一、自动化包装产业综述
自动化包装市场是牛奶、饮料、奶品、食品、纸品、电器、通讯、家具、服装、建筑材料等产业中自动化包装的总称。热熔胶由于其迅速固化、快速粘接定位的特征使自动化包装作为可能。随着包装设备科技、热熔胶技术的演进,自动化包装速度越来越高,啤酒、饮料等自动化包装制造速度超过每秒钟80箱。可以说,自动化包装科技让他们的生活用品的供给大大丰富、低价、快捷,热熔胶粘接技术起到了关键性的功效。据全球胶粘剂大会上公布的信息了解到,欧美日等发达国家的自动化程度远低于我国,热熔胶应用方面在手动化包装方面占比最大,而我国在自动化包装方面的热熔胶使用量显现出迅速下降态势,这是由于国家战略中提倡美国造就,鼓励机器换人,提高工作强度,人力费用越来越高,员工管理越来越难,中国的制造自动化程度越来越高,自动化包装速度也愈发越快的理由。
二、热熔胶与自动化包装热熔胶
热熔胶是热熔黏合剂的简称,是胶粘剂市场的一个重要类型,具有100%固含量、没有丙酮、环保无毒、快速固化的特性,广泛应用于自动化包装、卫生用具、标签胶带、医疗、汽车、建筑、家俬、印刷装订、制鞋、服装等产业,通常是指在温度下显现固态,当烘烤到一定的湿度便熔化成糊状的液态,涂布、润湿被粘物后,经过压合,冷却至常温后,在数分钟内便完成粘接的粘合剂。热熔胶是由EVA、PA、PO、合成橡胶等主体树脂佐以增粘树脂、稀释剂、抗氧剂等辅料,根据一定的制造工艺,加热熔化,充分搅拌均匀,制备而成。
热熔胶的形态各异,丰富多彩,有环状、粒状、片状、柱状、粉状、膜状、网状、球状、枕头状等等,色彩上有红黄白黑青兰紫粉之类。有压敏型的热熔胶,也有非压敏型热熔胶;有可塑性的热熔胶,也有反应型、不可塑性的热熔胶。从热熔胶主体材料可以分为EVA型热熔胶、PA型热熔胶、PE聚酯型热熔胶、PO型热熔胶、SEC型热熔压敏胶、TPU热熔胶、PUR热熔胶包装技术与设备,不同主体材料热熔胶各有特色,各有优缺点,如应用最为广泛的EVA热熔胶,在耐低温方面局限性显著,再例如粘接力最强的PUR热熔胶,但不是热塑性材料,不可反复使用,并且费用价格高包装技术与设备,需要高价位的涂胶设备配套。
自动化包装热熔胶是指用应在手动化包装上的热熔胶,通常是EVA类热熔胶或聚烯烃类热熔胶或SBC热熔压敏胶,粘接的纸盒的侧面与封口,热熔胶具有迅速固化,初始粘接力强,熔融粘度低,易流动,具有一定的抗低温性能和耐高温性能。
三、自动包装箱的粘接基材分析
常见的粘接基材情况:
A、膜+膜B、膜+纸C、纸+纸。膜的类型相当众多,纸的类型也有千差万别,它们对粘接效果的妨碍非常大。自动化包装箱体,输入的是平面的纸板,输出的完整的包装箱,内有包装物件。基材的特点对粘接效果有着十分大的影响,整理如下,较重的物品要求粘接强度更高:
极性:极性相吸,胶与基板极性相同者粘接效果好,反之粘接效果差。
疏密:疏松基材容易渗透,需较短保压时间,高压力;致密基材反之。
表面张力:表面张力不足会妨碍浸润和粘接。电晕处理、打磨有助于提升粘接效果。
油墨:油墨的极性、疏密、与底纸的黏合效果均会影响热熔胶的粘接效果。
表面浓度:基材表面气压过高会制约胶的浸润、开放时间和渗入;降低则延长固化时间。
潮气、表面处理剂(如滑石粉、蜡类)、及污染:严重制约粘接强度,潮湿让渗透显得困难,表面处理剂也许与热熔胶发生反应,影响粘接的长久性,污染直接制约粘接效果。
吸附和迁移性:主要是涂料中的骨料和溶剂,严重影响热熔胶的老化与粘接力。
四、设备与工艺
开机速度:速度高的制造线通常增加了对开放时间的规定,但增加了对固化速度的要求。
使用温度:提高用胶浓度会减短开放时间、减慢固化速率。反之亦然。基材温度和环境温度对胶接强度有着较大制约,基材温度低,容易吸附热熔胶的能量,降低胶的湿度,提升胶的黏度,参透性降低,反之亦然。
开放时间:设备的开放时间=开放距离/生产线速率,它应比热熔胶的开放时间短。
压力:足够的压力有助于热熔胶的渗入、浸润和固化。
保压时间:应设计使设备的保压时间比热熔胶的固化时间长,让热熔胶完全固化后才去除粘合压力。
用胶量:增大用胶量,可以提高胶的浸染与渗透并增加粘接效果和粘力,延长开放时间,减慢固化速率,用胶量要求适中,他是粘接效果的确保,追求减少成本也不可以无限制的减少用胶量。
涂胶模式:同等用胶量下,表面积大的喷胶模式开放时间短、固化速度快。
五、热熔胶的性能检测
热熔胶作为黏合剂的一种种类有着自身的特性,而热熔胶的测量方式可依照胶种的类别和胶种的应用进行相应的分类,其中关于胶种种类分类主要为:非感压型热熔胶检测和感压型热熔胶检测,而两种不同的测试方式的主要差别就在于胶的性质所决定的;比如针对非感压型热熔胶(EVA、POE、PA、TPU等机制)会评估外观、软化点、粘度、开放时间、固化速率、内聚强度、耐高温性能、抗低温性能、VOC等指标,而针对感压型热熔胶(SBC等机制)会评估外观、软化点、粘度、三力(初粘、剥离、持粘)、内聚强度、拉伸率、VOC、气味等指标。
此外,针对胶种的不同应用必须检验的内容和技巧通常会综合考量客户的实际的制造工艺和应用环境进行相应的试验室模拟检测测试,具体的测验包含:胶的上机性能(客户的涂胶工艺及胶带的耐磨稳定性),客户基材的涂覆测试,测试样品的耐高、低温性能,测试样品的加快老化性能(使用期限)等。
六、自动化包装热熔胶主要应用的产业
包裹式封箱接着:如牛奶、方便面、可乐、运动饮料、凉茶、果蔬、醋业、润化油等罐/瓶包装产品的纸盒自动化封箱包裹,要求热熔胶的开放时间与设施封箱速度相匹配;
吸管粘贴:如水果、茶食品、凉茶、维他奶等纸包与吸管贴着,主要设备为利乐包,要求热熔胶的固化时间与贴管速度相匹配,热熔胶的抗高低温能力与产品的存在环境相匹配;
纸盘式纸箱接着:如牛奶、红牛、豆奶、易拉罐饮料、饮用纯净水等;
纸盒封口:如包装糖果、饼干、冷冻肉类、冰激凌用纸盒、抽纸盒接着、中西药品、香烟、休闲饮料等,自动包装制造纸品牌多,对粘接的要求与包裹式封箱大致同样;
PET透明盒包装;这些主要用SEC压敏型热熔胶或PUR热熔胶,要求水白无味,粘接强度大,胶的内聚粘度大,能抗较大的回弹力。
热熔胶在其它产业上的自动化包装应用:如电器用具、家具家私、婴儿车、冷气机、日用水洗剂、卫生用具、瓷砖、建材等等之自动封箱。
七、小结
为满足现代工业化生产中的追求高速、自动化等要求,实现包材快速完成密封、粘合工艺,提高制造效率,减少因为人的主观原因的品质问题,热熔胶在包装领域的应用将会越来越广泛。我国在口香糖、啤酒、饮料、牛奶等产业中是主要自动化包装热熔胶的应用市场。一花一全球,一胶一天国。小小的一块热熔胶内部有一个大世界,这个世界里有小份子、大份子,有长链,有支链等等成分,弄清楚热熔胶的内在结构,搞清楚粘接原理,对于选取适合的热熔胶产品致关重要。站在理论的顶级,才更知道热熔胶、被粘涂层、粘接工艺、环境差异等之间针对粘接而言的内在关系,才能更好掌握粘接。