Status Pengembangan dan Masa Depan Perekat Bebas Pelarut untuk Kemasan Fleksibel
I. Perekat Bebas Pelarut
HanGao telah mendirikan laboratorium Liofol khusus di pasar global utama untuk memastikan dan meningkatkan kinerja produk, terus meningkatkan teknologi komposit dan pelapisan. Terobosan teknologi yang signifikan pada poliuretan reaktif di laboratorium Liofol telah mengarah pada pengembangan perekat bebas pelarut.
Perekat bebas pelarut adalah perekat yang benar-benar ramah lingkungan dengan karakteristik luar biasa: (1) Tidak menggunakan pelarut. Perekat bebas pelarut, dengan kandungan bahan efektif 100%, diaplikasikan menggunakan berbagai sistem pelapisan tanpa pelarut. Oleh karena itu, tidak ada penguapan pelarut selama keseluruhan proses komposit, tidak ada residu pelarut pada produk komposit, memenuhi persyaratan keamanan pangan, bebas emisi, dan mematuhi standar pengurangan emisi dan perlindungan lingkungan. (2) Tidak diklasifikasikan sebagai barang berbahaya yang mudah terbakar atau meledak. Bahan-bahan tersebut aman, tanpa risiko kebakaran atau ledakan, sehingga menghilangkan kebutuhan akan tindakan pencegahan ledakan untuk pelarut. Perekat bebas pelarut bukanlah barang berbahaya yang mudah terbakar atau meledak, dan tidak memerlukan pertimbangan ledakan dalam pengangkutan dan penyimpanan. Selain itu, perekat bebas pelarut memiliki kandungan padat 100%, sehingga memerlukan ruang penyimpanan lebih sedikit dibandingkan perekat berbasis pelarut, yang harus mempertimbangkan sifat mudah terbakar dan meledak karena kandungan pelarut. (3) Jumlah pelapisan yang lebih rendah Karena karakteristik aliran dingin yang lebih baik dari perekat bebas pelarut, jumlah pelapisan umumnya antara 0,8 dan 2,5 g/m2. Untuk bahan khusus seperti kertas, jumlah pelapisannya bisa mencapai 4 g/m2. Sebaliknya, perekat berbasis pelarut biasanya memiliki jumlah lapisan 2,0 hingga 4,5 g/m2. Hal ini menyoroti keunggulan biaya perekat bebas pelarut. (4) Berat molekul yang relatif rendah Perekat bebas pelarut memiliki berat molekul yang jauh lebih rendah dibandingkan perekat berbahan dasar pelarut pada tingkat yang sama. Hal ini memungkinkan perekat untuk menyusup, berdifusi, dan menembus permukaan substrat tanpa memerlukan keterlibatan pelarut pada suhu tertentu yang sesuai.
II. Jenis dan Sejarah Perkembangan Perekat Poliuretan Bebas Pelarut
Teknologi, peralatan, dan perekat komposit bebas pelarut dikembangkan pada tahun 1970-an, berkembang dari generasi pertama hingga generasi ketiga.
Perekat bebas pelarut generasi pertama adalah perekat pengawet kelembapan satu komponen. Struktur kimia perekat bebas pelarut poliuretan pengawet kelembapan satu komponen mengandung kelompok ujung isosianat rantai pendek dari poliester atau polieter. Gugus isosianat (-NCO) bereaksi dengan kelembapan di lingkungan, melepaskan CO2 untuk proses pengawetan.
Untuk mengatasi kelemahan perekat satu komponen, dikembangkan perekat bebas pelarut poliuretan dua komponen. Tergantung pada daya rekat awal dan ketahanan uap, perekat bebas pelarut poliuretan dua komponen dapat diklasifikasikan menjadi generasi kedua dan ketiga.
Perekat bebas pelarut generasi kedua pertama kali diterapkan pada bahan kemasan komposit pada awal tahun 1980an.
Perekat bebas pelarut generasi ketiga mengatasi kelemahan generasi kedua. Ini memiliki daya rekat awal yang tinggi, viskositas rendah, suhu pengoperasian rendah, dan tidak ada batasan pada substrat komposit. Ini memecahkan masalah adhesi perekat generasi kedua pada penyegelan panas EVA dan Nilon. Masalah seperti kerutan atau mudah terkelupasnya film penghalang tinggi telah teratasi. Sangat cocok untuk komposit berbagai film plastik dan foil, mengurangi kandungan diisosianat bebas. Kinerja film komposit sangat baik, dan kekuatan perekat serta ketahanan panas perekat juga telah ditingkatkan. Produk film komposit aluminium-plastik mungkin memiliki kinerja tahan terhadap pemasakan suhu tinggi.
Ciri-ciri utama produk generasi ketiga adalah sebagai berikut: (1) Mengadopsi sistem kontra-katalitik. (2) Mengurangi viskositas perekat, meningkatkan sifat pembasahan perekat pada permukaan film, dan meningkatkan kinerja dispersi lapisan. Hal ini tidak hanya meningkatkan kualitas produk komposit perekat bebas pelarut tetapi juga meningkatkan kecepatan dan efisiensi produksi.
Pengembangan perekat poliuretan bebas pelarut memiliki sejarah hampir 30 tahun. Produk-produknya secara bertahap telah matang, dan dalam konteks ekonomi ramah lingkungan dan rendah karbon, perekat bebas pelarut lebih disukai di Jerman, Amerika Serikat, Jepang, dan di seluruh dunia. Di negara maju seperti Eropa dan Amerika Serikat, penggunaan perekat poliuretan bebas pelarut telah meningkat dari 10% pada 20 tahun lalu menjadi lebih dari setengahnya saat ini. Sejak diperkenalkannya mesin komposit kering bebas pelarut pertama di Jepang pada tahun 1977, dalam waktu kurang dari 20 tahun, mesin ini telah berkembang hingga memiliki hampir 100 perangkat komposit bebas pelarut.
Dua komponen mengacu pada penggunaan prapolimer yang diakhiri dengan gugus isosianat sebagai komponen A dan prapolimer yang mengandung gugus hidroksil yang diakhiri dengan gugus hidroksil sebagai komponen B. Prapolimer tersebut mengalami reaksi pembentukan uretana, menghasilkan uretana metakrilat, yang dapat dilihat sebagai langkah pertama reaksi. Gugus isosianat dengan berat molekul tinggi yang berlebihan pada rantai bereaksi dengan uap air untuk menghasilkan urea, yang dapat dianggap sebagai langkah kedua dari reaksi tersebut. Seluruh reaksi polimerisasi perekat sangat kompleks, umumnya dianggap sebagai dua reaksi yang disebutkan di atas. Hal ini dapat membantu dan memandu produksi komposit. Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut:
Mekanisme reaksi bebas pelarut dua komponen Sebagai pionir dalam pasar perekat poliuretan bebas pelarut, HanGao tidak hanya unggul dalam produk perekat bebas pelarut universal generasi ketiga saat ini, memenuhi dan melampaui persyaratan pasar untuk kecepatan tinggi, penghematan biaya, rendah konsumsi energi, dan nol emisi; tetapi juga terus berinovasi, mengembangkan perekat cerdas bebas pelarut yang cepat kering dan mematuhi peraturan keamanan pangan internasional seperti FDA, perekat bebas pelarut hibrida dengan kecepatan lari hingga 500 meter per menit, dan perekat sederhana bebas pelarut untuk konsumsi rendah. aplikasi suhu ruang viskositas. Inovasi-inovasi ini memberikan solusi bagi pasar perekat bebas pelarut yang selalu berubah.
Karena kecepatan mesin laminasi yang terus meningkat, sehingga menyulitkan perekat serbaguna untuk beradaptasi dengan kecepatan pengawetan, berkat hasil penelitian dan pengalaman HanGao yang kaya, generasi keempat perekat bebas pelarut pengawetan ultraviolet telah muncul. Produk pengawetan kationik yang digunakan saat ini sebagian besar adalah sistem epoksi yang dikatalisis asam. Di bawah iradiasi ultraviolet, fotoinisiator perekat terurai, memulai polimerisasi segmen epoksi untuk membentuk struktur resin epoksi ikatan silang tiga dimensi. Dengan generator ultraviolet yang sesuai, perekat ini dapat dengan cepat melaminasi film poliester dan mencapai kekuatan ikatan yang tinggi dalam hitungan menit hingga satu jam, sehingga memudahkan pemrosesan selanjutnya.
AKU AKU AKU. Karakteristik Peralatan Komposit Bebas Pelarut
Peralatan komposit berbasis pelarut dan bebas pelarut berbeda dalam beberapa aspek. Di satu sisi, sistem pelapisan dan sistem pasokan lem pada peralatan komposit bebas pelarut berbeda. Sebaliknya, peralatan komposit bebas pelarut tidak memiliki jalur pengeringan, memiliki struktur kompak, konsumsi energi rendah, kebisingan rendah, dan tapak kecil.
Struktur dan diagram skema peralatan komposit bebas pelarut: Dibandingkan dengan peralatan komposit berbasis pelarut, peralatan komposit bebas pelarut memiliki keunggulan sebagai berikut: (1) Tidak ada jalur pengeringan, konsumsi energi rendah. Mesin komposit berbasis pelarut umumnya memiliki kapasitas jalur pengeringan terpasang sebesar 150 hingga 250 kW, dengan konsumsi daya tahunan rata-rata sebesar 500,000 hingga 700,000 RMB. Bahkan dengan pengeringan uap, konsumsi energi tidak dapat diabaikan. Konsumsi daya keseluruhan mesin bebas pelarut lebih rendah, tanpa jalur pengeringan. Menurut informasi yang diberikan oleh Nordmeccanica di Italia, konsumsi energi mesin bebas pelarut hampir seperduapuluh dari konsumsi energi mesin berbasis pelarut. (2) Kecepatan laminasi cepat. Laminasi bebas pelarut tidak memerlukan pengeringan, menghilangkan kendala sisa pelarut, sehingga menghasilkan efisiensi produksi yang tinggi, dengan kecepatan laminasi rata-rata 250 m/mnt. Kecepatan maksimumnya bisa mencapai 600 m3/menit, dan satu mesin laminasi dapat memenuhi produksi dua mesin cetak. (3) Otomatisasi tingkat tinggi. Mesin laminating bebas pelarut menggunakan peralatan khusus untuk pengumpanan lem otomatis, kontrol otomatis rasio komponen A dan B, dan kontrol suhu otomatis. Jumlah pelapisan dapat disesuaikan secara online, dan peralatannya kompak sehingga menghemat tenaga kerja. Laboratorium Liofol memiliki mesin laminasi bebas pelarut skala industri untuk pengujian bahan dan sistem perekat bebas pelarut di dunia nyata, mengembangkan formulasi optimal dan solusi khusus untuk berbagai area aplikasi.
IV. Poin-Poin Penting dari Proses Komposit Bebas Pelarut
Saat ini, substrat yang umum digunakan untuk laminasi bebas pelarut meliputi BOPP, PET, OPA, VMCPP, VMPET, CPP, PE, aluminium foil, dll. Secara umum, material yang kaku dan memiliki kinerja pelapisan yang baik (PET, BOPP, OPA, VMPET, dll.) ditempatkan pada posisi pelepasan utama, sedangkan bahan yang dapat diregangkan (PE, CPP, VMCPP, dll.) ditempatkan pada posisi pelepasan sekunder. Namun, hal ini tidak bersifat tetap dan dapat dipilih secara fleksibel berdasarkan kondisi produksi aktual. Misalnya, ketika film cetak dilaminasi dengan bahan berlapis aluminium, untuk memastikan kualitas dan efisiensi produksi laminasi, bahan berlapis aluminium dapat ditempatkan pada posisi pelepasan utama.
Perekat bebas pelarut terutama mencakup perekat pengawet kelembapan satu komponen, perekat bebas pelarut pelapis dingin dua komponen, perekat bebas pelarut pelapis panas terbalik dua komponen, dan perekat pengawet UV. Beberapa faktor perlu dipertimbangkan ketika memilih perekat, seperti jenis isi kemasan dan jenis bahan film yang digunakan. Jika tinta cetak bersentuhan dengan perekat, kompatibilitas keduanya juga harus diperhatikan. Selain itu, faktor-faktor seperti persyaratan kekuatan pengelupasan dan kondisi penyegelan panas mempunyai dampak signifikan terhadap pemilihan perekat.
Penting juga untuk mempertimbangkan dua masalah: pertama, senyawa isosianat tipe MDI akan secara bertahap bermigrasi melalui lapisan dalam dan bereaksi dengan uap air untuk membentuk lapisan penyegel panas poliurea, yang mempengaruhi kualitas penyegelan panas kantong kemasan. Masalah ini lebih mungkin terjadi bila menggunakan perekat dua komponen, terutama jika kualitas film polietilen buruk atau jika pemilihan perekat tidak tepat. Kedua, ketika film dengan bahan slip tingkat tinggi digunakan, migrasi bahan slip ke dalam lapisan perekat dapat menyebabkan masalah seperti kekuatan pengelupasan yang buruk, penyegelan panas yang buruk, dan peningkatan koefisien gesekan, sehingga mempengaruhi pengoperasian pada jalur produksi pengemasan. Oleh karena itu, ketika melaminasi film semacam itu, penting untuk memilih perekat yang sesuai.
V. Prospek dan Pandangan untuk Perekat Bebas Pelarut
Setelah beberapa dekade pengembangan dan penerapan, teknologi komposit bebas pelarut dan bebas pelarut telah menjadi matang. Menggunakan perekat bebas pelarut pada film laminasi dapat mengurangi konsumsi energi, meningkatkan efisiensi produksi, meningkatkan kualitas produk, dan menurunkan biaya produksi secara keseluruhan. Karena tidak adanya pelarut, laminasi bebas pelarut berkontribusi terhadap perlindungan lingkungan dan produksi yang bersih, memastikan bahwa laminasi kemasan makanan dan farmasi bebas kontaminasi.
Dengan meningkatnya penekanan pada kualitas produk komposit, kesadaran akan keamanan dan kebersihan pangan, serta penguatan penghematan energi dan perlindungan lingkungan, laminasi bebas pelarut diharapkan mendapat perhatian lebih dari para profesional di industri pengemasan komposit. Keberhasilan pengoperasian peralatan komposit bebas pelarut yang ada di negara ini, sebagai contoh, akan mempercepat transformasi industri pengemasan fleksibel dari laminasi berbasis pelarut menjadi laminasi bebas pelarut. Dengan kesediaan perusahaan-perusahaan di industri film untuk memahami, meneliti, dan menggunakan laminasi bebas pelarut, ditambah dengan promosi kebijakan penghematan energi dan pengurangan emisi di industri makanan dan farmasi, laminasi bebas pelarut diharapkan mengalami perkembangan yang pesat. , menjadi metode laminasi utama dalam industri film di Tiongkok.