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PUR热熔胶在书本装订中的应用

2021-11-18 10:14:47

一、引言


聚氨酯(PUR)胶粘剂是指分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO-)的一类胶粘剂。因为其分子链中-NCO能够和多种含生动氢的官能团反响,构成界面化学键结合,对多种材料具有极强的粘附功用,具有胶膜坚韧,耐冲击、挠曲性好,剥离强度高,良好的耐超低温性、耐油和耐磨性等特色。热熔胶粘剂(简称热熔胶)是一类无溶剂的以热塑性聚合物为基料的固体胶粘剂,受热熔化成液态,以熔体方法应用到基材外表进行粘合。热熔胶具有粘接敏捷、无毒无污染、节能环保、贮运和应用便利、本钱低、应用面广等长处,主要包含EVA、PE、无规PP、聚氨酯等。聚氨酯热熔胶可分为两类:一类是反响型热熔胶,它又可分为端异氰酸酯基预聚物型(湿固化型)和含关闭的异氰酸酯基预聚物型(潜固化型);另一类是热塑性聚氨酯弹性体热熔胶,是利用组成中的氢键作用产生交联,然后使其具有优异的弹性和强度。前者受热熔融后,遇湿产生反响交联固化;而后者固化进程主要是利用氢键作用产生物理交联,再次受热又会削弱氢键作用,变为粘稠液体,因而可重复加热--冷却固化,产品可回收或二次应用,属于环境友好材料。


二、聚氨酯热熔胶固化反响机理简介


PUR树脂分子链结尾有反响型的NCO官能基,因为此官能团中的碳氮双键活性非常高,会与空气或是基材外表的水气反响生成胺基,一起释放出C02,胺基再与其它的NCO基反响构成具有 urea(尿素)官能团的结构。因为在urea结构中仍具有活性氢,因而还会再与未反响完的NCO基作进一步的反响而生成缩二脲结构,完成所谓的交联反响。其与湿气的反响机理如下:


-NCO+H2O→NH2+CO2→-NH-CO-NH-NH-CO-NH-+OCN-→NH-CO-N-CO-NH-


从上面可见,PUR胶粘剂粘接固化是作为反响型固化方法,与一般的EVA型热熔胶剂、水性胶粘剂的固化有本质的区别。依据粘接理论学说,认为有机械理论、吸附理论、分散理论、静电理论、化学键理论等粘接机理。相对而言,化学键粘接比其粘接方法会获得更高强度的粘力。一般的EVA热熔胶,存在机械、吸附、分散等粘接理论;而PUR胶粘剂更多存在的是化学键理论粘接,它与基材反响构成一个“不可分割的全体”,所以PUR固化后能产生的优异的粘接强度。


三、热熔胶在书本装订中的应用及其优缺点


1、在书本装订中的应用


随着人们环境认识和健康认识日益提高的今日,社会不再仅仅重视于胶粘剂的功用和应用,对胶粘剂的环保问题的要求更加严厉,发展契合“环保、健康、安全”三大要求的环保型绿色胶粘剂已势在必行。人们的生活水平不断提高,特别是欧美国家,人们寻求的印刷产品趋向时尚、新颖、个性化,然后使得出产工序越来越繁复,产品质量要求越来越高。PUR热熔胶粘剂作为一类新式的胶粘剂,具有不含溶剂蒸发性、耐热耐寒性、耐溶剂性、耐疲惫性等特色。这些契合当前社会发展的需求。


在印刷包装职业中,PUR热熔胶粘剂被应用于书本装订,印刷品塑一塑、纸一塑覆合,塑料盒制作等方面。PUR热熔胶是带有活性终端团的PUR预聚物,关于印刷纸材来说,当活性终端团曝露在潮湿的空气或纸张到达必定的湿度时,就会产生交联反响。预聚物被湿润后,能够很好地渗透进入纸张中,与纸材中纤维分子产生交联反响,到达较高的粘性和较高的纸张拉力。近20年来,得益于无线装订工艺的发展,热熔胶在书本装订方面的应用获得了迅猛发展。EVA热熔胶具有良好的粘接性和弹性,现在国内市场上的书本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,且具有记忆性等缺点,因而想打开书时它倾向于合上,想合上时又倾向于打开、书本被阅读时在装订处构成凹槽或书本忽然合上。聚氨酯热熔胶出产工艺简略,本钱低廉,可弥补以上缺点。该胶粘剂弹性、耐性好,粘接强度高,胶粘剂能够重复熔化应用,产品利用率高,具有宽广的应用前景。


PUR热熔胶


2、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、应用简洁、施胶温度较低、耐冲击耐疲惫、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小时后即可到达一般EVA热熔胶钉装的强度,而48小时后则可到达最强的粘接作用。纸张的涂布以及油墨、清漆涂层、UV固化层、塑料薄膜等外表性质差异大的材料,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,制品功用性测试(如书本拉页、揭页测试)成果会高出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,既能够节省能耗,而且可增加工人的操作安全性。关于厚度较大平装书,传统的EVA热熔胶对书本需求锁线加工,而PUR热熔胶能够减少此工序,节省本钱,缩短出产货期。PUR热熔胶胶层柔软,可使书本的翻阅与折合极为便利,作为网状交联化合物,它耐冲击振荡、耐疲惫表现出优异的功用,关于一些长期应用的书本如参考书、手册、教课书、烹饪书等所要求书本的翻平性(将书本翻开的程度),PUR热熔胶装订无疑是zui好的挑选。因为PUR热熔胶化学交联反响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功用,关于一些长期保存的书本如写真集、图片年鉴、高级的文物字画、圣经书本等,PUR热熔胶能彻底满意这些书本的要求。PUR热熔胶具有极佳的粘接力,用胶量比传统的EVA热熔胶少约50%或更少。EVA热熔胶要到达必定的强度(书背施胶厚度依据纸张状况和书本的不同厚度)胶层操控在0.6~2mm之间。在相同状况下 PUR胶层可不分书本厚薄不分纸张状况,一般在0.3 mm左右就可到达同EVA热熔胶相同的强度。PUR热熔胶组成中不含溶剂,固化进程不会造成蒸发性溶剂的污染,为环保型胶粘剂未来的发展方针。


3、主要应用缺点


虽然聚氨酯热熔胶的功用特色非常良好,但现在仍存在一些技能问题需求解决,如:下降熔融温度和熔融粘度;提高初粘力;增强产品的柔耐性、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触摸,因而预热熔胶箱内应有氮气作维护。因为PUR热熔胶钉装施胶量能够同比EVA热熔胶少,对机台运行安稳性要求比较高。PUR热熔胶加热应用进程中,可能产生少量有害影响气体(异氰酸盐)蒸发,对熔胶温度操控、通风系统要求高。当PUR热熔胶熔解施胶冷却产生交联反响固化后,不能够从头加热熔融再次应用,而EVA热熔胶作为可塑性树脂能够重复加热应用。


四、书本装订用聚氨酯热熔胶的发展趋势


聚氨酯热熔胶自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加率到达11%以上,成为继水性胶粘剂、EVA热熔胶粘剂第三增加最快的胶粘剂。


对用于书本装订的PUR热熔胶发展也十分敏捷。自80年代末90年代初,第1代PUR热熔胶开始应用于书本装订,但其时书本施胶后三到六天才到达zui佳功用,才可进行书本切边、后加工和运送等,但局限于其时的组成技能,在熔胶操作进程中,较很多的异味(MDI、TDI)残留异氰酸酯单体蒸发,对操作工人影响比较大。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用的操控。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分钟能够切书边,6-16小时内得到固化,到达zui佳的粘接作用。


高速发展的今天,寻求更高的出产效能、安全性。显然第三代的PUR热熔胶依然未能满意出产的需求。一些世界闻名的大公司,为缩短PUR热熔胶固化时间做出不断的尽力。“UV紫外线加湿气”双固化的PUR热熔胶的概念被提出,并开始批量用于实践出产中。这种热熔胶是在组成出产的进程中,在PUR分子链上接枝一些能与UV反响的单体成分。当书本施胶后,利用在装订设备上装置的UV能量灯,引发PUR热熔胶内的UV单体成分产生交联反响,令PUR热熔胶初步得到固化,然后再与空气水分进一步产生反响直到彻底固化。这种PUR热熔胶能够配合设备联机出产、切书边操作,在3分钟内固化程度到达满意作用,与一般EVA热熔胶固化速度适当,甚至,此类型的PUR热熔胶也能够适用于圆脊精装书的装订上。现在,因为此类胶粘剂价格比较贵,依然未能推广应用。但信任不久的将来,技能的前进,工艺的老练,必将带给人们更便宜、质量更高的新式PUR热熔胶。


随着社会的前进,人们对文化享用、品尝寻求越来越高,书本、读物、杂志等趋向时尚性、个性化、耐用性、耐保藏性、翻平性、安全性更高的层次。到现在为止,要契合人们的需求,PUR热熔胶装订技能是一个zui好的挑选。能够预测的是,下降PUR热熔胶的价格,提高PUR的易应用功用,扩宽适用性至精装装订工艺是PUR推广应用的最重要的关键所在。


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