行業(yè)領(lǐng)航產(chǎn)品中道衰落?PUR熱熔膠發(fā)展軌跡及應用瓶頸調查解析
2012年12月10日PUR熱熔膠具有很強的黏合力、耐冷及耐熱性,且對印刷油墨或墨粉中的油成分具有較高的耐抗性。但最近的趨勢表明,這種膠黏劑與“絕對質(zhì)量可靠”的概念不相符合,真相究竟是怎樣的,且聽(tīng)本文細細道來(lái)。
發(fā)展源于需求
第一代反應型膠粘劑于1984年進(jìn)入市場(chǎng),由于受當時(shí)原料所限,這種膠黏劑具有較低的初始強度,需要經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間的化學(xué)反應才能達到最終的黏合強度。一般情況下,裝訂好的產(chǎn)品需要長(cháng)達6天的反應時(shí)間才能進(jìn)行下一步驟。尤其是卷筒紙膠印產(chǎn)品,由于其紙帶未經(jīng)再濕潤,只含少量水分,因此需要幾周的反應時(shí)間,極大地影響了交貨時(shí)間。
20世紀90年代末,明顯縮短反應時(shí)間的第二代PUR熱熔膠在市場(chǎng)推出。這一代PUR膠黏劑的主要特點(diǎn)是:完全硬化時(shí)間縮短至3天;加工過(guò)程相較以前更加穩定、可靠。但在寒冷的冬季,空氣相對濕度下降到20%的時(shí)候,PUR熱熔膠的交聯(lián)固著(zhù)還是一個(gè)難題。
跨入21世紀之際,第三代PUR熱熔膠閃亮登場(chǎng),這種高反應膠只需要幾小時(shí)的反應時(shí)間。此外,該膠黏劑的初始強度大大改善,有利于加工設備(三面刀和雙聯(lián)本切割鋸)的運轉,每小時(shí)生產(chǎn)速度可超過(guò)10000本。第三代熱熔膠在生產(chǎn)過(guò)程中具有較低的黏度和良好的黏結穩定性,特別是在完全封閉的系統中,如膠訂機的噴嘴涂膠更適于使用這種高反應的膠黏劑。
此時(shí)PUR熱熔膠用戶(hù)對于高質(zhì)快速的膠訂愿望進(jìn)一步得到滿(mǎn)足,只是封皮的側膠還不盡人意。當時(shí)PUR膠訂還在用傳統的EVA熱熔膠進(jìn)行側面涂膠,常對產(chǎn)品的整體形象造成不好的影響,特別是針對畫(huà)報和雜志的印制,由于緊挨著(zhù)封皮的部位經(jīng)常有油墨濃厚的膠印圖像和實(shí)地存在,因此在油墨和采用EVA膠黏劑的側膠之間總會(huì )產(chǎn)生相互作用。雖然PUR熱熔膠可以保持裝訂產(chǎn)品的式樣,但在封皮和小冊子的第一頁(yè)和最后一頁(yè)上會(huì )出現油漬。直至2005年各制造商供應PUR側膠之后,這個(gè)問(wèn)題才得以解決,這種側膠在起始時(shí)具有持續高黏性,交聯(lián)后才會(huì )顯示PUR熱熔膠的性能。
小冊子裝訂使用PUR熱熔膠所達到的高質(zhì)量也引來(lái)傳統書(shū)籍生產(chǎn)者的覬覦。這種仍被稱(chēng)為交聯(lián)反應時(shí)間“慢”的膠黏劑大大阻礙了膠訂、鎖線(xiàn)訂書(shū)芯及扒圓的聯(lián)機生產(chǎn)。這種膠黏劑在“過(guò)渡階段”內,膠膜的內在強度(內聚力)不能參與彈性或塑性變形,也不會(huì )出現膠膜斷裂。因而為了加快交聯(lián)速度,必須使用在UV光反應和曝光后立即大大加速交聯(lián)的膠黏劑。就是在這樣的發(fā)展過(guò)程中,出現了第四代PUR熱熔膠。這種以雙重固化的聚氨酯熱熔膠而著(zhù)稱(chēng)的產(chǎn)品,也為膠訂畫(huà)冊所使用。正如這種膠的名稱(chēng)表述一樣,以UV照射開(kāi)始加速交聯(lián),有助于提高膠的內聚力性能,再通過(guò)異氰酸酯濕交聯(lián)產(chǎn)生膠的最終強度。
未來(lái)責任重大
自從相關(guān)協(xié)會(huì )將反應型膠黏劑系統中含有的一定濃度的自由異氰酸酯劃歸為“有害的配制品”類(lèi)之后,裝訂用的PUR熱熔膠必須標以危險品編制Xn標志。職業(yè)的安全和健康信息(BGI790-015)中稱(chēng),“異氰酸酯有害健康的方式包括以可吸入的霧氣和氣溶膠形式存在的尚未化合的自由異氰酸酯(單體二苯基甲烷二異氰酸酯MDI、聚合的MDI和帶有自由NCO異氰酸酯基團的MDI聚氨酯預聚物)。目前,在PUR熱熔膠中含有0.1%~4%未化合的異氰酸酯。當溫度超過(guò)100oC時(shí),異氰酸酯將以有害健康的濃度在空氣中逸出。”為此,制膠業(yè)快速作出反應,著(zhù)手研發(fā)在任何情況下確保遵守職業(yè)接觸異氰酸酯極限值要求的產(chǎn)品,也就在這個(gè)時(shí)候,第五代PUR熱熔膠誕生了,滿(mǎn)足行業(yè)對于異氰酸酯低排放的環(huán)保要求,滿(mǎn)足了工廠(chǎng)日益增長(cháng)的安全性需求。
為了達到安全環(huán)保的目標,如今很多反應型熱熔膠制造商也通過(guò)將熱熔膠的熔化和加工溫度降低到100oC極限范圍內的方法來(lái)減少排放。對這種低溫范圍內加工膠黏劑的要求是:膠的常見(jiàn)性能,如交聯(lián)機理、較高的初始強度和黏度值的穩定性都要保持在正常水平。由于紙邊缺少濕潤,在生產(chǎn)中不穩定的黏度性能,會(huì )對難粘的紙張造成不良后果。換句話(huà)說(shuō),在黏度不穩定的情況下,對膠訂的牢固性會(huì )有不利的影響。
其他的膠粘劑廠(chǎng)家開(kāi)始開(kāi)發(fā)所謂的混合膠黏劑系統,這種膠黏劑用傳統的熱熔膠原料替代聚氨酯基的原料。但在很多人看來(lái),這種發(fā)展對裝訂廠(chǎng)和印后加工不一定有利。將采用混合膠黏劑系統制作的膠訂產(chǎn)品與使用PUR膠黏劑制作的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量對比,你會(huì )發(fā)現用混合膠黏劑膠訂的產(chǎn)品的牢固度明顯降低。當然,牢固度降低的30%~40%也與紙張質(zhì)量有關(guān)系。在使用膠版紙和部分無(wú)光涂料紙時(shí),即使裝訂牢固度減少的百分比較高,但對產(chǎn)品的使用性沒(méi)有多大影響。而采用難黏合的亮光涂料紙的情況則完全不同,這種紙的拉力測試結果很快降低到“裝訂牢固度較低”的范圍內。這種混合膠黏劑系統存在的另一個(gè)問(wèn)題在于改變的耐礦物油蒸餾的性能和在極端溫度范圍內的裝訂耐受性。由于膠黏劑的未交聯(lián)成分與油墨會(huì )產(chǎn)生反應,即相互作用,如前幾年使用EVA熱熔膠一樣,這使裝訂廠(chǎng)感到擔心。自從引用PUR熱熔膠以來(lái),裝訂廠(chǎng)不再需要關(guān)注這個(gè)相互作用問(wèn)題。耐溫度變化性的情況也相似,PUR熱熔膠的耐溫度范圍可以從-30oC至+200oC。