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PUR热熔胶


pur热熔胶发展轨迹及应用瓶颈   在不断的改进与发展中,PUR热熔胶凭借优异的黏结强度、耐温性、耐化学腐蚀性和耐老化性,成为印后装订材料中的重要品种之一。正确了解PUR热熔胶的发展史和存在问题,是更好应用其的前提所在。   PUR热熔胶具有很强的黏合力、耐冷及耐热性,且对印刷油墨或墨粉中的油成分具有较高的耐抗性。但最近的趋势表明,这种胶黏剂与“绝对质量可靠”的概念不相符合,真相究竟是怎样的,且听本文细细道来。   发展源于需求   第一代反应型胶黏剂于1984年进入市场,由于受当时原料所限,这种胶黏剂具有较低的初始强度,需要经过较长时间的化学反应才能达到最终的黏合强度。一般情况下,装订好的产品需要长达6天的反应时间才能进行下一步骤。尤其是卷筒纸胶印产品,由于其纸带未经再湿润,只含少量水分,因此需要几周的反应时间,极大地影响了交货时间。   20世纪90年代末,明显缩短反应时间的第二代PUR热熔胶在市场推出。这一代PUR胶黏剂的主要特点是:完全硬化时间缩短至3天;加工过程相较以前更加稳定、可靠。但在寒冷的冬季,空气相对湿度下降到20%的时候,PUR热熔胶的交联固着还是一个难题。   跨入21世纪之际,第三代PUR热熔胶闪亮登场,这种高反应胶只需要几小时的反应时间。此外,该胶黏剂的初始强度大大改善,有利于加工设备(三面刀和双联本切割锯)的运转,每小时生产速度可超过10000本。第三代热熔胶在生产过程中具有较低的黏度和良好的黏结稳定性,特别是在完全封闭的系统中,如胶订机的喷嘴涂胶更适于使用这种高反应的胶黏剂。   此时PUR热熔胶用户对于高质快速的胶订愿望进一步得到满足,只是封皮的侧胶还不尽人意。当时PUR胶订还在用传统的EVA热熔胶进行侧面涂胶,常对产品的整体形象造成不好的影响,特别是针对画报和杂志的印制,由于紧挨着封皮的部位经常有油墨浓厚的胶印图像和实地存在,因此在油墨和采用EVA胶黏剂的侧胶之间总会产生相互作用。虽然PUR热熔胶可以保持装订产品的式样,但在封皮和小册子的第一页和最后一页上会出现油渍。直至2005年各制造商供应PUR侧胶之后,这个问题才得以解决,这种侧胶在起始时具有持续高黏性,交联后才会显示PUR热熔胶的性能。   小册子装订使用PUR热熔胶所达到的高质量也引来传统书籍生产者的觊觎。这种仍被称为交联反应时间“慢”的胶黏剂大大阻碍了胶订、锁线订书芯及扒圆的联机生产。这种胶黏剂在“过渡阶段”内,胶膜的内在强度 (内聚力)不能参与弹性或塑性变形,也不会出现胶膜断裂。因而为了加快交联速度,必须使用在UV光反应和曝光后立即大大加速交联的胶黏剂。就是在这样的发展过程中,出现了第四代PUR热熔胶。这种以双重固化的聚氨酯热熔胶而著称的产品,也为胶订画册所使用。正如这种胶的名称表述一样,以UV照射开始加速交联,有助于提高胶的内聚力性能,再通过异氰酸酯湿交联产生胶的最终强度。   未来责任重大   自从相关协会将反应型胶黏剂系统中含有的一定浓度的自由异氰酸酯划归为“有害的配制品”类之后,装订用的PUR热熔胶必须标以危险品编制Xn标志。职业的安全和健康信息(BGI790-015)中称,“异氰酸酯有害健康的方式包括以可吸入的雾气和气溶胶形式存在的尚未化合的自由异氰酸酯(单体二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、聚合的MDI和带有自由NCO异氰酸酯基团的MDI聚氨酯预聚物)。目前,在PUR热熔胶中含有0.1%~4%未化合的异氰酸酯。当温度超过100oC时,异氰酸酯将以有害健康的浓度在空气中逸出。”为此,制胶业快速作出反应,着手研发在任何情况下确保遵守职业接触异氰酸酯极限值要求的产品,也就在这个时候,第五代PUR热熔胶诞生了,满足行业对于异氰酸酯低排放的环保要求,满足了工厂日益增长的安全性需求。   为了达到安全环保的目标,如今很多反应型热熔胶制造商也通过将热熔胶的熔化和加工温度降低到100oC极限范围内的方法来减少排放。对这种低温范围内加工胶黏剂的要求是:胶的常见性能,如交联机理、较高的初始强度和黏度值的稳定性都要保持在正常水平。由于纸边缺少湿润,在生产中不稳定的黏度性能,会对难粘的纸张造成不良后果。换句话说,在黏度不稳定的情况下,对胶订的牢固性会有不利的影响。   其他的制胶商业开始开发所谓的混合胶黏剂系统,这种胶黏剂用传统的热熔胶原料替代聚氨酯基的原料。但在很多人看来,这种发展对装订厂和印后加工不一定有利。将采用混合胶黏剂系统制作的胶订产品与使用PUR胶黏剂制作的产品进行质量对比,你会发现用混合胶黏剂胶订的产品的牢固度明显降低。当然,牢固度降低的30%~40%也与纸张质量有关系。在使用胶版纸和部分无光涂料纸时,即使装订牢固度减少的百分比较高,但对产品的使用性没有多大影响。而采用难黏合的亮光涂料纸的情况则完全不同,这种纸的拉力测试结果很快降低到“装订牢固度较低”的范围内。这种混合胶黏剂系统存在的另一个问题在于改变的耐矿物油蒸馏的性能和在极端温度范围内的装订耐受性。由于胶黏剂的未交联成分与油墨会产生反应,即相互作用,如前几年使用EVA热熔胶一样,这使装订厂感到担心。自从引用PUR热熔胶以来,装订厂不再需要关注这个相互作用问题。耐温度变化性的情况也相似,PUR热熔胶的耐温度范围可以从-30oC至+200oC。   从过程可靠性和装订质量来看,第五代PUR热熔胶 (低排放)也并非完全被接受。从下图可以看出,PUR热熔胶的反应和黏合牢固度过程及其应用间隔时间在朝着什么方向发展。对所有低排放的PUR热熔胶来说,虽然交联过程并非完全满足市场的需求,但可以看到一种发展趋势。第二代PUR热熔胶的“正常反应系统”在黏合后8小时达到其最终牢固度的20% (见下图:黄色曲线)。而第三代PUR热熔胶(高反应系统)在同样的时间内达到75%的最终牢固度 (见下图:红色曲线)。第五代PUR热熔胶(低排放系统)的反应过程几乎呈直线上升 (见下图:绿色曲线),其黏合强度限于50%的增长。但是,在现有的投诉中我们惊奇地发现,关于PUR热熔胶系统的反应过程是不负责担保的,应用技术上的缺陷、纸张问题和室内空气湿度太低已作为问题原因被忽略,因而就目前情况来看,胶黏剂的反应时间是一个很难对付的棘手问题。   鉴于在印刷、印后加工和交货之间的时间间隔越来越短,胶黏剂反应的重要性已不能被列为产品要求的次要地位。对于短期交货的商品目录印制厂、双联生产的书籍装订厂和数字印刷用户来说,不同批次胶黏剂的反应速度及其稳定性,都是颇为重要的质量标准。

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