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水性胶黏剂能否分得软包装市场的一杯羹?

2013-04-29吕玲

印刷技术·包装装潢 2013年7期
关键词:单组分无溶剂溶剂型

吕玲

谈优势

顾名思义,水性胶黏剂就是以水为主要溶剂的胶黏剂,是业界公认的一种绿色耗材。当下,水性胶黏剂在欧美等发达国家和地区的软包装市场尤其是食品、医药领域的应用越来越广泛。据不完全统计,目前水性胶黏剂在美国软包装市场的占有率为40%,在日本为50%,在欧洲为20%。而在我国软包装市场,水性胶黏剂尚处于起步阶段,目前应用较广的是单组分丙烯酸水性胶黏剂。相比溶剂型胶黏剂,单组分丙烯酸水性胶黏剂在复合过程中无溶剂排放、复合后无溶剂残留,这种环保优势不言而喻,除此之外,单组分丙烯酸水性胶黏剂还具有如下几个优点,同样值得肯定。

(1)初始复合强度高。单组分丙烯酸水性胶黏剂具有较高的分子量,因此剪切强度和初始剥离强度也较高,采用较小的上胶量就能达到相当高的初始复合强度。某软包装企业经测试发现,在干式复合设备上采用单组分丙烯酸水性胶黏剂对镀铝膜进行复合,只需1.8g/m2的上胶量就可以达到溶剂型胶黏剂2.6g/m2上胶量才能达到的初始复合强度。

(2)复合产品透明度佳。单组分丙烯酸水性胶黏剂具有较低的黏度,在基材表面拥有良好的流平性和润湿性,避免了因黏度过大而导致胶黏剂无法铺展的现象,待水分完全烘干后,单组分丙烯酸水性胶黏剂的胶膜就会变得轻薄、透明,使得复合成品的透明度和光泽度极佳。

(3)交货周期短。单组分丙烯酸水性胶黏剂无需进行胶液调配,操作工艺简单,较高的剪切强度保证了薄膜在复合过程中不产生隧道、褶皱等质量问题,且固化时间较短,下机后即可进入分切、制袋等后续工序,大大缩短了交货周期。

(4)特别适合镀铝膜复合。单组分丙烯酸水性胶黏剂完全凝固后比较柔软,并具有一定的弹性,在薄膜与镀铝膜的复合中不会出现像溶剂型胶黏剂一样的镀铝膜脱落、转移等问题,因此在饼干、方便面、休闲食品等产品包装中得到了良好的应用。

(5)可用在干式复合设备上。目前,我国大多数软包装企业采用的复合设备仍以干式复合设备为主,单组分丙烯酸水性胶黏剂可用于干式复合设备上,而无需重新配备专门的复设备。

近年来,随着国家环保力度的逐渐加强,水性胶黏剂也赢得了更多关注。目前,以单组分丙烯酸水性胶黏剂为代表的水性胶黏剂在国内软包装市场已经占据一定的市场份额,其中市场占有率最高的是美国罗门哈斯公司研制的水性胶黏剂,近年来其他一些国外品牌也开始进驻中国市场。与此同时,北京高盟化工有限公司、中山康和化工有限公司、上海奇想青晨新材料股份有限公司等国内胶黏剂供应商也积极展开了水性胶黏剂的研发工作,一系列国产水性胶黏剂陆续投放市场,打破了进口产品垄断市场的局面。

议难题

近年来,水性胶黏剂在我国软包装市场得到了一定的发展,但也暴露出了许多技术软肋,主要集中在干燥性能和复合强度两个方面。

干燥性能差

水的蒸发潜热大,挥发速度缓慢,这不仅会降低企业产能,还会影响复合产品的最终复合强度,因此一般要求采用水性胶黏剂的干式复合设备具有较强的干燥能力,而对于干燥能力较差的干式复合设备就需要对其烘箱进行相应的改造,如加大干燥功率、调整干燥系统的风速和风量、延长烘道长度、提高烘道温度、改变烘箱内胆材料以提高其耐蚀性等。也就是说,水性胶黏剂只有在干燥能力较强的干式复合机上才能发挥出更多优势。

对水性胶黏剂有一定应用经验的某软包装企业操作人员说:“要使水性胶黏剂达到良好的复合效果,我们一般要求烘箱温度高于70℃ ,并保证具有较强的鼓风;复合辊温度一般控制在50℃~90℃ ,且在不影响复合质量的前提下,尽可能地趋向高温。但同时必须要顾及到复合基材受热变形的情况,因此建议对复合基材进行在线电晕处理,以确保复合基材表面达到复合要求。”

剥离强度低

剥离强度是衡量产品复合质量的重要指标,是影响复合产品最终性能的关键因素。由于水的挥发速度较慢,使得水性胶黏剂的剥离强度始终不及溶剂型胶黏剂,而且复合产品的剥离强度还在于油墨与胶黏剂的配合。例如,食品软包装印刷多采用的是硝基纤维类油墨,但其与单组分丙烯酸水性胶黏剂的相容性较差,复合薄膜极易剥离,剥离强度仅为(0.1~0.5)N/15mm。当前,水性胶黏剂的黏合力可以胜任饼干、糖果、休闲食品等食品轻包装及镀铝包装的复合要求,而尚未跨入具有较高复合强度要求的PA、PET、铝箔及耐高温蒸煮、抗介质等包装领域。

其实,这些年来一些胶黏剂供应商也在性能上有所改善的单组分聚氨酯水性胶黏剂和双组分水性胶黏剂上做了相关尝试。但是,单组分聚氨酯水性胶黏剂由于成本较高,且制作难度大、稳定性难以控制,目前市场应用情况并不乐观。而双组分水性胶黏剂虽然因为有固化剂的加入,引入了交联基团,对胶膜性能有所改善,适用范围也有所拓展,但同时也提高了设备清洁和操作难度,因此并没有显示出特殊优势。

在我国软包装市场,水性胶黏剂最早应用在一些大型企业,这些企业的技术吸收和转化应用能力较强,并通过与胶黏剂供应商的合作,在一定程度上推动了水性胶黏剂复合技术的发展,但目前我国大部分软包装企业还处在水性胶黏剂的初期使用阶段,由于水性胶黏剂与溶剂型胶黏剂在复合工艺上有所区别,不同的复合结构对应不同的工艺调整,因此工艺更新还未被真正提上议程,今后还有待进一步完善和发展。

论挑战

伴随着无溶剂复合设备和胶黏剂国产化脚步的不断加快,无溶剂复合技术在我国软包装市场得到了跨越式的发展。与此同时,无溶剂胶黏剂也向水性胶黏剂发起了更多挑战。

适用性方面

从适用性角度看,溶剂型胶黏剂自然首屈一指,其可满足各种不同用途的复合要求;其次是无溶剂胶黏剂和水性胶黏剂,二者都具有一定的应用局限性。行业专家陈志雄老师认为:“较为尴尬的是,水性胶黏剂与更具市场竞争力的无溶剂胶黏剂在适用范围上基本重叠,同时受市场细分的影响,目前重包装主要是由采用溶剂型胶黏剂的干式复合工艺来完成,轻包装则基本上由采用无溶剂胶黏剂的无溶剂复合工艺来完成。我认为,随着无溶剂复合设备和无溶剂胶黏剂逐渐国产化,无溶剂胶黏剂将比水性胶黏剂更占上风。”

由此可见,未来在市场适用范围内,无溶剂胶黏剂将与水性胶黏剂形成有力对抗。

综合成本方面

东莞瑞安高分子树脂有限公司(以下简称“东莞瑞安”)一位市场负责人坦陈:“我公司研制的水性胶黏剂价格大概是溶剂型胶黏剂的1/3~1/2,并以价格和环保方面的优势赢得了稳定的客户群体,但相对无溶剂胶黏剂而言,水性胶黏剂在综合成本上并不具备明显优势。”

这主要在于,水在常温下挥发得较慢,若要使之挥发,就需要更多的热量,因此能耗较大。相比之下,无溶剂胶黏剂不含任何溶剂,因此无溶剂复合设备不需干燥装置,干燥能耗基本为零。某企业根据实际生产情况计算,如果每台设备的平均年工作时间为12小时/天、250天/年,1台无溶剂复合设备一年内可比采用水性胶黏剂的干式复合机节省近30万元的能耗。此外,水性胶黏剂主要用在干式复合设备上,而无溶剂复合设备的复合速度远高于干式复合设备,且上胶量更低,因此在产能和人工成本上,采用无溶剂胶黏剂较水性胶黏剂也更具优势。

“水性胶黏剂的技术研发难度与水性凹印油墨相当,可想而知其面临的不是一般难题,再加上无溶剂复合技术的强势来袭,水性胶黏剂在我国软包装市场陷入了被动而尴尬的境地。”行业专家马平东老师指出。

看未来

谈及水性胶黏剂在我国软包装市场的发展前景,业内资深专家、广州通泽机械有限公司总经理左光申先生这样回答:“一项工艺技术、一款产品的优势和前景主要取决于‘三大层次、九个因素,即是否符合环保、健康和安全的发展大趋势?是否具有优质、高效和低能耗的基本质量经济特性?是否具有推广应用的适用性、适时性和紧迫性?我们从上述角度出发,就可以对水性胶黏剂和无溶剂胶黏剂谁能在未来更胜一筹有一个理性的认识和评价。”

毫无疑问,溶剂型胶黏剂不符合环保、健康和安全的基本要求和大趋势,其在未来的发展将受到限制,并将逐步被替代或淘汰,相对而言,水性胶黏剂与无溶剂胶黏剂作为环保型胶黏剂将迎来更多的发展机遇和空间,而水性胶黏剂和无溶剂胶黏剂如何分食国内软包装市场的份额,我们暂且还不能妄下定论。如果水性胶黏剂能够在功能性方面有所突破的话,就有可能以较强的实力对抗无溶剂胶黏剂带来的挑战,并在国内软包装市场中拥有属于自己的舞台!

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