后通過具有加熱保溫功能的網(wǎng)紋輥涂到基材上去。涂布后不必再經(jīng)加熱干燥就可以直接跟另一種基材進行復(fù)合。
國外無溶劑膠粘劑從技術(shù)水平來看,由開始的第一代產(chǎn)品已發(fā)展到目前的第三代產(chǎn)品。
目前第三代無溶劑膠粘劑復(fù)合制品的質(zhì)量,完全可以達到溶劑型膠粘劑復(fù)合制品的質(zhì)量。第三代產(chǎn)品的主要特征有:主劑采用端異氰酸根預(yù)聚體,這樣使得膠粘劑游離異氰酸根含量降低,進一步減小了對環(huán)境的污染,同時改變了熱封強度差的問題。二是降低了膠粘劑的粘度,改善了膠粘劑對膜的潤濕性,提高了膠粘劑在膜表面的涂布分散性能。因此既提高無溶劑膠粘劑復(fù)合制品的質(zhì)量,也可提高機速,增加生產(chǎn)效率。
國內(nèi)復(fù)膜行業(yè)使用無溶劑膠粘劑的復(fù)合工藝較晚,因此對與之配套的無溶劑膠粘劑的開發(fā)也較為落后。目前國內(nèi)已經(jīng)有近30條無溶劑復(fù)合設(shè)備,多用于一些出口食品的包裝,以適應(yīng)國外嚴(yán)格的殘留溶劑規(guī)定要求,而國內(nèi)復(fù)膜廠家目前使用的無溶劑膠粘劑均為進口,價格一般每噸在4萬元左右。
我國溶劑型粘合劑替代還存在一些障礙。如熱熔膠、無溶劑型產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過程中需要更多量的熱能,水性產(chǎn)品在生產(chǎn)和使用過程上也需要大量的熱能;同時這種轉(zhuǎn)移還意味著先前的工藝及設(shè)備的放棄和新的工藝設(shè)備的要求,這又形成大量的資源浪費。尤其是無溶劑型粘合劑需要專用的無溶劑復(fù)合機設(shè)備投資大,大范圍推廣還需要一個較長的時間。由于成本原因,目前我國無溶劑雙組份聚氨酯粘合劑還遠遠沒有普及,大量使用的還是溶劑型粘合劑,其原因主要是由于一方面無溶劑復(fù)合設(shè)備昂貴,而且對操作工人的要求較高;另一方面無溶劑產(chǎn)品復(fù)合時比較容易出現(xiàn)復(fù)合質(zhì)量問題、這些因素制約著它在我國的推廣使用。但從長遠的角度來看,隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格和經(jīng)濟的不斷發(fā)展,無溶劑和醇溶型產(chǎn)品的比重必將不斷上升。
水性粘合劑的涂布性能較差,對復(fù)合基材的潤濕性不佳(因為水的表面張力為72mN/m,而基材的表面張力大多數(shù)只有38mN/m左右),導(dǎo)致附著力不高。另外水的熱容量大,這不但限制了生產(chǎn)速度,還提高了生產(chǎn)的成本,同時水蒸汽對設(shè)備還造成一定的腐蝕。這些因素在一定程度上限制了水性粘合劑的廣泛使用。國內(nèi)目前絕大多數(shù)食品軟包裝普遍使用溶劑型粘合劑,溶劑型粘合劑依然是市場上的主流產(chǎn)品。
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