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PUR熱熔膠的環保問題
無線膠訂熱熔膠有多種:PUR熱熔膠、EVA 熱熔膠、PVA 冷乳膠。PUR (濕致硬化型聚氯酯熱熔膠)首次登場亮相是在1 988年的德魯巴展會上。PUR 開始被用於書刊裝訂是在1989年, 第一次應用是在北美,當時的許多書刊裝訂商已經估計到了PUR將被廣泛用於精裝書、年度報表、目錄、手冊和雜誌等的膠訂方面。在粘結劑應用上,這是一個不可否認的巨大成就,也是一次重大變革, 必將超越傳統的無線膠訂工藝。
1 .什麼是PUR
PUR 是一種新型熱熔膠, 是由大量的末端帶有活性基團的聚氯酯的預聚物組成。其反應機理是,PUR 暴露在空氣濕氣中或裝訂後暴露在空氣濕氣中產生交聯反應而固化。預聚物能很好地浸濕、滲透到紙張裏。PUR具有較高的粘結強度, 使書頁能很好地粘結在一起。
發生交聯反應後,PUR 膜層具有較高的強度(分子間內聚力), 形成耐久的膠粘薄膜。這層薄膜不僅對印刷油墨和溶劑不起反應, 而且還有很好的耐老化性。
不僅如此, PUR還具有較好的耐冷性和耐熱性, 即使溫度在120℃時對它的裝訂品質也毫無影響, 在-40℃時仍能保持良好的彈性, 所以可以用它來安全地裝訂小冊子。PUR與其它熱熔膠相比較具有更好的粘接性能。
2. 阻礙PUR 熱熔膠發展的因素
儘管PUR熱熔膠具有如此多的優點, 但到1 988年, 僅有兩家德國裝訂商把它用在無線膠訂上。PUR熱熔膠的性能沒有問題, 因為PUR 在其他領域的成功應用已經得到了很好的證明,但其也有不足之處, 比如, 設備需要進行改進。特別是反應裝置, 是阻礙PUR 發展的一個真正的絆腳石。還有膠箱內層必須塗布一層塗料, 以便清洗時熱熔膠能容易被洗淨。而且, 為了減少熱熔膠的熱壓, 加熱時要優化控制好其溫度。上面提到的兩個德國書刊裝訂商— — PUR 熱熔膠的先驅者, 他們自己動手將設備裝置作了一些改造。
除了應用設備問題外,新型熱熔膠部件的需求也阻礙了PUR熱熔膠的發展。因為PUR 熱熔膠是濕致硬化系統, 因此在生產、運輸和使用過程中必須隔離濕氣。這就是為什麼PUR 熱熔膠要放到鼓形圓桶裏運輸, 騰空a,-J-要放到鼓式膠鍋裏的原因。當按需供應PUR熱熔膠時, 鼓形膠鍋能永久地密封濕氣, 以免熱熔膠與外界空氣接觸。根據對PUR 的使用量來熔化熱熔膠, 所以膠鍋裏的熱壓並不是很高, 以保證裝訂的順利進行。
3.三代PUR熱熔膠的發展
1) 第一代濕致硬化型PUR熱熔膠
第一代濕致硬化型PUR 熱熔膠是在上世紀80年代末90年代初亮相的。這種熱熔膠具有較低的初始強度, 通過化學反應才能產生最終的粘結強度, 另外,裝訂好的書刊要在3~6天裏才能達到良好的粘結強度。因此,用這種熱熔膠裝訂的書刊只有達到其良好的粘結強度後才能被運送
2) 第二代濕致硬化型PUR熱熔膠
第二代濕致硬化型PUR 熱熔膠是在上N-紀90 年代末被引進的,其固化速度更快,在短期內(不到3 天)就可達到最終粘結強度,可用性能得到保證。
3) 第三代濕致硬化型PUR熱熔膠
今天的第三代濕致硬化型PUR 熱熔膠化學反應速度更快,圖2 固化時間與抗拉強度關係圖被裝訂的產品在6~16h內就能被使用。固化時間與抗拉強度關係如圖2所示。這種新的熱熔膠在生產過程中具有較低的粘度,卻具有良好的最初粘結強度和粘結穩定性,這正是膠鍋所要求的。
儘管生產供應商已經改進了生產設備和工藝技術, 與傳統熱熔膠相比, 第三代PUR 熱熔膠在使用過程中仍需很多調整才能確保每一環節的正常運行,特別是提到維護時, 儘管用戶在清洗殘留膠時有一定的困難,但PUR有顯著的化學反應性能, 使用戶能容易地除去膠箱、泵、管道、噴嘴等其他設備上的殘留膠,甚至那些破裂的、燒黑的殘留膠也能被清除掉。
4. PUR 熱熔膠的塗布
對於PUR 熱熔膠(PUR點膠機,PUR噴膠機,PUR刮膠機,PUR熱熔膠機)的塗布,裝訂商現在已不僅局限於使用傳統的輥式塗布方法。新的發展是採用噴嘴系統把粘接劑噴在書的底部。由於噴嘴系統的使用, 可將熱熔膠的施膠量減少到0.3mm , 並且書的翻平性很好。通過減少PUR 熱熔膠的施膠厚度(比傳統EVA 熱熔膠減少50% 或更多),彌補了PUR 熱熔膠價格高的缺點。對於PUR熱熔膠,要求使用雙噴嘴(two-shot)的無線膠訂生產方法,通過噴嘴系統把膠噴在封面上,封面從送料口輸送到書芯所在位置,然後將封面粘在書芯上。
5. PUR熱熔膠的環保問題
無論選用哪種新工藝,在使用之前, 必須考慮它的環保因素。傳統PUR 加溫過高(超過140cc )時會產生異氰酸氣體,該氣體對人的眼、鼻、喉的粘膜會產生刺激, 吸入過多則會引起頭痛等症狀。儘管今天生產PUR熱熔膠時異氰酸氣體能被小心地處理掉, 但是許多美國和歐洲的用戶正面對著減少異氰酸氣體排放的巨大壓力。微釋放型PUR熱熔膠是最新一代PUR 熱熔膠,比起傳統的PUR 熱熔膠, 它含有較少的異氰酸氣體(低於0.1% )。據說當其被熔化時釋放的異氰酸氣體與傳統PUR 熱熔膠相比減少90% 。
今天,PUR在UV塗布紙和高填充料紙膠訂上正獲得普遍應用,它可以用於漆紙、聚酯薄膜和一般紙的裝訂。由於聚氯酯分子兩端有異氰酸鹽基團,所以這種熱熔膠可以用於高嶺土塗布紙的裝訂,甚至適合裝訂時需承較大壓力的書,例如:較厚的電腦手冊,以及適合於裝訂那些需要暴露在溫度變動較大環境下的產品,包括汽車上使用的手冊和地圖。
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