幾種膠水的性能及包裝印刷中的粘合劑應(yīng)用

    膠水在包裝工業(yè)中的使用已經(jīng)有近百年的歷史。它是一種靠界面作用把各種固體材料牢固的粘接在一起的物質(zhì)，又叫粘合劑或膠合劑，簡(jiǎn)稱為“膠”。包裝工業(yè)中，被粘結(jié)材料的種類很多，不同類型的材料，如金屬、木材、塑料、紙、復(fù)合薄膜等，其物理、化學(xué)性質(zhì)各不相同，對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有很大影響。因此，要根據(jù)不同的材料，選用不同的膠水及粘結(jié)工藝。隨著包裝行業(yè)的發(fā)展，膠水的消費(fèi)量保持著較高的水平，全球包裝工業(yè)年用膠量約占膠水總用量的35％，據(jù)此推測(cè)包裝行業(yè)可能是膠水最大的消費(fèi)市場(chǎng)。   
 
泡花堿膠水
 
    泡花堿化學(xué)名稱為硅酸鈉，為無(wú)色晶體或白色粉末，由石英砂與碳酸鈉熔合而成，溶于水呈堿性。其透明的漿狀溶液叫做“水玻璃”，水玻璃溶液在逐漸失水之后粘度顯著增大，以后則引起硬化，因此可以用作膠水。泡花堿是包裝業(yè)中早期使用的膠水。主要應(yīng)用于紙箱行業(yè)中。   
 
泡花堿膠水的優(yōu)缺點(diǎn)   
 
    泡花堿膠水由于操作及生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，紙板干燥速度較快（相對(duì)于淀粉粘合劑而言）。被業(yè)內(nèi)多年來(lái)廣泛使用。但它同時(shí)又具有遇濕潮解，粘合速度慢，加重紙箱等缺點(diǎn)，不適合快速包裝和精品包裝的需要；而且，其含堿量高、易泛堿，對(duì)紙張的腐蝕性強(qiáng)，污染環(huán)境。據(jù)一些廠家報(bào)道，由于紙張的pH值為7，屬于中性物質(zhì)，而泡花堿呈弱堿性，用它作為高檔酒盒的粘合劑，就會(huì)使紙張呈微弱堿性。而堿性物質(zhì)對(duì)燙金用的電化鋁箔、油墨以及金粉、銀粉都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，起一定的化學(xué)反應(yīng)，尤其容易與電化鋁箔中的金屬粉末發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使本來(lái)色澤鮮亮的電化鋁箔失去原有的光澤，顏色完全變成古黃色，從而影響包裝紙盒的美觀。時(shí)間一長(zhǎng)，它也會(huì)使印刷品上的油墨層失去光澤。所以，在紙盒、紙箱糊盒中最好不選用泡花堿作為粘合劑，因?yàn)闀?huì)對(duì)包裝的美觀造成很大的影響。至于用什么樣的膠水，一定要先分析粘合劑的物理和化學(xué)性能。以及其酸、堿對(duì)紙張、油墨、電化鋁箔、金粉、銀粉及覆膜等諸多方面的影響。   
 
泡花堿的發(fā)展趨勢(shì)   
 
    目前，泡花堿已經(jīng)被國(guó)際上列為禁止在紙盒、紙箱產(chǎn)品中使用的膠水。但是泡花堿與其他物質(zhì)合成的膠水卻是新的發(fā)展趨勢(shì)。比如采用泡花堿與各種有機(jī)膠（淀粉、糊精等）配成高質(zhì)量的混合皎就可增強(qiáng)其粘性，同時(shí)也克服了泡花堿的粘合速度慢等缺點(diǎn)。目前。也有報(bào)道利用泡花堿去改性聚乙烯醇膠水從而制得性能優(yōu)良的膠水。   
 
淀粉膠水的使用   
 
    由于淀粉膠水具有強(qiáng)度高、重量輕、無(wú)腐蝕、無(wú)污染、成本低等特點(diǎn)大量應(yīng)用于瓦楞紙板、紙箱生產(chǎn)和自動(dòng)貼標(biāo)等包裝領(lǐng)域以代替。沿用多年的泡花堿。70年代以來(lái)，我國(guó)相繼研制出糊化淀粉膠、氧化淀粉膠、復(fù)合淀粉膠、酯化淀粉膠、接技淀粉膠等各種類型的包裝用淀粉膠水，其中以氧化淀粉膠水應(yīng)用最為廣泛。   
 
淀粉膠水的優(yōu)缺點(diǎn)及與泡花堿的比較   
 
    國(guó)家有關(guān)部門早有規(guī)定（GB一5034-85）加工瓦楞紙板使用淀粉膠水或使用具有同等粘合效果的其他膠水，不得使用硅酸鈉。淀粉膠水與泡花堿相比，具有粘結(jié)強(qiáng)度大，重量輕，無(wú)腐蝕，成本低，易制造等優(yōu)點(diǎn)。目前從包裝工業(yè)對(duì)粘合劑的使用情況看來(lái)，淀粉膠水在紙包裝材料及紙容器的粘合中占有相當(dāng)比重。十幾年過(guò)去了，到目前為止，在我國(guó)紙箱包裝行業(yè)主要還是使用泡花堿，淀粉膠水使用的極少，最主要的原因是淀粉膠水的自然干燥速度太慢。這是因?yàn)榈矸凼且云咸烟菫榻Y(jié)構(gòu)單元的天然高聚物，它由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成。直鏈淀粉本質(zhì)上是一種線型聚合物。大量的羥基使聚合物具有很強(qiáng)的親水性。   
 
    在國(guó)外瓦楞紙箱用淀粉膠水主要是在成形機(jī)上使用，都配有自動(dòng)烘干裝置，所以他們不存在干燥速度慢的問(wèn)題。由于我國(guó)的包裝還比較落后，在紙箱生產(chǎn)中使用成形機(jī)烘干自動(dòng)線的廠家寥寥無(wú)幾。況且我國(guó)的紙箱廠主要是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)小廠，建立烘干自動(dòng)線還有一定的困難，這就嚴(yán)重的影響了淀粉粘合劑的普遍推廣。因此，目前仍有大多數(shù)瓦楞紙箱生產(chǎn)廠，尤其是一些單機(jī)生產(chǎn)，手工小型紙箱廠，仍在繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的泡花堿作為膠水。淀粉膠的制備一般采用熱制，生產(chǎn)成本高，保存期短。另外，比較有代表性的是冷制淀粉膠，先由粘合劑廠制成粉狀包裝產(chǎn)品，再由紙箱廠現(xiàn)配現(xiàn)用。其原理是將淀粉氧化。經(jīng)離心、烘干，再配以填料；這一工藝生產(chǎn)成本低，但使用不方便，配成的淀粉膠需當(dāng)天用完。不能保存，膠的質(zhì)量也不穩(wěn)定。因此，到目前為止，國(guó)內(nèi)一般中小型紙箱廠還是使用泡花堿。
 
淀粉粘合劑的發(fā)展趨勢(shì)
 
    淀粉膠水主要發(fā)展趨勢(shì)是通過(guò)加入高分子材料對(duì)其進(jìn)行改性，使其耐水性、干燥速度、初粘速度、儲(chǔ)存時(shí)間等參數(shù)明顯提高。   
 
    近年來(lái)，國(guó)內(nèi)淀粉膠水的研究多采用加入一些增粘劑形成復(fù)合淀粉膠的方法來(lái)提高耐水性、粘接強(qiáng)度和干燥速度。   
  
    為了克服液體淀粉膠水的粘度穩(wěn)定性差、不易久存、運(yùn)輸不便等不足，固體淀粉膠水的研究也廣泛開(kāi)展起來(lái)。   
 
膠水   
 
    聚乙烯醇（PVA）是常見(jiàn)的水溶性高分子，它是白色粉末狀樹(shù)脂，由聚醋酸乙烯水解而得。PVA對(duì)于多孔、親水表面如紙張、紡織品、木材及皮革表面有良好的粘結(jié)力。通常利用聚乙烯醇的濕粘性，經(jīng)改性后廣泛地用作膠水。   
 
膠水與淀粉膠水的比較   
 
    雖然國(guó)家在1984年規(guī)定出口商品包裝箱一律改用玉米淀粉膠。但淀粉膠水存在著不容忽視的問(wèn)題：（1）產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。玉米淀粉一般都由各單位自行氧化處理，工藝控制困難，天氣變化容易形成凍膠和霉變，使一些企業(yè)紙箱產(chǎn)品很不穩(wěn)定。（2）自然風(fēng)干速度慢，耐水性差。   
 
    對(duì)于淀粉膠水的諸多缺點(diǎn)，由此PVA膠水就有推廣的優(yōu)勢(shì)。首先，PVA膠水的粘合強(qiáng)度比淀粉膠水好，這主要取決于它們的結(jié)構(gòu)。聚乙烯醇的分子式 是簡(jiǎn)單的直鏈形，這樣使分子鏈柔軟，利于旋轉(zhuǎn)，故粘合劑的流動(dòng)性就要好。而且，羥基在外側(cè)，易于與紙中的纖維素結(jié)合成氫鍵，使得粘合牢固，所以它的粘合強(qiáng)度高。而淀粉的分子式為：（C6H10O5）n，分子中有一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這使得分子鏈不便于旋轉(zhuǎn)，故它的剛性增大，膠水的流動(dòng)性差。而且它的羥基在環(huán)內(nèi)。故不利于膠水中羥基與紙纖維形成氫鍵，使得粘合不緊密，造成粘合強(qiáng)度相對(duì)要低。    
 
其次，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。因?yàn)椋篜VA膠水影響質(zhì)量因素不多，氣候變化不大。再次PVA膠粘接強(qiáng)度高，特別是初粘明顯好于其它膠，不跑楞，儲(chǔ)存期長(zhǎng)。與普通淀粉膠水相比。PVA膠水的干燥速度快、粘結(jié)力強(qiáng)、流動(dòng)性好、抗凝凍性強(qiáng)，液態(tài)可保存二個(gè)月以上，是一種綜合性能優(yōu)良的復(fù)合紙箱膠水。   
 
膠水的發(fā)展趨勢(shì)   
 
    聚乙烯醇（PVA）是一種多羥基的高分子化合物，它的突出優(yōu)點(diǎn)是水溶性、無(wú)毒無(wú)害、原料易得，因而得到廣泛應(yīng)用。但PVA耐水性差。在要求較高時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度不夠。故如何對(duì)PVA改性保證其具有耐水性是PVA膠水的發(fā)展趨勢(shì)。通常的改進(jìn)方法是利用與PVA鏈上－OH基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，比如：與醛縮合；與熱固性樹(shù)脂脫水交聯(lián)；與雙官能團(tuán)化合物二羥基甲基脲、乙二醛、乙二酸等進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)：加入交聯(lián)劑硼砂、硼酸、硫酸鹽等。近年來(lái)用二異氰酸酯交聯(lián)PVA，較大程度地提高PVA膠水的粘結(jié)性能和耐水性能，成功地用于木材加工行業(yè)。   
 
    目前。PVA膠水在紙箱行業(yè)的應(yīng)用主要有：（1）用于瓦楞紙板之間的粘合；（2）用于瓦楞紙面板的涂布。   
 
結(jié)束語(yǔ)   
 
    包裝用膠水大致可分為兩種類型，一種用于生產(chǎn)包裝材料如紙板、瓦楞紙板、復(fù)合紙。另一種適用于標(biāo)簽和封口。隨著包裝行業(yè)的發(fā)展，對(duì)膠水的需求必將增大，因此膠水的類型會(huì)不斷變化，性能會(huì)不斷提高，而且會(huì)朝著經(jīng)濟(jì)性的環(huán)保膠水發(fā)展。