État de développement et avenir des adhésifs sans solvant pour emballages flexibles
I. Adhésifs sans solvant
HanGao a établi des laboratoires Liofol dédiés sur les principaux marchés mondiaux pour garantir et améliorer les performances des produits, en améliorant continuellement les technologies de composites et de revêtement. Des avancées technologiques importantes sur le polyuréthane réactif dans les laboratoires Liofol ont conduit au développement d'adhésifs sans solvants.
Les adhésifs sans solvants sont des adhésifs véritablement respectueux de l'environnement et dotés de caractéristiques exceptionnelles : (1) Aucun solvant n'est utilisé. Les adhésifs sans solvant, avec une teneur en ingrédients efficaces de 100 %, sont appliqués à l'aide de divers systèmes de revêtement sans solvants. Par conséquent, il n'y a aucune évaporation de solvant pendant tout le processus composite, aucun résidu de solvant dans les produits composites, répondant aux exigences de sécurité alimentaire, sans émissions et conforme aux normes de réduction des émissions et de protection de l'environnement. (2) Non classé comme marchandise dangereuse inflammable ou explosive. Ils sont sûrs, sans risque d'incendie ou d'explosion, éliminant ainsi le besoin de mesures de prévention des explosions pour les solvants. Les adhésifs sans solvant ne sont pas des marchandises dangereuses inflammables ou explosives, et ils ne nécessitent pas de considérations d'explosion lors du transport et du stockage. De plus, les adhésifs sans solvant ont une teneur en matières solides à 100 %, ce qui nécessite moins d'espace de stockage que les adhésifs à base de solvant, qui doivent tenir compte de l'inflammabilité et de l'explosivité dues à la teneur en solvant. (3) Quantité de revêtement inférieure En raison des meilleures caractéristiques d'écoulement à froid des adhésifs sans solvant, la quantité de revêtement est généralement comprise entre 0,8 et 2,5 g/m2. Pour les matériaux spéciaux comme le papier, la quantité de couchage peut atteindre 4 g/m2. En revanche, les adhésifs à base de solvants ont généralement une quantité de revêtement comprise entre 2,0 et 4,5 g/m2. Cela met en évidence l’avantage financier des adhésifs sans solvants. (4) Poids moléculaire relativement faible Les adhésifs sans solvant ont un poids moléculaire beaucoup plus faible que les adhésifs à base de solvants du même niveau. Cela permet à l'adhésif de s'infiltrer, de diffuser et de pénétrer dans la surface du substrat sans avoir recours à un solvant à certaines températures appropriées.
II. Types et historique de développement des adhésifs polyuréthane sans solvant
La technologie, les équipements et les adhésifs composites sans solvant ont été développés dans les années 1970, passant de la première à la troisième génération.
L'adhésif sans solvant de première génération est un adhésif monocomposant durcissant à l'humidité. La structure chimique de l'adhésif polyuréthane sans solvant monocomposant durcissant à l'humidité contient des groupes terminaux isocyanates à chaîne courte de polyester ou de polyéther. Le groupe isocyanate (-NCO) réagit avec l'humidité de l'environnement, libérant du CO2 pour le durcissement.
Pour pallier les inconvénients des colles monocomposantes, des colles polyuréthanes bicomposantes sans solvant ont été développées. En fonction de leur adhérence initiale et de leur résistance à la vapeur, les colles polyuréthanes à deux composants sans solvants peuvent être classées dans les deuxième et troisième générations.
L’adhésif sans solvant de deuxième génération a été appliqué pour la première fois aux matériaux d’emballage composites au début des années 1980.
L'adhésif sans solvant de troisième génération a surmonté les inconvénients de la deuxième génération. Il présente une adhérence initiale élevée, une faible viscosité, une faible température de fonctionnement et aucune restriction sur les substrats composites. Il résout les problèmes d’adhésion de l’adhésif de deuxième génération au thermoscellage EVA et Nylon. Des problèmes tels que les rides ou le décollement facile des films hautement barrières ont été résolus. Il convient au composite de divers films et feuilles plastiques, réduisant la teneur en diisocyanates libres. Les performances du film composite sont excellentes et la force adhésive et la résistance thermique de l'adhésif ont également été améliorées. Les produits en film composite aluminium-plastique peuvent avoir la capacité de résister à une cuisson à haute température.
Les principales caractéristiques des produits de troisième génération sont les suivantes : (1) Adoption d'un système contre-catalytique. (2) Réduire la viscosité de l'adhésif, améliorer les propriétés mouillantes de l'adhésif sur la surface du film et améliorer les performances de dispersion du revêtement. Cela améliore non seulement la qualité des produits composites adhésifs sans solvants, mais augmente également la vitesse et l'efficacité de la production.
Le développement d’adhésifs polyuréthane sans solvant remonte à près de 30 ans. Ses produits ont progressivement mûri et, dans le contexte d'une économie verte et bas carbone, les adhésifs sans solvants sont privilégiés en Allemagne, aux États-Unis, au Japon et dans le monde. Dans les pays développés comme l’Europe et les États-Unis, l’utilisation d’adhésifs polyuréthane sans solvants est passée de 10 % il y a 20 ans à plus de la moitié aujourd’hui. Depuis l'introduction de la première machine composite sèche sans solvant au Japon en 1977, en moins de 20 ans, elle s'est développée pour disposer de près de 100 dispositifs composites sans solvant.
Deux composants font référence à l'utilisation de prépolymères terminés par des groupes isocyanate comme composant A et de prépolymères contenant des groupes hydroxyle terminés par des groupes hydroxyle comme composant B. Ils subissent des réactions de formation d'uréthane, produisant du méthacrylate d'uréthane, qui peut être considéré comme la première étape de la réaction. Des groupes isocyanates de poids moléculaire élevé sur la chaîne réagissent avec l'humidité pour produire de l'urée, qui peut être considérée comme la deuxième étape de la réaction. L'ensemble de la réaction de polymérisation des adhésifs est très complexe, généralement considérée comme les deux réactions mentionnées ci-dessus. Cela peut aider et guider la production de composites. Le mécanisme de réaction est le suivant :
Mécanisme de réaction à deux composants sans solvant En tant que pionnier sur le marché des adhésifs polyuréthane sans solvant, HanGao excelle non seulement dans les produits adhésifs universels sans solvant de troisième génération d'aujourd'hui, répondant et dépassant les exigences du marché en matière de vitesse élevée, d'économies de coûts, de faible consommation d'énergie et zéro émission ; mais innove également en permanence en développant des adhésifs intelligents sans solvants à durcissement rapide qui sont conformes aux réglementations internationales en matière de sécurité alimentaire telles que la FDA, des adhésifs hybrides sans solvants avec des vitesses de fonctionnement allant jusqu'à 500 mètres par minute et des adhésifs simples sans solvants pour de faibles performances. applications de viscosité à température ambiante. Ces innovations offrent des solutions pour le marché des adhésifs sans solvant en constante évolution.
En raison de l'augmentation continue de la vitesse des machines à plastifier, rendant difficile l'adaptation des adhésifs à usage général à la vitesse de durcissement, grâce aux résultats de recherche et à la riche expérience de HanGao, la quatrième génération d'adhésifs sans solvant à durcissement ultraviolet a vu le jour. Les produits de durcissement cationiques actuellement utilisés sont principalement des systèmes époxy catalysés par un acide. Sous irradiation ultraviolette, le photoinitiateur de l'adhésif se décompose, initiant la polymérisation du segment époxy pour former une structure réticulée tridimensionnelle de résine époxy. Avec le générateur ultraviolet approprié, cet adhésif peut rapidement laminer des films polyester et atteindre une force de liaison élevée en quelques minutes à une heure, facilitant ainsi le traitement ultérieur.
III. Caractéristiques des équipements composites sans solvant
Les équipements composites à base de solvants et sans solvants diffèrent sur plusieurs aspects. D'une part, les systèmes de revêtement et les systèmes d'alimentation en colle des équipements composites sans solvants sont différents. D'autre part, les équipements composites sans solvants n'ont pas de chemin de séchage, ont une structure compacte, une faible consommation d'énergie, un faible bruit et un faible encombrement.
Structure et diagramme schématique de l'équipement composite sans solvant : Par rapport à l'équipement composite à base de solvant, l'équipement composite sans solvant présente les avantages suivants : (1) Pas de chemin de séchage, faible consommation d'énergie. Les machines composites à base de solvants ont généralement une capacité de chemin de séchage installée de 150 à 250 kW, avec une consommation électrique annuelle moyenne de 500 000 à 700 000 RMB. Même avec un séchage à la vapeur, la consommation d'énergie n'est pas négligeable. La consommation électrique globale des machines sans solvant est inférieure, sans chemin de séchage. Selon les informations fournies par Nordmeccanica en Italie, la consommation d'énergie des machines sans solvants représente près d'un vingtième de celle des machines à base de solvants. (2) Vitesse de stratification rapide. Le laminage sans solvant ne nécessite pas de séchage, éliminant les contraintes résiduelles de solvant, ce qui se traduit par une efficacité de production élevée, avec une vitesse moyenne de laminage de 250 m/min. Elle peut atteindre un maximum de 600 m/min, et une machine de laminage peut répondre à la production de deux machines d'impression. (3) Degré élevé d’automatisation. Les machines de plastification sans solvant utilisent un équipement dédié pour l'alimentation automatique de la colle, le contrôle automatique du rapport des composants A et B et le contrôle automatique de la température. Les quantités de revêtement peuvent être ajustées en ligne et l'équipement est compact, ce qui permet d'économiser du travail. Les laboratoires Liofol disposent de machines de laminage sans solvant à l'échelle industrielle pour tester en conditions réelles les matériaux et les systèmes adhésifs sans solvant, développant des formulations optimales et des solutions personnalisées pour divers domaines d'application.
IV. Points clés du processus composite sans solvant
Actuellement, les substrats couramment utilisés pour le laminage sans solvant comprennent le BOPP, le PET, l'OPA, le VMCPP, le VMPET, le CPP, le PE, la feuille d'aluminium, etc. En général, les matériaux rigides et performants au revêtement (PET, BOPP, OPA, VMPET, etc.) sont placés en position de déroulement principal, tandis que les matériaux étirables (PE, CPP, VMCPP, etc.) sont placés en position de déroulement secondaire. Cependant, cela n’est pas fixe et peut être choisi de manière flexible en fonction des conditions de production réelles. Par exemple, lorsque le film d'impression est laminé avec des matériaux plaqués aluminium, pour garantir la qualité et l'efficacité de production du laminage, les matériaux plaqués aluminium peuvent être placés dans la position de déroulement principale.
Les adhésifs sans solvant comprennent principalement les adhésifs monocomposant durcissant à l'humidité, les adhésifs sans solvant à deux composants pour revêtement à froid, les adhésifs sans solvant à deux composants pour revêtement thermique inverse et les adhésifs à durcissement UV. Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors du choix d'un adhésif, tels que le type de contenu de l'emballage et le type de film utilisé. Si l’encre d’imprimerie entre en contact avec l’adhésif, la compatibilité entre les deux doit également être prise en compte. De plus, des facteurs tels que les exigences en matière de résistance au pelage et les conditions de thermoscellage ont un impact significatif sur le choix de l'adhésif.
Il est également essentiel de prendre en compte deux problèmes : premièrement, les composés isocyanates de type MDI migreront progressivement à travers le film interne et réagiront avec l'humidité pour former une couche thermoscellante de polyurée, affectant la qualité de thermoscellage des sacs d'emballage. Ce problème est plus susceptible de se produire lors de l'utilisation d'adhésifs à deux composants, en particulier si la qualité du film de polyéthylène est mauvaise ou si le choix de l'adhésif est inapproprié. Deuxièmement, lorsque des films contenant des niveaux élevés d'agents glissants sont utilisés, la migration des agents glissants dans la couche adhésive peut entraîner des problèmes tels qu'une mauvaise résistance au pelage, un mauvais thermoscellage et un coefficient de frottement accru, affectant l'opérabilité sur la chaîne de production d'emballages. Par conséquent, lors du laminage de tels films, il est essentiel de choisir un adhésif approprié.
V. Perspectives et perspectives pour les adhésifs sans solvants
Après des décennies de développement et d'application, les technologies composites sans solvant et sans solvant sont devenues matures. L'utilisation d'adhésifs sans solvant pour laminer des films peut réduire la consommation d'énergie, augmenter l'efficacité de la production, améliorer la qualité des produits et réduire les coûts de production globaux. En raison de l'absence de solvants, les laminés sans solvants contribuent à la protection de l'environnement et à une production propre, garantissant que le laminage des emballages alimentaires et pharmaceutiques est sans contamination.
Avec l'accent croissant mis sur la qualité des produits composites, la sensibilisation à la sécurité alimentaire et à l'hygiène, ainsi que le renforcement des économies d'énergie et de la protection de l'environnement, le laminage sans solvant devrait recevoir davantage d'attention de la part des professionnels de l'industrie de l'emballage composite. L'exploitation réussie des équipements composites sans solvant existants dans le pays, faisant office de démonstration, accélérera la transformation de l'industrie de l'emballage flexible du laminage à base de solvant vers le laminage sans solvant. Grâce à la volonté des entreprises de l'industrie cinématographique de comprendre, de rechercher et d'utiliser le laminage sans solvant, associée à la promotion de politiques d'économie d'énergie et de réduction des émissions dans les industries alimentaire et pharmaceutique, le laminage sans solvant devrait connaître un développement vigoureux. , devenant ainsi la principale méthode de laminage dans l'industrie cinématographique en Chine.