涂布膜用水性胶黏剂的开发与应用

黎坛　洪景利

摘 要：本文介绍了涂布膜用胶黏剂的常用类型及优缺点，并总结了水性胶黏剂的国内外现状，同时介绍了我公司开发的水性胶黏剂的成膜机理、涂覆工艺，最后结合应用后的性能对比得出结论，使用该产品涂布后没有任何溶剂残留，固化时间少，粘结效果稳定，节约了能耗，也缩短了供货周期。

关键词：涂布膜；水性胶黏剂；绿色；环保

软包装行业中，涂布膜在食品包装领域的应用极为广泛，涂布膜用胶黏剂作为基材膜与功能型乳胶层连接必不可少的“中间力量”（底胶），其安全环保性能也尤为重要。涂布膜用胶黏剂主要有溶剂型胶黏剂、无溶剂型胶黏剂和水性胶黏剂。目前，溶剂型胶黏剂因溶剂挥发而容易引起着火、爆炸、中毒，或终端产品可能带有残留等问题，受到世界各国的严格限制。如欧洲对胶黏剂的VOC限量即将规定到35g/L，美国食品和药物管理局（FDA）、欧盟的EU901/128以及德国BgVV都明确提出用于食品药品包装的胶黏剂，只要含非规定的化学品一律禁止使用，这使得溶剂型胶黏剂的市场量急剧缩减。无溶剂胶黏剂虽然可弥补前者在安全环保问题上的不足，但需要复杂的涂布系统及加热装置，且胶液粘度高、固化时间长，涂布后的粘结质量也达不到溶剂胶黏剂的水平。而水性胶黏剂具备了无溶剂胶黏剂所没有的诸多优异性能，且环保性能毋容置疑，此外，生产等量的涂布产品还能节约20%的使用成本。

1 国内、外水性胶黏剂的发展现状

世界各国基于市场需求和安全环保立场为出发点，纷纷加大了对水性胶黏剂的研发力度。Bayer、Fuller、汉高等大公司已相继成功开发出具有较好性能的水性胶黏剂，其产品及涂布技术基本垄断全球。我国水性胶黏剂的研究起步较晚，绝大部分依赖进口或外资、台资产品，因此，高昂的运输和市场售价成本使得水性胶黏剂在我国始终未得到突破，仍有95%的涂布厂家还在使用溶剂型胶黏剂。

海南赛诺实业有限公司一直走在国内涂布技术的前沿，凭借十几年经验和先进技术优势，在水性胶黏剂领域获得了重大突破，有望打破国外垄断格局，从技术上缩小与发达国家的差距，从而解决水性胶黏剂外购存在的成本和时间问题，提高国内环保涂布膜的生产水平。

2 水性胶黏剂的成膜机理

水性胶黏剂的分子量是聚氨酯胶黏剂的几十倍，其粘结力主要是粘接基材和乳胶层之间的分子作用力，即范德华力和氢键力，属于物理吸附。水性粘胶剂首先借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使基材和乳胶两界面的极性基团或链节相互靠近，当靠近到一定程度时，极性基团之间产生吸附力，进一步使得基材和乳胶界面分子的距离缩短到最稳定状态。因此，在涂覆水性胶黏剂过程中，升高温度、适当增大辊轮与接触面的压力或降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强，同时仅需要很小的上胶量就可以达到相当高的粘结强度，结晶成膜后涂层不易脱落，不影响产品的后序加工（如印刷、复合等）。另外，水性胶黏剂上胶时的浓度高于溶剂型胶黏剂，需要烘干的水分也远少于溶剂型胶黏剂，又因胶层较薄，涂布后的透明度比溶剂型胶黏剂明显较好。

3 水性胶黏剂的涂覆工艺

1）涂布膜对胶黏剂的要求

首先要求涂覆后的水性胶黏剂在通过烘箱后不发粘，否则涂覆乳胶层时会使胶辊带胶，影响产品质量；其次，要保证成膜后透明，无气泡或斑点；再次，胶黏剂的初粘强度（尤其是剪切强度）要足够高，使得基材和乳胶层紧密粘结。

2）胶辊的选择

赛诺自立研制的水性胶黏剂涂布技术，水性胶黏剂上胶量为0.1-0.2g/㎡，比起溶剂型胶黏剂（0.3g/㎡）要小。且只要是网线密而浅的辊轮（200线/35U）都可以使用。网眼形状开口比较大，可保证水性胶黏剂能更好地转移到薄膜上，胶层薄，透明性好，并具有优越的附着力，使得涂布膜黏结质量稳定。

3）水性胶黏剂涂布膜的生产工艺

水性胶黏剂涂布膜的生产工艺与溶剂型、无溶剂型胶黏剂相同，可在现有的涂布机上使用，上胶均匀，平流性好，生产设备易清洗。

生产工艺流程为：

放卷→电晕处理→涂覆水性胶黏剂→烘干冷却→涂覆乳胶层→烘干冷却→收卷

4 水性胶黏剂和溶剂型胶黏剂的性能对比

赛诺所采用的水性胶黏剂涂布技术相对于传统的溶剂型，在性能上有所提高，见表1。且涂布收卷后没有任何溶剂残留，固化时间少于溶剂型胶黏剂所用的48小时，但粘结效果非常紧密和稳定，节约了能耗，也缩短了供货周期。

5 结论

赛诺开发的水性胶黏剂技术，不仅提高了安全环保性能，还降低了使用成本，并且在不需要改变涂布系统及工艺的前提下，实现了绿色环保涂布膜的生产，有望打破进口水性胶黏剂产品的垄断格局，从而引导和推动绿色环保的水性胶黏剂涂布膜在国内市场上的应用，进一步提高我国涂布行业与国际市场的竞争力。