Tình trạng phát triển và tương lai của chất kết dính không dung môi cho bao bì linh hoạt
I. Chất kết dính không dung môi
HanGao đã thành lập các phòng thí nghiệm Liofol chuyên dụng tại các thị trường lớn trên toàn cầu để đảm bảo và nâng cao hiệu suất sản phẩm, liên tục cải tiến công nghệ composite và lớp phủ. Những đột phá công nghệ quan trọng về polyurethane phản ứng trong phòng thí nghiệm Liofol đã dẫn đến sự phát triển của chất kết dính không dung môi.
Keo không dung môi thực sự là loại keo thân thiện với môi trường với những đặc tính vượt trội: (1) Không sử dụng dung môi. Chất kết dính không chứa dung môi, với hàm lượng thành phần hiệu quả là 100%, được sử dụng bằng nhiều hệ thống phủ khác nhau không có dung môi. Do đó, toàn bộ quá trình tổng hợp không có sự bay hơi dung môi, không có dư lượng dung môi trong sản phẩm composite, đáp ứng yêu cầu an toàn thực phẩm, không phát thải và tuân thủ các tiêu chuẩn giảm phát thải và bảo vệ môi trường. (2) Không được phân loại là hàng nguy hiểm dễ cháy, nổ. Chúng an toàn, không có nguy cơ cháy nổ, loại bỏ sự cần thiết phải có biện pháp phòng chống cháy nổ đối với dung môi. Chất kết dính không chứa dung môi không phải là hàng hóa nguy hiểm dễ cháy hoặc nổ và chúng không yêu cầu cân nhắc về khả năng gây nổ trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Ngoài ra, chất kết dính không dung môi có hàm lượng chất rắn 100%, cần ít không gian lưu trữ hơn so với chất kết dính gốc dung môi, phải tính đến khả năng dễ cháy, nổ do hàm lượng dung môi. (3) Lượng lớp phủ thấp hơn Do đặc tính dòng chảy lạnh tốt hơn của chất kết dính không dung môi, lượng lớp phủ thường nằm trong khoảng từ 0,8 đến 2,5 g/m2. Đối với các vật liệu đặc biệt như giấy, lượng phủ có thể đạt tới 4 g/m2. Ngược lại, chất kết dính gốc dung môi thường có lượng lớp phủ từ 2,0 đến 4,5 g/m2. Điều này làm nổi bật lợi thế về chi phí của chất kết dính không dung môi. (4) Trọng lượng phân tử tương đối thấp Chất kết dính không dung môi có trọng lượng phân tử thấp hơn nhiều so với chất kết dính gốc dung môi cùng mức. Điều này cho phép chất kết dính thẩm thấu, khuếch tán và xuyên qua bề mặt nền mà không cần sử dụng dung môi ở nhiệt độ thích hợp nhất định.
II. Các loại và lịch sử phát triển của chất kết dính Polyurethane không dung môi
Công nghệ, thiết bị và chất kết dính composite không dung môi được phát triển vào những năm 1970, phát triển từ thế hệ thứ nhất đến thế hệ thứ ba.
Chất kết dính không dung môi thế hệ đầu tiên là chất kết dính xử lý độ ẩm một thành phần. Cấu trúc hóa học của chất kết dính không chứa dung môi polyurethane xử lý độ ẩm một thành phần chứa các nhóm cuối isocyanate chuỗi ngắn của polyester hoặc polyether. Nhóm isocyanate (-NCO) phản ứng với độ ẩm trong môi trường, giải phóng CO2 để đóng rắn.
Để khắc phục nhược điểm của chất kết dính một thành phần, chất kết dính polyurethane hai thành phần không dung môi đã được phát triển. Tùy thuộc vào độ bám dính ban đầu và khả năng chống hơi nước, chất kết dính không dung môi polyurethane hai thành phần có thể được phân loại thành thế hệ thứ hai và thứ ba.
Chất kết dính không dung môi thế hệ thứ hai lần đầu tiên được áp dụng cho vật liệu đóng gói composite vào đầu những năm 1980.
Chất kết dính không dung môi thế hệ thứ ba đã khắc phục được những nhược điểm của thế hệ thứ hai. Nó có độ bám dính ban đầu cao, độ nhớt thấp, nhiệt độ hoạt động thấp và không có hạn chế về chất nền composite. Nó giải quyết các vấn đề về độ bám dính của chất kết dính thế hệ thứ hai với khả năng hàn nhiệt bằng EVA và Nylon. Các vấn đề như nếp nhăn hoặc dễ bong tróc của màng có độ rào cản cao đã được giải quyết. Nó phù hợp cho việc tổng hợp các màng và lá nhựa khác nhau, làm giảm hàm lượng diisocyanate tự do. Hiệu suất của màng composite là tuyệt vời, độ bền bám dính và khả năng chịu nhiệt của chất kết dính cũng được cải thiện. Các sản phẩm màng composite nhôm-nhựa có thể có hiệu suất chịu được khi nấu ở nhiệt độ cao.
Các đặc điểm chính của các sản phẩm thế hệ thứ ba như sau: (1) Áp dụng hệ thống phản xúc tác. (2) Giảm độ nhớt của chất kết dính, cải thiện đặc tính làm ướt của chất kết dính trên bề mặt màng và tăng cường hiệu suất phân tán lớp phủ. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng của sản phẩm composite kết dính không dung môi mà còn tăng tốc độ và hiệu quả sản xuất.
Sự phát triển chất kết dính polyurethane không dung môi đã có lịch sử gần 30 năm. Các sản phẩm của hãng đã dần trưởng thành và trong bối cảnh nền kinh tế xanh và ít carbon, chất kết dính không dung môi được ưa chuộng ở Đức, Hoa Kỳ, Nhật Bản và trên toàn thế giới. Ở các nước phát triển như Châu Âu và Hoa Kỳ, việc sử dụng chất kết dính polyurethane không dung môi đã tăng từ 10% cách đây 20 năm lên hơn một nửa hiện nay. Kể từ khi giới thiệu máy composite khô không dung môi đầu tiên tại Nhật Bản vào năm 1977, trong vòng chưa đầy 20 năm, nước này đã phát triển để có gần 100 thiết bị composite không dung môi.
Hai thành phần đề cập đến việc sử dụng các chất chuẩn bị được kết thúc bằng các nhóm isocyanate làm thành phần A và các chất chuẩn bị có chứa các nhóm hydroxyl được kết thúc bằng các nhóm hydroxyl làm thành phần B. Chúng trải qua các phản ứng hình thành urethane, tạo ra urethane methacrylate, có thể được coi là bước đầu tiên của phản ứng. Các nhóm isocyanate có trọng lượng phân tử cao quá mức trên chuỗi phản ứng với độ ẩm để tạo ra urê, có thể được coi là bước thứ hai của phản ứng. Toàn bộ phản ứng trùng hợp kết dính rất phức tạp, thường được coi là hai phản ứng nêu trên. Điều này có thể giúp đỡ và hướng dẫn việc sản xuất composite. Cơ chế phản ứng như sau:
Cơ chế phản ứng không dung môi hai thành phần Là công ty tiên phong trên thị trường chất kết dính polyurethane không dung môi, HanGao không chỉ vượt trội về các sản phẩm chất kết dính phổ thông không dung môi thế hệ thứ ba hiện nay, đáp ứng và vượt qua yêu cầu thị trường về tốc độ cao, tiết kiệm chi phí, chi phí thấp. tiêu thụ năng lượng và không phát thải; mà còn liên tục đổi mới, phát triển các loại keo thông minh không chứa dung môi lưu hóa nhanh, tuân thủ các quy định an toàn thực phẩm quốc tế như FDA, các loại keo kết hợp không dung môi với tốc độ chạy lên tới 500 mét mỗi phút và các loại keo đơn giản không dung môi cho chi phí thấp. độ nhớt ứng dụng nhiệt độ phòng. Những cải tiến này cung cấp giải pháp cho thị trường chất kết dính không dung môi luôn thay đổi.
Do tốc độ của máy cán tăng liên tục, khiến các loại keo dán đa năng khó thích ứng với tốc độ đóng rắn, nhờ kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm phong phú của HanGao, thế hệ thứ tư của keo dán không dung môi xử lý bằng tia cực tím đã ra đời. Các sản phẩm đóng rắn cation được sử dụng hiện nay chủ yếu là hệ thống epoxy xúc tác axit. Dưới bức xạ cực tím, chất quang hóa của chất kết dính bị phân hủy, bắt đầu quá trình trùng hợp của đoạn epoxy để tạo thành cấu trúc liên kết ngang ba chiều của nhựa epoxy. Với bộ tạo tia cực tím thích hợp, chất kết dính này có thể nhanh chóng cán màng polyester và đạt được độ bền liên kết cao trong vài phút đến một giờ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo.
III. Đặc điểm của thiết bị composite không dung môi
Thiết bị composite dựa trên dung môi và không có dung môi khác nhau ở một số khía cạnh. Một mặt, hệ thống phủ và hệ thống cung cấp keo của thiết bị composite không dung môi là khác nhau. Mặt khác, thiết bị composite không dung môi không có đường sấy, có cấu trúc nhỏ gọn, tiêu thụ năng lượng thấp, độ ồn thấp và dấu chân nhỏ.
Cấu trúc và sơ đồ của thiết bị composite không dung môi: So với thiết bị composite gốc dung môi, thiết bị composite không dung môi có những ưu điểm sau: (1) Không có đường sấy, tiêu thụ năng lượng thấp. Máy tổng hợp dựa trên dung môi thường có công suất đường sấy được lắp đặt từ 150 đến 250 kW, với mức tiêu thụ điện năng trung bình hàng năm là 500,000 đến 700,{10}} RMB. Ngay cả khi sấy bằng hơi nước, mức tiêu thụ năng lượng cũng không đáng kể. Mức tiêu thụ điện năng tổng thể của máy không dung môi thấp hơn, không có đường sấy. Theo thông tin do Nordmeccanica ở Ý cung cấp, mức tiêu thụ năng lượng của máy không dung môi gần bằng 1/20 so với máy sử dụng dung môi. (2) Tốc độ cán nhanh. Cán màng không dung môi không cần sấy khô, loại bỏ các hạn chế về dung môi còn sót lại, mang lại hiệu quả sản xuất cao, với tốc độ cán màng trung bình là 250 m/phút. Nó có thể đạt tối đa 600 m / phút và một máy cán có thể đáp ứng việc sản xuất hai máy in. (3) Mức độ tự động hóa cao. Máy cán không dung môi sử dụng thiết bị chuyên dụng để cấp keo tự động, điều khiển tự động tỷ lệ thành phần A và B, điều khiển nhiệt độ tự động. Lượng lớp phủ có thể được điều chỉnh trực tuyến và thiết bị nhỏ gọn, tiết kiệm nhân công. Các phòng thí nghiệm của Liofol có các máy cán không dung môi quy mô công nghiệp để thử nghiệm vật liệu và hệ thống kết dính không dung môi trong thế giới thực, phát triển các công thức tối ưu và giải pháp tùy chỉnh cho các lĩnh vực ứng dụng khác nhau.
IV. Những điểm chính của quy trình tổng hợp không dung môi
Hiện nay, các chất nền được sử dụng phổ biến để cán màng không dung môi bao gồm BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, lá nhôm, v.v. Nhìn chung, các vật liệu cứng và có khả năng phủ tốt (PET, BOPP, OPA, VMPET, v.v.) được đặt ở vị trí tháo cuộn chính, trong khi các vật liệu có thể co giãn (PE, CPP, VMCPP, v.v.) được đặt ở vị trí tháo cuộn phụ. Tuy nhiên, điều này không cố định và có thể linh hoạt lựa chọn dựa trên điều kiện sản xuất thực tế. Ví dụ, khi màng in được ép bằng vật liệu mạ nhôm, để đảm bảo chất lượng và hiệu quả sản xuất của việc cán màng, vật liệu mạ nhôm có thể được đặt ở vị trí tháo cuộn chính.
Chất kết dính không dung môi chủ yếu bao gồm chất kết dính xử lý độ ẩm một thành phần, chất kết dính không dung môi phủ lạnh hai thành phần, chất kết dính không dung môi phủ nhiệt ngược hai thành phần và chất kết dính xử lý tia cực tím. Một số yếu tố cần được xem xét khi lựa chọn chất kết dính, chẳng hạn như loại nội dung đóng gói và loại vật liệu màng được sử dụng. Nếu mực in tiếp xúc với chất kết dính, thì khả năng tương thích giữa hai loại cũng cần được xem xét. Ngoài ra, các yếu tố như yêu cầu về độ bền của lớp vỏ và điều kiện hàn nhiệt có tác động đáng kể đến việc lựa chọn chất kết dính.
Cũng cần phải xem xét hai vấn đề: thứ nhất, các hợp chất isocyanate loại MDI sẽ dần dần di chuyển qua màng bên trong và phản ứng với hơi ẩm tạo thành lớp hàn nhiệt polyurea, ảnh hưởng đến chất lượng hàn nhiệt của túi đóng gói. Vấn đề này có nhiều khả năng xảy ra hơn khi sử dụng chất kết dính hai thành phần, đặc biệt nếu chất lượng của màng polyetylen kém hoặc nếu lựa chọn chất kết dính không đúng. Thứ hai, khi sử dụng màng có hàm lượng chất chống trượt cao, sự di chuyển của chất trượt vào lớp dính có thể dẫn đến các vấn đề như độ bền vỏ kém, khả năng giữ nhiệt kém và hệ số ma sát tăng, ảnh hưởng đến khả năng vận hành trên dây chuyền sản xuất bao bì. Vì vậy, khi dán những màng như vậy, việc lựa chọn loại keo phù hợp là điều cần thiết.
V. Triển vọng và triển vọng của chất kết dính không dung môi
Sau nhiều thập kỷ phát triển và ứng dụng, công nghệ composite không dung môi và không dung môi đã trở nên trưởng thành. Sử dụng chất kết dính không dung môi để cán màng có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng hiệu quả sản xuất, cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất tổng thể. Do không có dung môi nên màng cán mỏng không dung môi góp phần bảo vệ môi trường và sản xuất sạch, đảm bảo quá trình cán màng bao bì thực phẩm và dược phẩm không bị nhiễm bẩn.
Với sự chú trọng ngày càng tăng vào chất lượng của sản phẩm composite, nhận thức về an toàn vệ sinh thực phẩm cũng như tăng cường tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, cán màng không dung môi dự kiến sẽ nhận được nhiều sự quan tâm hơn từ các chuyên gia trong ngành bao bì composite. Việc vận hành thành công thiết bị composite không dung môi hiện có trong nước, đóng vai trò như một minh chứng, sẽ đẩy nhanh quá trình chuyển đổi ngành đóng gói linh hoạt từ cán màng dựa trên dung môi sang cán màng không dung môi. Với sự sẵn lòng của các công ty trong ngành công nghiệp điện ảnh trong việc hiểu, nghiên cứu và sử dụng cán màng không dung môi, cùng với việc thúc đẩy các chính sách tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải trong ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm, cán màng không dung môi dự kiến sẽ có sự phát triển mạnh mẽ , trở thành phương pháp cán màng chính trong ngành công nghiệp điện ảnh ở Trung Quốc.