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聚氨酯热熔胶粘剂在书本装订中的应用
来源:http://www.vipwangmo.com2018/6/25 15:36:55

一、聚氨酯胶粘剂简介

聚氨酯EVA热熔胶膜胶粘剂是目前正在迅猛发展的聚氨酯树脂中的一个重要组成部分,具有优异的性能,在许多方面都得到了广泛的应用,是八大合成胶粘剂中的重要品种之一。

聚氨酯胶粘剂具有优异的抗冲击特性和抗剪切强度,适用于各种结构性粘合领域,并具备优异的柔韧特性。聚氨酯胶粘粘剂具备优异的橡胶特性,能适应不同热膨胀系数基材的粘合,它在基材之间形成具有软-硬过渡层,不仅粘接力强,同时还具有优异的缓冲、减震功能。 聚氨酯胶粘粘剂的低温和超低温性能超过所有其他类型的胶粘剂。

水性聚氨酯胶粘剂具有低VOC含量、低或无环境污染、不燃等特点,是聚氨酯胶粘剂的发展方向。

此外,聚氨酯胶粘剂还具有韧性可调节、粘合工艺简便、耐低温性能以及优良的稳定性等等特性。正是由于聚氨酯胶粘剂这种优良的粘接性能和对多种基材的粘接适应性,使其应用领域不断扩大,在国内外近年来成为发展快的胶粘剂。

二、聚氨酯胶粘剂应用  

1鞋用聚氨酯胶粘剂  

我国是一个制鞋大国,鞋用胶粘剂的发展经历3代后,随着全球性环保意识的提高,以及石油危机的加剧,促使第4代环保无溶剂型和水基型鞋用粘胶剂的出现。近年来,水性聚氨酯的制备工艺已日趋成熟。对于一些低极性鞋材如SBS等材质的粘接,聚氨酯胶粘剂的剥离强度达不到要求。通过添加增粘树脂等进行改性,可开发出具有结晶度高、结晶速度快、内聚强度大和剥离强度较理想的聚氨酯鞋用胶粘剂。

2、汽车用聚氨酯胶粘剂

在汽车上应用广泛的聚氨酯胶粘剂主要有装配挡风玻璃用单组分湿固化聚氨酯密封胶;粘接玻璃纤维增强塑料和片状模塑复合材料的结构胶粘剂、内装件用双组分聚氨酯胶粘剂及水性聚氨酯胶等。汽车内饰件也是胶粘剂用量增长的一个领域。汽车上应用广泛的水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。大多数水性聚氨酯是线性热塑性聚氨酯,由于其涂膜没有交联,分子质量较低,因而耐水性、耐溶剂性、胶膜强度等性能还较差,须对其进行改性,以提高其性能。聚酯和丙烯酸的杂和分散体与脲二酮和异氰脲酸酯配合,制备的汽车修补清漆,不需要高速搅拌设备,容易混合在一起,具有良好的粘附性能。

3、建筑用聚氨酯胶粘剂

聚氨酯胶粘剂除具有无毒、使用方便等优点,还具有其它胶粘剂无法比拟的优点,即优良的耐低温、耐溶剂、耐老化、耐臭氧及耐细菌性能,在建筑铺装材料的应用中发挥着重要作用。广泛应用于弹性橡胶地垫、硬质橡胶地砖和铺设塑胶跑道运动场中。新型双组分聚氨酯胶粘剂突破传统胶粘剂剪切强度与剥离强度的矛盾,可使两者同时达到较高使用强度,在建筑用钢板的粘接中体现出优异的性能,粘接牢固且不易产生形变,而且室温可调固化速度,使该聚氨酯胶在使用上方便易行,应用广泛。聚氨酯胶粘剂在建筑用PVC材料粘接,夹心板生产以及建筑防水涂料中都得到广泛使用。

4、木材用聚氨酯胶粘剂

随着世界性森林资源急剧减少和我国天然林资源保护工程的实施,小木材拼大板就要求胶粘剂粘接强度和耐久耐候等性能优于木材本身。胶粘剂用量的多少,已成为衡量木材工业技术发展水平的标志。木工行业使用的单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂是液态的,在室温下使用。通常其粘接强度高、柔韧性和耐水性好,并能和许多非木基材(如纺织纤维、金属、塑料、橡胶等)粘接。单组分聚氨酯胶粘剂在测试中所表现出的干、湿强度均要好于酚醛胶粘剂。

5包装用聚氨酯胶粘剂

软包装又称软罐头,以其轻质方便、保鲜期长、卫生、易贮存运输、易拆开、垃圾量少及货架效应良好等独特的综合性能,现已超过硬包装如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯胶粘剂由于其优异的性能,可将不同性质的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐药品、透明、耐磨等各种性能的软包装用复合薄膜。用于包装的聚氨酯胶粘剂品种繁多,如水基聚氨酯胶粘剂、热熔型聚氨酯胶粘剂、溶剂型聚氨酯胶粘剂、无溶剂型聚氨酯胶粘剂。

   6书籍装订用聚氨酯胶粘剂

20年来,在书籍装订中,热熔胶的应用已经获得了迅猛发展。其原因主要是低价平装书生产有了惊人的增长,与此同时产生了无线装订工艺,由于EVA热熔胶具有很好粘接性和弹性,目前国内市场上使用的书籍装订热熔胶绝大部分为EVA型热熔胶。但EVA型热熔胶价格昂贵,而且EVA型热熔胶具有记忆性等缺点。聚氨酯热熔胶则可弥补以上缺陷,该胶粘剂生产工艺简单,成本低廉,胶粘剂的弹性、韧性好,粘接强度高,胶粘剂可以反复熔化使用,产品利用率高,具有更广阔的应用前景。

  7其它

聚氨酯胶粘剂由于其优异的粘接特性,在航天器材的粘接、文物保护与修复、军工产业、文具用品、医疗卫生等方面发挥越来越重要的作用。  聚氨酯胶粘剂以其优异的性能广泛应用于各个领域,日渐成为人类生活中重要的合成材料。目前,世界聚氨酯胶粘剂工业正向适应环境保护、安全卫生、资源回收等方向发展。随着聚氨酯用途的逐渐拓展和我国人民环保意识的不断增强,我国聚氨酯胶粘剂工业也显示了较快的增长势头,技术开发也取得了很大的进展。  

1.主要应用优势

在书本装订应用方面,与传统EVA热熔胶相比,PUR热熔胶具有快速固化、使用简便、施胶温度较低、耐冲击耐疲劳、翻平性好、经久耐用、粘接力强、环保等优势。

对印后书本装订而言,PUR热熔胶6小时后即可达到普通EVA热熔胶钉装的强度,而48小时后则可达到很强的粘接效果。纸张的涂布以及油墨、清漆涂层、UV固化层、塑料薄膜等表面性质差异大的材料,都不会对PUR热熔胶的装订性质造成很大的影响,相比于传统的EVA胶粘剂,成品功能性测试(如书本拉页、揭页测试)结果会高出60%以上。传统的EVA热熔胶书本装订施胶温度约为160-180℃,PUR热熔胶施胶温度较低,只需120-150℃,非常适合于对高溫敏感、易变型材质的应用,既可以节约能耗,并且可增加工人的操作安全性。对于厚度较大平装书,传统的EVA热熔胶对书籍需要锁线加工,而PUR热熔胶可以减少此工序,节约成本,缩短生产货期。PUR热熔胶胶层柔软,可使书籍的翻阅与折合极为方便,作为网状交联化合物,它耐冲击振动、耐疲劳表现出优异的性能,对于一些长期使用的书籍如参考书、手册、教课书、烹饪书等所要求书本的翻平性(将书籍翻开的程度)PUR热熔胶装订无疑是很好的选择。由于PUR热熔胶化学交联反应使得具有高的耐热性、耐低温性、耐溶剂性、耐水性等优异的粘合性能,对于一些长期保存的书籍如写真集、图片年鉴、高档的文物字画、圣经书籍等,PUR热熔胶能完全满足这些书籍的要求。PUR热熔胶具有很佳的粘接力,用胶量比传统的EVA热熔胶少约50%或更少。EVA热熔胶要达到一定的强度(书背施胶厚度根据纸张情况和书本的不同厚度)胶层控制在0.62mm之间。在相同情况下 PUR胶层可不分书本厚薄不分纸张情况,一般在0.3 mm左右就可达到同EVA热熔胶一样的强度。PUR热熔胶组成中不含溶剂,固化过程不会造成挥发性溶剂的污染,为环保型胶粘剂未来的发展目标。

2.主要应用缺点

尽管聚氨酯热熔胶的性能特点非常突出,但目前仍存在一些技术问题需要解决,如:降低熔融温度和熔融粘度;提高初粘力;增强产品的柔韧性、耐热性和阻燃性等。PUR热熔胶操作性、操作工艺比传统EVA胶粘剂要求更高,要尽量避免胶粘剂与空气中的水分接触,因此预热熔胶箱内应有氮气作保护。由于PUR热熔胶钉装施胶量可以同比EVA热熔胶少,对机台运行稳定性要求比较高。PUR热熔胶加热使用过程中,可能产生少量有害刺激气体(异氰酸盐)挥发,对熔胶温度控制、通风系统要求高。当PUR热熔胶熔解施胶冷却发生交联反应固化后,不可以重新加热熔融再次使用,而EVA热熔胶作为可塑性树脂可以反复加热使用。

、书本装订用聚氨酯热熔胶的发展趋势

聚氨酯EVA热熔胶膜20世纪30年代研究成功以来,到2007年聚氨酯热熔胶市场需求年平均增长率达到11%以上,成为继水性胶粘剂、EVA热熔胶粘剂第三增长最快的胶粘剂。

高速发展的今天,追求更高的生产效能、安全性。显然第三代的PUR热熔胶仍然未能满足生产的需要。一些国际知名的大公司,为缩短PUR热熔胶固化时间做出不断的努力。“UV紫外线加湿气”双固化的PUR热熔胶的概念被提出,并开始批量用于实际生产中。这种热熔胶是在合成生产的过程中,在PUR分子链上接枝一些能与UV反应的单体成分。当书本施胶后,利用在装订设备上安装的UV能量灯,引发PUR热熔胶内的UV单体成分发生交联反应,令PUR热熔胶初步得到固化,然后再与空气水分进一步发生反应直到完全固化。这种PUR热熔胶可以配合设备联机生产、切书边操作,在3分钟内固化程度达到满意效果,与普通EVA热熔胶固化速度相当,甚至,此类型的PUR热熔胶也可以适用于圆脊装订书的装订上。目前,由于此类胶粘剂价格比较贵,仍然未能推广应用。但相信不久的将来,技术的进步,工艺的成熟,必将带给人们更便宜、质量更高的新型PUR热熔胶。

对用于书本装订的PUR热熔胶发展也十分迅速。自80年代末90年代初,一代PUR热熔胶开始使用于书本装订,但当时书本施胶后三到六天才达到很佳性能,才可进行书本切边、后加工和运输等,但局限于当时的合成技术,在熔胶操作过程中,较大量的异味(MDITDI)残留异氰酸酯单体挥发,对操作工人刺激比较大。到了90年代中后期,第二代PUR热熔胶固化速度缩短到三天,异氰酸酯残留单体得到有效的控制。踏入21世纪,第三代的湿气固化聚氨酯PUR热熔胶得到进一步的完善,书本施胶装订后30分钟可以切书边,6-16小时内得到固化,达到很佳的粘接效果。

随社会的进步,人们对文化享受、品味追求越来越高,书本、读物、杂志等趋向时尚性、个性化、耐用性、耐收藏性、翻平性、安全性更高的档次。到目前为止,要符合人们的需求,PUR热熔胶装订技术是一个好的选择。可以预测的是,降低PUR热熔胶的价格,提高PUR的易使用性能,扩宽适用性至装订工艺是PUR推广使用的重要的关键所在。

 

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