包装常用粘合剂简介

  包装和粘合材料的关系是十分密切的。粘合技术的发展使得很多新材料和技术在包装工业中得以应用,给包装创造了条件。可以说没有粘合剂,就没有五光十色的现代商品包装。包装也是粘合材料重要的消费部门。据统计1989年,世界粘合材料的总产值约130亿美元,其中包装消费即占35亿美元,发达国家如美国1990年包装用粘合材料占消费总额的20%以上,估计其销售增长率将保持在9%左右,超过了其在建筑与汽车行业的增长速度。


  粘合剂在包装工业中的主要用途包括:瓦楞纸、纸箱和纸盒的制备、成型和封合;芯轴、纸罐、纸筒的卷管粘合和封盖,瓶、罐、桶的贴标和密封,纸与纸板,聚合物膜,金属箔的复合;软包装塑料袋的层合和封口,可剥离保护膜;压敏包装和商品捆扎带等。即使是为了同种用途的粘合剂,其种类也是繁多的,在实际生产中选择哪一类粘合剂,要根据生产条件、生产成本、使用基材和最终用途来决定。鉴于篇幅的限制,本文根据用途分成纸质包装、塑料软包装、标签铭牌胶等三部分给予简单介绍:


      一、 纸质包装


  纸质包装分两类,一类是纯纸类包装,如瓦楞纸箱、纸桶、纸盒、纸袋,它是目前使用性最大,应用最广泛的包装方式。另一类是以纸为基材的复合材料包装,如纸/塑复合箱(袋),纸/铝箔复合盒(袋),纸/木复合材料盒(箱)。


  第一类纯纸类包装使用的粘合剂,以天然淀粉胶为主。淀粉粘合剂作为通用型粘合剂,无论在原料来源,制造工艺、成本、环境卫生以及使用方面都有其独特的优势。同泡花碱( 又名水玻璃)相比,淀粉胶具有粘合强度高、重量轻、无腐蚀、无污染、挺力大、韧性好等特点。国外在50年代初期即以淀粉胶代替了泡花碱,用于纸箱和纸板的制造,我国也明令禁止用水玻璃制备纸箱纸盒。但淀粉胶又有一缺点:其制成的淀粉胶含水量高达70%以上,干燥慢。同时粘合剂中的水份在干燥过程中向纸内渗透,使初粘力下降,延长了生产周期,若不能及时干燥,就会引起跑边、蹋楞、分切连刀等现象,这些现象都使其应用受到限制。


  淀粉胶的生产方法可分为三类:Stein-Hall法、氧化法和生物发酵法。Stein-Hall法是一种热糊化法,在粘接部位加热,让淀粉糊化形成粘接,粘接速度快,便能耗高,需在专用设备上使用。氧化法分热氧化和化学氧化法,它通过氧化剂或加热使淀粉分子断裂成碎片,然后用烧碱糊化,再经硼砂络合而成,该法生产工艺简单,成本低,现使用比较普遍。生物发酵法是利用酶对淀粉的酶解作用,制造PH为中性的高固含量淀粉胶,使得淀粉胶在初粘力、持粘力、干燥速度、贮存期上都得到了明显改善。这一技术也是淀粉胶的档次得到了提升。


  除了淀粉胶外,合成高分子乳液也在瓦楞纸、裱瓦和对裱工艺中获得了很多的应用,因合成高分子乳液的综合性能更为理想,特别是其而候性、耐水性、耐寒性、韧性、初粘力都是淀粉胶不可比拟的,尽管合成高分子乳液成本较高,其使用量仍然显示了令人鼓舞的趋势。用于这类的合成高分子乳液主要有聚醋酸乙烯乳液(PVAC)及其改性制品。


  第二类以纸为基材的复合包装是在第一类的基础上发展起来的比较高档的包装形式,与纯纸类包装相比,复合包装不仅外表豪华气派、富丽堂煌,而且又赋予了包装新的功能,如防潮抗污,撕裂强度和抗挤压强度都得到了大幅度提高。正因为如此,这种包装的应用范围和使用量正以惊人的速度发展着。复合胶是复合包装工艺的关键材料。传统的复合胶是溶剂型的,它是将SBS、松香、萜烯等高分子物质和助剂溶解在甲苯等有机有毒溶剂中,制成40%左右的溶液,使用前先用溶剂稀释成低固含量,涂布在双轴拉伸聚丙烯(BOPP)上经烘道烘干,然后再经热压辊把膜和纸压贴在一起。这一工艺向空气中排放了大量的毒性易燃易爆溶剂,严重污染了环境,损害了操作工人的身体健康,还有严重的火灾隐患。此外大量的松香等助剂的使用,复合胶耐老化性能也很差,复合品易黄变,寿命短,能耗也大,成本也高,尽管这种工艺在市场上还占有主导地位,但它被环保型复合胶所取代的趋势已被广为接受和推崇。


  现国内环保型复合胶已进入技术成熟期,处于推广应用阶段。市场上主要的环保型复合胶品种分二类,一类是以乙烯-醋酸乙烯类乳液(VAE乳液)为基本材料改性而成的复合胶。这类产品具有盖粉能力好,工艺性好等优点,但也有复合强度小、冬季使用困难、耗胶量大、成本高等缺点,因而正逐步退出复合胶市场。第二类是丙烯酸酯类乳液改性复合胶,这类产品只要分子结构设计合理,可在具有VAE乳液改性胶优点的同时克服它所有的缺点。其中四川远见实业有限公司法赛特系列胶具有代表性。该乳液具有与VAE乳液相似的流动性和固含量,因而盖粉能力和工艺适应性十分优秀,不仅耐候性,温度适应性,剥离牢度都十分优秀,成本还大幅度降低。不仅可复合纸/BOPP,还可复合纸/PET,纸/PVC、纸/铝箔、纸/纸,并且已形成大规模地生产销售。可以预见,经过业内人士的共同努力,环保型复合胶全面取代溶剂胶已是指日可待的事。


      二、 塑料软包装用粘合剂


  自70年代初期塑料作为新材料进入食品包装领域以来,就显示了它的一些突出性能。如①具有广泛适应的物理化学性能;②适用于全自动包装生产线;③有可靠的原材料来源;④透气性小,隔氧性好,适应于保鲜和贮存;⑤安全卫生无毒;⑥质量轻,透气性好;⑦能耗小,成本低;⑧包装遗弃物便于处理,环境污染少;⑨适应凹版印刷和丝网印刷,包装物更精美漂亮。


  特别是不同的聚合物经过复合制成包装袋,相互克服不足,并把各自的优异性能组合在一起,不仅强度高,透氧率低,而且还耐冷冻贮存或耐120℃以上高温蒸煮杀菌消毒,因此发展很快。


  塑料包装的历史非常悠久,最早真正实现工业化的复合材料只有低密度聚乙烯(LDPE),直到1957年开始用铝箔与聚酯膜(PET)制造复合包装袋。当时使用的粘合剂主要是一些天然的粘合剂和热塑性树脂或橡胶溶液,由于耐热差,只能包装干食品和快餐,应用受到限制。为了满足较高温度的使用要求,需要能够交联的粘合剂,因此环氧树脂和聚氨酯被用于复合膜包装工业。此后交联的丙烯酸酯粘合剂又研究成功,并应用于复合膜制造,它具有更好的使用性,粘接牢度和耐候性。这使得包装材料的选择范围和用途得到进一步拓展。


  在食品包装用复合膜用交生粘合剂发展的同时,热塑性树脂胶粘剂也有了较大发展,现已有了很多品种,同聚氨脂双组份胶相比,热塑性粘合剂具有成本低、单组份,使用前后只需稀释,不用称量,产品质量稳定等特点,复合后不经固化,层间剥离强度可达3.2∽5.9N/25mm,能充分满足复合工艺的要求。


  随着经济的发展,生活水平的提高,人们对包装的要求越来越高,用于食品软包装的粘合剂新品种也越来越多,老品种不断被淘汰或改进。溶剂型粘合剂中,溶剂在重量上占绝大部分(>70%),在使用过程中都以蒸汽的形式进入空气,因为溶剂一般都有毒,又易着火,污染环境,所以使用范围上逐渐减小。针对这一趋势,水性粘合剂和无溶剂型粘合剂的研制和应用正受到了广泛的关注,已有一些品种问世。


  热熔性复合粘合剂是目前使用较为先进的品种之一,它成本低,可粘接多种材料,卫生无毒,安全可靠,制成的复合材料有一定的粘接强度。现使用的品种主要有聚乙烯一醋酸乙烯(EVA)类,像胶类等。


  无溶剂胶在复合过程中,不用干燥设备,无任何有机有害物排除,能耗低、无污染、使用方便。这类胶由高聚物预聚物组成,百分之百有效成份,低粘度,涂布贴合后,在一定条件下固化。


      一般来讲,作为食品软包装用复合胶应满足下列条件:


  ①无异味,无毒害;②包装油性食物时无有害物萃取出;③适应贮存要求;④耐候性好,不发黄,不起泡,不粉化脱层;⑤耐植物油,香精,醋和酒精;⑥不侵蚀破坏油墨,并对油墨有良好润湿能力;⑦满足生产工艺要求。


      三、 标签胶


  产品的性能介绍,使用说明和商标除了直接印刷在包装上外,很多是以标签形式粘贴在包装上的。直接印刷法之所以有限,是因为除了纸塑等软包装材料在制造过程中易于印刷外,其它包装形式,诸如木箱,玻璃,金属等异形包装则因工艺和成本问题较少采用。一经采用,回收利用也会遇到困难。标贴在这方面则有不可替代的优越性。


  最初的标贴是以手工完成的,因而对粘合剂的要求并不高,一般是以天然胶,动物胶及其改性品种为主,例如淀粉胶、酪素胶、天然胶、鱼胶、骨胶等。其缺点是干燥慢,初粘力差,耐水性低,运输和贮存过程标签易脱落。随着科学的发展,很多产品的包装是在自动线上完成的,标签粘贴也是自动化的一部分:因而对标签胶提出了更高的要求。这些要求包括:


  ① 初粘力好,标签瞬间施压后不脱落,不滑移,不翘曲。


  ② 干燥速度快。适合高速自动化标贴。


  ③ 固化后牢度大,韧性好,胶层不发脆,不脱落。


  ④ 无毒,无污染。


  ⑤ 有利于包装的回收。


  目前,从市场上出现的品种来分,用于标签粘贴的粘合剂可分为压敏胶,水溶胶和水再湿性胶三类。


  一般压敏胶都具有初粘力高,持粘力,对绝大多数包装材料都有良好的粘接性能等特点,使用起来也方便,因此在标签胶中,其用量是最大的,用作标签胶的压敏胶一般有丙烯酸酯乳液,橡胶乳液改性品等。


  水性标签胶以水为溶剂,使用时以现涂现粘为主,比较适应高速自动生产线标贴。这种用途的胶主要有聚乙烯醇改性胶,干酪素改性胶,一些高分子的乳液如:乙烯-醋酸乙烯(VAE乳液)等。


  水再性标签胶主要用于邮票,信封封口等小型包装的标贴或粘合上,某些聚合物溶液涂布在基材上干燥后没有粘性,但遇水时又重新具有粘性,这种胶即为水再湿性粘合剂。这种用途的粘合剂主要有聚乙烯吡咯烷酮类、聚乙烯醇类、淀粉类。


  由于包装是一个极其庞大的领域,它所涉及到的粘合剂种类也极其繁多,本文所涉及到的粘合剂只是其中的一小部分,而且随着包装技术的发展,还将诞生更多的粘合剂的品种,相信包装工业会为粘合剂的发展注入新的动力,粘合剂技术的发展也会给包装技术赢得更大的空间。(责编:高原)