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  • 丙烯酸UV热熔胶 未来不干胶首选压敏胶黏剂

信息来源:【科印传媒《印刷技术》】        发布时间:2010-08-05 00:00:00

  20世纪30年代金属包装,美国人R·斯坦顿-艾利先生发明了不干胶材料,从此不干胶材料逐渐在世界范围内得到了广泛应用,不干胶材料的印刷也逐渐成为包装印刷市场中成长最为迅速的一个领域。不干胶材料的优异性能得益于其综合了薄膜生产、胶黏剂、材料复合等多项技术,这些技术是不干胶材料生产加工中不可或缺的部分,尤其是胶黏剂技术更可谓是不干胶材料制作的核心技术。当前发展史,已经有乳剂型、水溶型、溶剂型、热熔型等多种类型的胶黏剂应用于不干胶材料中,为不干胶材料更好地适贴于多种基材、满足所贴商品的多种复杂要求提供了可能。在热熔压敏胶中,丙烯酸树脂体系的UV固化交联热熔压敏胶(以下简称“丙烯酸UV热熔胶”)是最新发展的一种胶黏剂,其因优异的环保性能而具有极其广阔的发展前景。笔者现从丙烯酸UV热熔胶的优势入手,并着重介绍丙烯酸UV热熔胶与其他类型压敏胶的性能对比数码印刷机,以及其涂布应用情况。

  传统热熔压敏胶与丙烯酸UV热熔胶简析
  1.传统热熔压敏胶
  要了解丙烯酸UV热熔胶首先要了解什么是热熔压敏胶。所谓热熔压敏胶就是一类热塑性聚合物,在室温下为固体,受热软化,甚至可以变成熔融体,在一定的高温下可产生极佳的热黏性印刷市场,用于黏结各种不同的材质,如图1所示。其特点为:①100%固含量,不含任何溶剂;②在室温状态下为固态,并有一定的黏性;③将其加热到一定温度后呈液态,可涂布使用。


图1 热熔压敏胶华光精工

  热熔压敏胶的主要成分如下:
  (1)热塑性聚合物。热熔压敏胶中常用的热塑性聚合物主要有SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物)、SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物)总论,这两种聚合物都具有橡胶和塑料的双重特性,来源丰富且价格适中,非常适宜用作热熔压敏胶的弹性体组分。
  (2)增黏树脂。热塑性弹性体SBS、SIS本身并没有初黏性或初黏性较差,需要加入增黏树脂使其具有压敏性能。热熔压敏胶性能优劣的关键是胶黏剂的黏弹性,增黏树脂的主要作用就是赋予热熔压敏胶必要的黏性。与弹性体橡胶相相容的增黏树脂主要有松香和松香脂、萜烯树脂等UV印刷,其赋予了热熔压敏胶黏性;与塑料相相容的增黏树脂有古马隆树脂、芳烃石油树脂、PS树脂等,可提升热熔压敏胶的内聚力。
  (3)增塑剂。一般为油类或液态树脂。
  (4)稳定剂、抗氧化剂。主要防止或减缓热熔压敏胶因受高温、机械剪切、存储造成的氧化和老化。
  (5)其他添加剂,如填料、颜料、蜡等。
  传统热熔压敏胶既有着优越的性能也存在不足,具体表现如下:
  (1)优势。100%固含量,材料使用效率高印刷市场,涂布成本低;对非极性表面具有良好的黏结性能;无挥发性有机物排放,非常环保;涂布设备投资少,占地小,涂布过程操作简单,涂布速度快惠普,产能高。行业法规
  (2)劣势。耐高温性差,温度较高时会产生溢胶;耐化学溶剂性、耐老化性差。
  2.丙烯酸UV热熔胶
  丙烯酸UV热熔胶的反应机理是将光引发基团通过化学键连接在压敏胶的主链上,通过UV光照射促使这些光引发基团与另一高分子链上的碳氢键发生氧化还原反应,从而形成特殊的交联结构。这种交联方法有着反应易发生、反应过程中无需氮气等惰性气体的保护、交联后无挥发性产物、可通过控制UV灯的功率来调节反应速率等优势。并且,与传统的热固化方式相比印刷教育,UV固化具有固化速度快、固化温度低(节省能源)、固化后强度较好、透明度高、环境污染小等特点。因此,上述反应原理和特点也决定着丙烯酸UV热熔胶除了具有传统热熔压敏胶的优势外,还弥补了其耐高温性、耐化学溶剂性、耐老化性差的不足。
  丙烯酸UV热熔胶的组分包括丙烯酸类预聚合物、光引发剂、增黏剂三大主要部分,其中丙烯酸类预聚物是丙烯酸UV热熔胶的主体成分,主要为丙烯酸丁酯-丙烯酸甲酯-丙烯酸乙氧乙酯-乙氧基二甘醇二丙烯酸酯印刷设备,或丙烯酸酯改性聚氨酯。丙烯酸酯改性聚氨酯是一类重要的主体树脂,可将聚氨酯与聚丙烯酸酯的优良性能结合在一起,实现快速固化。
  丙烯酸UV热熔胶的特性如下:室温下呈半液态、高透明性,耐高温、耐化学溶剂、耐老化、防水和抗紫外线性能优异,并且具有极佳的模切表现制版,涂布温度为100~140℃,最大涂布量可达到100g/m2

 丙烯酸UV热熔胶与其他类型压敏胶的对比

表1 Novamelt公司的丙烯酸UV热熔胶与其他类型压敏胶的性能比较
 
  丙烯酸UV热熔胶的黏结性能及涂布方式
  1.黏度与温度变化关系
  在进行丙烯酸UV热熔胶涂布时,其黏度会随涂布温度的变化而变化。图2所示是Novamelt公司丙烯酸UV热熔胶系列中某款产品的黏度与涂布温度的关系。实际生产中纸箱纸盒,相关技术人员可以根据不同的涂布工艺及涂布量设定好所需丙烯酸UV热熔胶的黏度,然后依据涂布温度与黏度的关系,查找到合适的涂布温度范围,从而获得均匀、稳定的涂布效果。

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图2 Novamelt公司某丙烯酸UV热熔胶产品的黏度与涂布温度的关系术语

  2.黏结性能
  在厚度为23μm的聚酯薄膜上以25g/m2的涂布量涂布,UV灯功率为240W/cmEFI,固化能量为380mJ/cm2,测得丙烯酸UV热熔胶的黏结性能。与此同时,选取S692N乳液型丙烯酸压敏胶,仍然在厚度为23μm的聚酯薄膜上以25g/m2的涂布量涂布,并依照丙烯酸UV热熔胶的测试方法版材,测得其基本黏结性能,如表2所示。
  由表2可知,与传统的乳液型丙烯酸压敏胶相比,丙烯酸UV热熔胶的黏结性能并不逊色,完全可以在一些应用领域替代乳液型压敏胶。

表2 特定条件下富士施乐,丙烯酸UV热熔胶与S692N乳液型丙烯酸压敏胶的黏结性能参数
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  3.丙烯酸UV热熔胶的涂布方式
  丙烯酸UV热熔胶的涂布方式主要有两种:一种为传统的辊式涂布,另一种为帘式涂布。辊式涂布目前已经较为成熟,在此不再赘述。帘式涂布是一种比较高效的涂布方式,图3所示的是用于丙烯酸UV热熔胶帘式涂布的模头。
  这种非接触式的涂布方式保证了丙烯酸UV热熔胶在涂布过程中不受到污染,涂胶量波动小政府政策及监管,较为稳定,并且运行速度快,适合印刷、涂胶、贴合底纸的连线一体化生产,这也是一种高效能、低成本的生产方法。随着丙烯酸UV热熔胶的应用越来越广泛,预计运用此种生产方式涂布的厂家会越来越多。


图3 丙烯酸UV热熔胶帘式涂布模头

  结语
  丙烯酸UV热熔胶目前在国内还处于小规模应用阶段重组,这主要是由于其价格与乳液型、溶剂型的压敏胶相比更加昂贵,在国内的推广还有待时日。但其优异的环保优势,良好的胶黏性,以及耐高温、耐化学溶剂的特点,代表着未来压敏胶的发展方向。相信随着工艺的成熟以及成本的不断降低原稿,丙烯酸UV热熔胶将会成为未来不干胶材料的首选压敏胶黏剂,不干胶材料的环保化征程又迈出了关键的一步。


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