Utvecklingsstatus och framtid för lösningsmedelsfria lim för flexibla förpackningar
I. Lösningsmedelsfria lim
HanGao har etablerat dedikerade Liofol-laboratorier på stora globala marknader för att säkerställa och förbättra produktens prestanda, ständigt förbättra komposit- och beläggningsteknologier. Betydande tekniska genombrott för reaktiv polyuretan i Liofols laboratorier har lett till utvecklingen av lösningsmedelsfria lim.
Lösningsmedelsfria lim är verkligen miljövänliga lim med enastående egenskaper: (1) Inga lösningsmedel används. Lösningsmedelsfria lim, med 100% effektiv ingredienshalt, appliceras med olika beläggningssystem utan lösningsmedel. Därför finns det ingen lösningsmedelsavdunstning under hela kompositprocessen, inga lösningsmedelsrester i kompositprodukter, uppfyller kraven på livsmedelssäkerhet, emissionsfri och uppfyller utsläppsminskningar och miljöskyddsstandarder. (2) Ej klassificerad som brandfarligt eller explosivt farligt gods. De är säkra, utan risk för brand eller explosion, vilket eliminerar behovet av explosionsförebyggande åtgärder för lösningsmedel. Lösningsmedelsfria lim är inte brandfarliga eller explosiva farliga varor, och de kräver inga explosionshänsyn vid transport och lagring. Dessutom har lösningsmedelsfria lim 100 % fast innehåll, vilket kräver mindre lagringsutrymme jämfört med lösningsmedelsbaserade lim, som måste ta hänsyn till brandfarlighet och explosivitet på grund av lösningsmedelsinnehåll. (3) Lägre beläggningsmängd På grund av de bättre kallflytande egenskaperna hos lösningsmedelsfria lim är beläggningsmängden i allmänhet mellan 0,8 och 2,5 g/m2. För specialmaterial som papper kan beläggningsmängden nå 4 g/m2. Däremot har lösningsmedelsbaserade lim vanligtvis en beläggningsmängd på 2,0 till 4,5 g/m2. Detta belyser kostnadsfördelarna med lösningsmedelsfria lim. (4) Relativt låg molekylvikt Lösningsmedelsfria lim har en mycket lägre molekylvikt jämfört med lösningsmedelsbaserade lim av samma nivå. Detta gör det möjligt för limmet att infiltrera, diffundera och penetrera substratytan utan behov av inblandning av lösningsmedel vid vissa lämpliga temperaturer.
II. Typer och utvecklingshistorik för lösningsmedelsfria polyuretanlim
Lösningsmedelsfri kompositteknik, utrustning och lim utvecklades på 1970-talet och utvecklades från första generationen till tredje generationen.
Den första generationens lösningsmedelsfria lim är ett enkomponents fukthärdande lim. Den kemiska strukturen hos enkomponents fukthärdande polyuretanlösningsmedelsfritt lim innehåller kortkedjiga isocyanatändgrupper av polyester eller polyeter. Isocyanatgruppen (-NCO) reagerar med fukt i miljön och frigör CO2 för härdning.
För att övervinna nackdelarna med enkomponentslim utvecklades tvåkomponents polyuretanlösningsmedelsfria lim. Beroende på initial vidhäftning och ångbeständighet kan tvåkomponents polyuretanlösningsmedelsfria lim klassificeras i andra och tredje generationen.
Den andra generationens lösningsmedelsfria lim applicerades först på kompositförpackningsmaterial i början av 1980-talet.
Den tredje generationens lösningsmedelsfria lim övervann nackdelarna med den andra generationen. Den har hög initial vidhäftning, låg viskositet, låg driftstemperatur och inga restriktioner på kompositsubstrat. Det löser vidhäftningsproblemen för andra generationens lim till EVA och nylon värmeförsegling. Frågor som rynkor eller lätt skalning av högbarriärfilmer har lösts. Den är lämplig för kompositen av olika plastfilmer och folier, vilket minskar innehållet av fria diisocyanater. Kompositfilmens prestanda är utmärkt, och limstyrkan och värmebeständigheten hos limmet har också förbättrats. Kompositfilmsprodukter av aluminium och plast kan ha förmågan att motstå tillagning i hög temperatur.
De viktigaste egenskaperna hos tredje generationens produkter är följande: (1) Antagande av ett motkatalytiskt system. (2) Reducering av limmets viskositet, förbättring av limmets vätningsegenskaper på filmytan och förbättring av beläggningens dispersionsprestanda. Detta förbättrar inte bara kvaliteten på lösningsmedelsfria limkompositprodukter utan ökar också produktionshastigheten och effektiviteten.
Utveckling av lösningsmedelsfri polyuretanlim har en historia på nästan 30 år. Dess produkter har gradvis mognat, och inom ramen för en grön och koldioxidsnål ekonomi, är lösningsmedelsfria lim gynnade i Tyskland, USA, Japan och över hela världen. I utvecklade länder som Europa och USA har användningen av lösningsmedelsfria polyuretanlim ökat från 10 % för 20 år sedan till över hälften idag. Sedan introduktionen av den första lösningsmedelsfria torra kompositmaskinen i Japan 1977, på mindre än 20 år, har den utvecklats till att ha nästan 100 lösningsmedelsfria kompositenheter.
Tvåkomponent avser att använda prepolymerer terminerade med isocyanatgrupper som komponent A och prepolymerer som innehåller hydroxylgrupper terminerade med hydroxylgrupper som komponent B. De genomgår uretanbildningsreaktioner, vilket ger uretanmetakrylat, vilket kan ses som det första steget i reaktionen. Överdriven högmolekylär isocyanatgrupper på kedjan reagerar med fukt för att producera urea, vilket kan betraktas som det andra steget i reaktionen. Hela limpolymerisationsreaktionen är mycket komplex, allmänt betraktad som de två ovan nämnda reaktionerna. Detta kan hjälpa och styra kompositproduktionen. Reaktionsmekanismen är som följer:
Tvåkomponent lösningsmedelsfri reaktionsmekanism Som en pionjär på marknaden för lösningsmedelsfria polyuretanlim, utmärker HanGao sig inte bara i dagens tredje generationens universella lösningsmedelsfria limprodukter, som uppfyller och överträffar marknadens krav på hög hastighet, kostnadsbesparingar, låga energiförbrukning och nollutsläpp; utan förnyar också kontinuerligt, utvecklar intelligenta snabbhärdande lösningsmedelsfria lim som följer internationella livsmedelssäkerhetsföreskrifter såsom FDA, hybridlösningsmedelsfria lim med hastigheter på upp till 500 meter per minut och enkla lösningsmedelsfria lim för låg- viskositet vid rumstemperatur. Dessa innovationer tillhandahåller lösningar för den ständigt föränderliga lösningsmedelsfria limmarknaden.
På grund av den kontinuerliga ökningen av hastigheten för lamineringsmaskiner, vilket gör det svårt för lim för allmänt bruk att anpassa sig till härdningshastigheten, tack vare HanGaos forskningsresultat och rika erfarenhet, har den fjärde generationen av ultravioletthärdande lösningsmedelsfria lim framkommit. För närvarande använda katjoniska härdningsprodukter är huvudsakligen syrakatalyserade epoxisystem. Under ultraviolett bestrålning sönderdelas limmets fotoinitiator, vilket initierar polymerisationen av epoxisegmentet för att bilda en tredimensionell tvärbunden struktur av epoxiharts. Med lämplig ultraviolett generator kan detta lim snabbt laminera polyesterfilmer och uppnå hög bindningsstyrka på minuter till en timme, vilket underlättar efterföljande bearbetning.
III. Egenskaper hos lösningsmedelsfri kompositutrustning
Lösningsmedelsbaserad och lösningsmedelsfri kompositutrustning skiljer sig åt i flera aspekter. Å ena sidan är beläggningssystemen och limtillförselsystemen för lösningsmedelsfri kompositutrustning olika. Å andra sidan har lösningsmedelsfri kompositutrustning ingen torkväg, har en kompakt struktur, låg energiförbrukning, lågt ljud och ett litet fotavtryck.
Struktur och schematiskt diagram av lösningsmedelsfri kompositutrustning: Jämfört med lösningsmedelsbaserad kompositutrustning har lösningsmedelsfri kompositutrustning följande fördelar: (1) Ingen torkväg, låg energiförbrukning. Lösningsmedelsbaserade kompositmaskiner har i allmänhet en installerad torkningskapacitet på 150 till 250 kW, med en genomsnittlig årlig energiförbrukning på 500,000 till 700,{10}} RMB. Även med ångtorkning är energiförbrukningen inte försumbar. Den totala strömförbrukningen för lösningsmedelsfria maskiner är lägre, utan torkningsväg. Enligt information från Nordmeccanica i Italien är energiförbrukningen för lösningsmedelsfria maskiner nästan en tjugondel av den för lösningsmedelsbaserade maskiner. (2) Snabb lamineringshastighet. Lösningsmedelsfri laminering kräver inte torkning, vilket eliminerar kvarvarande lösningsmedelsbegränsningar, vilket resulterar i hög produktionseffektivitet, med en genomsnittlig lamineringshastighet på 250 m/min. Den kan nå maximalt 600 m/min och en lamineringsmaskin klarar produktionen av två tryckmaskiner. (3) Hög grad av automatisering. Lösningsmedelsfria lamineringsmaskiner använder dedikerad utrustning för automatisk limmatning, automatisk kontroll av förhållandet mellan komponenterna A och B och automatisk temperaturkontroll. Beläggningsmängderna kan justeras online och utrustningen är kompakt, vilket sparar arbete. Liofols laboratorier har lösningsmedelsfria lamineringsmaskiner i industriell skala för verkliga tester av material och lösningsmedelsfria limsystem, för att utveckla optimala formuleringar och skräddarsydda lösningar för olika applikationsområden.
IV. Nyckelpunkter för lösningsmedelsfri kompositprocess
För närvarande är vanliga substrat för lösningsmedelsfri laminering bland annat BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, aluminiumfolie, etc. Generellt gäller styva och välbeläggningspresterande material (PET, BOPP, OPA, VMPET, etc.) placeras i huvudavlindningsläget, medan töjbara material (PE, CPP, VMCPP, etc.) placeras i det sekundära avlindningsläget. Detta är dock inte fast och kan väljas flexibelt utifrån faktiska produktionsförhållanden. Till exempel, när tryckfilm är laminerad med aluminiumpläterade material, för att säkerställa kvaliteten och produktionseffektiviteten för laminering, kan aluminiumpläterade material placeras i huvudavrullningspositionen.
Lösningsmedelsfria lim inkluderar huvudsakligen enkomponents fukthärdande lim, tvåkomponents kallbeläggning lösningsmedelsfria lim, tvåkomponents omvänd värmebeläggning lösningsmedelsfria lim och UV-härdande lim. Flera faktorer måste beaktas vid val av lim, till exempel vilken typ av förpackningsinnehåll och vilken typ av filmmaterial som används. Om tryckfärg kommer i kontakt med limmet, bör kompatibiliteten mellan de två också beaktas. Dessutom har faktorer som krav på fläkhållfasthet och värmeförseglingsförhållanden en betydande inverkan på valet av lim.
Det är också viktigt att överväga två frågor: för det första kommer isocyanatföreningar av MDI-typ gradvis att migrera genom den inre filmen och reagera med fukt för att bilda ett värmeförseglingsskikt av polyurea, vilket påverkar värmeförseglingskvaliteten hos förpackningspåsar. Det här problemet uppstår mer sannolikt när du använder tvåkomponentslim, särskilt om kvaliteten på polyetenfilmen är dålig eller om valet av lim är felaktigt. För det andra, när filmer med höga halter av glidmedel används, kan migreringen av glidmedel in i limskiktet leda till problem såsom dålig fläkhållfasthet, dålig värmeförsegling och ökad friktionskoefficient, vilket påverkar driften på förpackningsproduktionslinjen. Därför är det viktigt att välja ett lämpligt lim vid laminering av sådana filmer.
V. Utsikter och framtidsutsikter för lösningsmedelsfria lim
Efter decennier av utveckling och tillämpning har lösningsmedelsfria och lösningsmedelsfria kompositteknologier blivit mogna. Att använda lösningsmedelsfria lim för att laminera filmer kan minska energiförbrukningen, öka produktionseffektiviteten, förbättra produktkvaliteten och sänka de totala produktionskostnaderna. På grund av frånvaron av lösningsmedel bidrar lösningsmedelsfria laminat till miljöskydd och ren produktion, vilket säkerställer att lamineringen av livsmedels- och läkemedelsförpackningar är kontamineringsfri.
Med den ökande betoningen på kvaliteten på kompositprodukter, medvetenhet om livsmedelssäkerhet och hygien, och förstärkningen av energibesparing och miljöskydd, förväntas lösningsmedelsfri laminering få mer uppmärksamhet från proffs inom kompositförpackningsindustrin. Den framgångsrika driften av befintlig lösningsmedelsfri kompositutrustning i landet, som fungerar som en demonstration, kommer att påskynda omvandlingen av den flexibla förpackningsindustrin från lösningsmedelsbaserad till lösningsmedelsfri laminering. Med viljan hos företag inom filmindustrin att förstå, forska om och använda lösningsmedelsfri laminering, tillsammans med främjandet av energibesparingar och utsläppsminskningar inom livsmedels- och läkemedelsindustrin, förväntas lösningsmedelsfri laminering utvecklas kraftigt. , blir den huvudsakliga lamineringsmetoden i filmindustrin i Kina.