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聚氨酯熱熔膠粘劑在書本裝訂中的應用
來源:http://www.youseftkd.com2018/6/25 15:36:55

一、聚氨酯膠粘劑簡介

聚氨酯EVA熱熔膠膜膠粘劑是目前正在迅猛發展的聚氨酯樹脂中的一個重要組成部分,具有優異的性能,在許多方面都得到了廣泛的應用,是八大合成膠粘劑中的重要品種之一。

聚氨酯膠粘劑具有優異的抗沖擊特性和抗剪切強度,適用于各種結構性粘合領域,并具備優異的柔韌特性。聚氨酯膠粘粘劑具備優異的橡膠特性,能適應不同熱膨脹系數基材的粘合,它在基材之間形成具有軟-硬過渡層,不僅粘接力強,同時還具有優異的緩沖、減震功能。 聚氨酯膠粘粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠粘劑。

水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環境污染、不燃等特點,是聚氨酯膠粘劑的發展方向。

此外,聚氨酯膠粘劑還具有韌性可調節、粘合工藝簡便、耐低溫性能以及優良的穩定性等等特性。正是由于聚氨酯膠粘劑這種優良的粘接性能和對多種基材的粘接適應性,使其應用領域不斷擴大,在國內外近年來成為發展快的膠粘劑。

二、聚氨酯膠粘劑應用  

1鞋用聚氨酯膠粘劑  

我國是一個制鞋大國,鞋用膠粘劑的發展經歷3代后,隨著全球性環保意識的提高,以及石油危機的加劇,促使第4代環保無溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現。近年來,水性聚氨酯的制備工藝已日趨成熟。對于一些低極性鞋材如SBS等材質的粘接,聚氨酯膠粘劑的剝離強度達不到要求。通過添加增粘樹脂等進行改性,可開發出具有結晶度高、結晶速度快、內聚強度大和剝離強度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。

2、汽車用聚氨酯膠粘劑

在汽車上應用廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風玻璃用單組分濕固化聚氨酯密封膠;粘接玻璃纖維增強塑料和片狀模塑復合材料的結構膠粘劑、內裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠等。汽車內飾件也是膠粘劑用量增長的一個領域。汽車上應用廣泛的水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑。大多數水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯,由于其涂膜沒有交聯,分子質量較低,因而耐水性、耐溶劑性、膠膜強度等性能還較差,須對其進行改性,以提高其性能。聚酯和丙烯酸的雜和分散體與脲二酮和異氰脲酸酯配合,制備的汽車修補清漆,不需要高速攪拌設備,容易混合在一起,具有良好的粘附性能。

3、建筑用聚氨酯膠粘劑

聚氨酯膠粘劑除具有無毒、使用方便等優點,還具有其它膠粘劑無法比擬的優點,即優良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細菌性能,在建筑鋪裝材料的應用中發揮著重要作用。廣泛應用于彈性橡膠地墊、硬質橡膠地磚和鋪設塑膠跑道運動場中。新型雙組分聚氨酯膠粘劑突破傳統膠粘劑剪切強度與剝離強度的矛盾,可使兩者同時達到較高使用強度,在建筑用鋼板的粘接中體現出優異的性能,粘接牢固且不易產生形變,而且室溫可調固化速度,使該聚氨酯膠在使用上方便易行,應用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建筑用PVC材料粘接,夾心板生產以及建筑防水涂料中都得到廣泛使用。

4、木材用聚氨酯膠粘劑

隨著世界性森林資源急劇減少和我國天然林資源保護工程的實施,小木材拼大板就要求膠粘劑粘接強度和耐久耐候等性能優于木材本身。膠粘劑用量的多少,已成為衡量木材工業技術發展水平的標志。木工行業使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態的,在室溫下使用。通常其粘接強度高、柔韌性和耐水性好,并能和許多非木基材(如紡織纖維、金屬、塑料、橡膠等)粘接。單組分聚氨酯膠粘劑在測試中所表現出的干、濕強度均要好于酚醛膠粘劑。

5包裝用聚氨酯膠粘劑

軟包裝又稱軟罐頭,以其輕質方便、保鮮期長、衛生、易貯存運輸、易拆開、垃圾量少及貨架效應良好等獨特的綜合性能,現已超過硬包裝如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯膠粘劑由于其優異的性能,可將不同性質的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝用復合薄膜。用于包裝的聚氨酯膠粘劑品種繁多,如水基聚氨酯膠粘劑、熱熔型聚氨酯膠粘劑、溶劑型聚氨酯膠粘劑、無溶劑型聚氨酯膠粘劑。

   6書籍裝訂用聚氨酯膠粘劑

20年來,在書籍裝訂中,熱熔膠的應用已經獲得了迅猛發展。其原因主要是低價平裝書生產有了驚人的增長,與此同時產生了無線裝訂工藝,由于EVA熱熔膠具有很好粘接性和彈性,目前國內市場上使用的書籍裝訂熱熔膠絕大部分為EVA型熱熔膠。但EVA型熱熔膠價格昂貴,而且EVA型熱熔膠具有記憶性等缺點。聚氨酯熱熔膠則可彌補以上缺陷,該膠粘劑生產工藝簡單,成本低廉,膠粘劑的彈性、韌性好,粘接強度高,膠粘劑可以反復熔化使用,產品利用率高,具有更廣闊的應用前景。

  7其它

聚氨酯膠粘劑由于其優異的粘接特性,在航天器材的粘接、文物保護與修復、軍工產業、文具用品、醫療衛生等方面發揮越來越重要的作用。  聚氨酯膠粘劑以其優異的性能廣泛應用于各個領域,日漸成為人類生活中重要的合成材料。目前,世界聚氨酯膠粘劑工業正向適應環境保護、安全衛生、資源回收等方向發展。隨著聚氨酯用途的逐漸拓展和我國人民環保意識的不斷增強,我國聚氨酯膠粘劑工業也顯示了較快的增長勢頭,技術開發也取得了很大的進展。  

1.主要應用優勢

在書本裝訂應用方面,與傳統EVA熱熔膠相比,PUR熱熔膠具有快速固化、使用簡便、施膠溫度較低、耐沖擊耐疲勞、翻平性好、經久耐用、粘接力強、環保等優勢。

對印后書本裝訂而言,PUR熱熔膠6小時后即可達到普通EVA熱熔膠釘裝的強度,而48小時后則可達到很強的粘接效果。紙張的涂布以及油墨、清漆涂層、UV固化層、塑料薄膜等表面性質差異大的材料,都不會對PUR熱熔膠的裝訂性質造成很大的影響,相比于傳統的EVA膠粘劑,成品功能性測試(如書本拉頁、揭頁測試)結果會高出60%以上。傳統的EVA熱熔膠書本裝訂施膠溫度約為160-180℃,PUR熱熔膠施膠溫度較低,只需120-150℃,非常適合于對高溫敏感、易變型材質的應用,既可以節約能耗,并且可增加工人的操作安全性。對于厚度較大平裝書,傳統的EVA熱熔膠對書籍需要鎖線加工,而PUR熱熔膠可以減少此工序,節約成本,縮短生產貨期。PUR熱熔膠膠層柔軟,可使書籍的翻閱與折合極為方便,作為網狀交聯化合物,它耐沖擊振動、耐疲勞表現出優異的性能,對于一些長期使用的書籍如參考書、手冊、教課書、烹飪書等所要求書本的翻平性(將書籍翻開的程度),PUR熱熔膠裝訂無疑是很好的選擇。由于PUR熱熔膠化學交聯反應使得具有高的耐熱性、耐低溫性、耐溶劑性、耐水性等優異的粘合性能,對于一些長期保存的書籍如寫真集、圖片年鑒、高檔的文物字畫、圣經書籍等,PUR熱熔膠能完全滿足這些書籍的要求。PUR熱熔膠具有很佳的粘接力,用膠量比傳統的EVA熱熔膠少約50%或更少。EVA熱熔膠要達到一定的強度(書背施膠厚度根據紙張情況和書本的不同厚度)膠層控制在0.62mm之間。在相同情況下 PUR膠層可不分書本厚薄不分紙張情況,一般在0。3 mm左右就可達到同EVA熱熔膠一樣的強度。PUR熱熔膠組成中不含溶劑,固化過程不會造成揮發性溶劑的污染,為環保型膠粘劑未來的發展目標。

2.主要應用缺點

盡管聚氨酯熱熔膠的性能特點非常突出,但目前仍存在一些技術問題需要解決,如:降低熔融溫度和熔融粘度;提高初粘力;增強產品的柔韌性、耐熱性和阻燃性等。PUR熱熔膠操作性、操作工藝比傳統EVA膠粘劑要求更高,要盡量避免膠粘劑與空氣中的水分接觸,因此預熱熔膠箱內應有氮氣作保護。由于PUR熱熔膠釘裝施膠量可以同比EVA熱熔膠少,對機臺運行穩定性要求比較高。PUR熱熔膠加熱使用過程中,可能產生少量有害刺激氣體(異氰酸鹽)揮發,對熔膠溫度控制、通風系統要求高。當PUR熱熔膠熔解施膠冷卻發生交聯反應固化后,不可以重新加熱熔融再次使用,而EVA熱熔膠作為可塑性樹脂可以反復加熱使用。

、書本裝訂用聚氨酯熱熔膠的發展趨勢

聚氨酯自20世紀30年代研究成功以來,到2007年聚氨酯熱熔膠市場需求年平均增長率達到11%以上,成為繼水性膠粘劑、EVA熱熔膠粘劑第三增長最快的膠粘劑。

高速發展的今天,追求更高的生產效能、安全性。顯然第三代的PUR熱熔膠仍然未能滿足生產的需要。一些國際知名的大公司,為縮短PUR熱熔膠固化時間做出不斷的努力。“UV紫外線加濕氣”雙固化的PUR熱熔膠的概念被提出,并開始批量用于實際生產中。這種熱熔膠是在合成生產的過程中,在PUR分子鏈上接枝一些能與UV反應的單體成分。當書本施膠后,利用在裝訂設備上安裝的UV能量燈,引發PUR熱熔膠內的UV單體成分發生交聯反應,令PUR熱熔膠初步得到固化,然后再與空氣水分進一步發生反應直到完全固化。這種PUR熱熔膠可以配合設備聯機生產、切書邊操作,在3分鐘內固化程度達到滿意效果,與普通EVA熱熔膠固化速度相當,甚至,此類型的PUR熱熔膠也可以適用于圓脊裝訂書的裝訂上。目前,由于此類膠粘劑價格比較貴,仍然未能推廣應用。但相信不久的將來,技術的進步,工藝的成熟,必將帶給人們更便宜、質量更高的新型PUR熱熔膠。

對用于書本裝訂的PUR熱熔膠發展也十分迅速。自80年代末90年代初,一代PUR熱熔膠開始使用于書本裝訂,但當時書本施膠后三到六天才達到很佳性能,才可進行書本切邊、后加工和運輸等,但局限于當時的合成技術,在熔膠操作過程中,較大量的異味(MDITDI)殘留異氰酸酯單體揮發,對操作工人刺激比較大。到了90年代中后期,第二代PUR熱熔膠固化速度縮短到三天,異氰酸酯殘留單體得到有效的控制。踏入21世紀,第三代的濕氣固化聚氨酯PUR熱熔膠得到進一步的完善,書本施膠裝訂后30分鐘可以切書邊,6-16小時內得到固化,達到很佳的粘接效果。

隨社會的進步,人們對文化享受、品味追求越來越高,書本、讀物、雜志等趨向時尚性、個性化、耐用性、耐收藏性、翻平性、安全性更高的檔次。到目前為止,要符合人們的需求,PUR熱熔膠裝訂技術是一個好的選擇。可以預測的是,降低PUR熱熔膠的價格,提高PUR的易使用性能,擴寬適用性至裝訂工藝是PUR推廣使用的重要的關鍵所在。

 

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