浅谈软包装用无溶剂聚氨酯胶黏剂

吕忠元

（万华化学（北京）有限公司）

一、概况

1974年德国Herbert公司首次推出了无溶剂复合工艺，距今已有40余年的历史。由于该工艺具备良好的经济性、环保性、高效性等突出的优点，而备受青睐。而在国内，1985年北京化工研究院引进了国内第一台无溶剂复合设备，并开始相应胶黏剂的开发；但是直到2008年为止，国内的无溶剂产业一直未能真正发展起来。究其原因，主要是设备、胶黏剂等长期依靠进口，无溶剂成本优势不明显，造成彩印复合企业上无溶剂设备的动力不足；同时，无溶剂复合工艺经验积累不足、无溶剂复合人才也极度匮乏，这些都严重制约了国内无溶剂的发展进步。自2009年，特别是2012年开始，国内的无溶剂设备出现了井喷式增长，由最初的40余台设备，发展到如今接近3000台，市场容量接近6万吨。万华化学（北京）有限公司作为最早一批投入到国产无溶剂胶黏剂研发的企业之一，我们深刻地认识到，这与国产设备、胶黏剂厂商等同仁在无溶剂技术方面的不懈努力密不可分。

二、应用领域

时至今日，无溶剂的应用范围已不再局限于简单的塑塑复合，而是已经涵盖绝大部分干轻包装，并逐步向中高端方向、功能化方向发展。我们从使用角度来做一个简单的归纳：

1. 干轻包装

无溶剂复合的主战场，包括简单的塑塑包装（如BOPP/CPP等）、镀铝包装（BOPP/VMCPP及BOPP/VMPET/PE等）等。该类型的包装复合工艺已经非常成熟，流平性佳的通用型胶水在此类型包装上最为适用。但值得注意的是，部分要求高（耐揉搓、特殊袋型等）的镀铝结构，使用无溶剂复合仍然是有较高风险的。

2. 重包装

典型结构是PA/PE，在东北地区大米包装中十分流行。此类结构对于复合牢度要求较高，目前主流的通用型胶黏剂产品基本满足此类需求，但应注意控制PE膜助剂的稳定；另外，要求开口性时可以考虑聚酯类胶黏剂。

3. 水煮包装（≤100℃）

包括PA/PE，PET/PE等，目前国内很多胶黏剂供应商的通用型产品一般都兼容此项功能。在该领域，无溶剂也基本实现了100%的替代率。不过对于镀铝类、铝箔类的水煮结构，应注意其不同于普通塑塑结构，需要选用特殊的胶水。

4. 半高温蒸煮包装（121℃）

截止目前为止，多应用在塑塑结构上，例如PA/RCPP、PET/PA/RCPP等。而对于铝塑结构，各大胶黏剂供应商也在重点攻关，例如万华化学（北京）有限公司的高温蒸煮专用胶WANNATE 9063A/WANEXEL763B便是此方面的先行者。值得指出的是，这里铝塑蒸煮的应用主要是指内层；而关于铝塑结构的外层，则需要胶黏剂、工艺、基材等多方面协同才能解决。

5. 纸塑or纸铝包装

此类型包装是无溶剂领域较为特殊的一类，不同于上述结构，纸塑or纸铝包装主要使用单组份胶黏剂，湿固化的方式；而视纸张情况，也可使用双组份胶黏剂复合。值得一提的是，随着“三只松鼠”、“良品铺子”等网销品牌的盛行，纸类包装的需求量在近年来大幅提升。

以上是对无溶剂胶黏剂在软包领域主流应用的介绍，而伴随着技术的发展，无溶剂必然会被应用到更多的领域中，让我们拭目以待。

三、现存问题

虽然经过业内各位同仁的不懈努力，无溶剂复合的应用已经实现了跨越式发展，但是综合来看，在实际使用中仍会出现一些问题。

1. 外观

外观的问题需要从两个方面来阐述。其一，对于普通干轻包装，无溶剂复合已经非常成熟，但由于无溶剂初黏力小、上胶量低等特点，所以在实际使用中偶然会出现白点、气泡等外观问题；这就要求印刷复合企业在实际应用中做好工艺控制，同时选用低粘型胶黏剂，加强“二次流平”，有助于上述问题的解决。其二，近年来经常出现油墨处背面气泡的问题，除了工艺相关因素外，客户往往通过更换油墨解决了该问题，但这只是表象，中间可能涉及了诸多因素，值得胶黏剂、油墨与软包企业共同深入研究。其三，对于高阻隔结构，例如PET/VMPET，PA/AL等，使用无溶剂复合往往会出现泡点等复合外观问题，这一类的产品，需要从设备、工艺、胶黏剂、油墨、膜材等多方面去进行多重有效控制。现阶段来看，尚不具备大规模推广应用的条件。

2. 耐温性

目前市场上的无溶剂蒸煮胶，一般可以满足半高温121℃塑塑结构的蒸煮需求。但是对于高温135℃的蒸煮要求，虽然蒸煮后破袋概率不高，但强度方面很难达到相关标准。可喜的是，该领域已经有了对应的产品在市场上小范围的推广及应用。

3. 热封高温

热封高温问题主要是出现在内层为PE膜时，表现为热封温度的不正常升高。这种现象的发生，往往是不规律的。有时是整批PE膜出现问题，有时是某批PE膜中的某一两卷出现问题，更有甚者，笔者曾遇到过同一卷PE膜表现都非常大。这也从侧面说明热封高温的问题，主要是PE膜质量不稳定导致的。但为何干复胶很少出现类似的问题呢？业内已经形成基本共识：无溶剂胶黏剂属于低温涂布，因此小分子物质占比高于干复胶，且不同的无溶剂胶黏剂间差异并不大；当PE膜质量出现问题时，无溶剂固化剂中的小分子的异氰酸酯类物质更容易透过PE膜，积聚在热封层，并形成了聚脲类物质（软化温度远高于PE），进而造成了热封温度的提升。

4. 油墨匹配性

如上所述，由于无溶剂胶黏剂均为常温或低温涂布，所以在体系设计上，其分子量往往较小，因而易与油墨发生匹配性问题。特别是满版印刷的镀铝结构上，无溶剂胶黏剂可能会与油墨发生相容性问题，造成大批量的损失；这就要求彩印复合企业在使用油墨或胶黏剂前，必须做好充分的产前试验，更换油墨或胶黏剂需慎重，另外也要特别注意溶剂残留的控制。

5. 质量稳定性

一款胶黏剂产品的优劣，最为重要的一个标准便是其质量稳定性。市场上部分胶黏剂产品，有时会出现批次间质量不稳定的问题。除与企业自身品控水平不高有关外，还有一个重要原因是其过分追求低成本，对于原料等要求不高所致。比如业内经常遇到的气味问题，往往是由于采购了价低质差的原料，造成胶黏剂气味严重偏高，最终导致复合制品中长期残留胶黏剂气味，给软包企业造成了巨额的损失。因此，软包企业在选择胶黏剂供应商时，除了考虑价格、单次试样结果等因素的同时，也应多关注企业的整体实力。

这里只是提到了部分业内常见的问题，笔者认为问题的出现并非坏事，这正是我们未来努力的方向。

四、发展趋势

无溶剂胶黏剂的野蛮生长期已经接近尾声，关于其未来的发展方向，笔者在这里简单谈一下自己的几点浅见。

1. 一体化

现在市场上的无溶剂产品已经非常丰富，国内大大小小的胶黏剂供应商已经接近百家；针对不同需求，每家企业又有多款产品在市场上推广，造成产品五花八门，眼花缭乱。而中国的软包企业以小微企业为主，往往只有1台无溶剂设备，且结构复杂、需求多样，无溶剂频繁切换胶水的时间成本太高，并不现实。所以，自然而然地提出了“一体化”的需求。是否能开发一款产品，既能满足镀铝、低摩擦系数、高油墨匹配性，同时也能满足蒸煮等要求呢？国内主流的胶黏剂厂家已经开始朝着这个方向发展，包括万华化学（北京）在内的部分厂家已经推出了市场化的产品；可以想见，未来类似的产品肯定会越来越多的推向市场，产品的兼容性也会越发完善。

2. 功能化

无溶剂技术的发展之路，本质上是干复技术被逐步取代的过程。而在干复胶方面，至今仍然有无溶剂无法逾越的技术壁垒—功能胶，包括高阻隔、耐溶剂、135℃铝塑蒸煮胶等等。这个领域技术门槛高，非常考验胶黏剂厂家技术功底。所以笔者认为，凡有远见之企业，必已在此方向上展开了相应的研究和技术储备。未来一旦此领域有了突破性进展，那么无溶剂几乎可以实现对干复100%的替代，当然这还需要软包装行业同仁们共同努力、协作，方有望实现。

3. 安全性

近年来，食品安全相关问题日益突出，新国标GB 9685-2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》推出，胶黏剂相关的国标也已经开始征集意见，这些法规层面的措施导致食品软包行业对于毒害物质的要求也愈发严格。法规的完善只是第一步，食安问题是底线问题，每个食品行业的从业者都应严守这个底线。

在笔者看来，法规的完善带来的不是禁锢，而是重大的机遇；更高的要求势必会带来技术的进一步革新升级，促进无溶剂市场进一步良性上升发展。

五、结语

2020年是非常不平凡的一年，肆虐全球的新冠疫情对整个世界都产生了深远的影响。上半年国内诸多行业非常不景气，但即使如此严峻形势下，无溶剂行业仍然有着非常好的发展，这与其贴近民生必需品不无关系。随着人民生活水平的提高，这个行业必将继续上升。但机遇和挑战并存，未来无溶剂技术的发展已经由相对原始的扩张性发展，逐步转变为向安全化、高端化、功能化方向发展，这需要胶黏剂厂家、设备供应商和软包装企业三者通力协作，才有望实现无溶剂行业的良性可持续发展。