黏合剂组分及作用

黏合剂又称胶黏剂，它是覆膜加工中的重要材料。黏合剂是用来把两个同类或不同类的物体，依靠黏附和内聚等作用而紧密连接在一起的材料。

1.黏合剂的分类和组成

（1）黏合剂的分类

黏合剂的种类繁多，同时具有多种分类方法，常用的分类方法有按化学成分和按形态进行分类的。按化学成分分类可以分为无机黏合剂、有机黏合剂（包括天然系有机黏合剂和合成系有机黏合剂）；按形态分类可以分为水溶液型黏合剂、溶剂型黏合剂、无溶剂型黏合剂、乳液型黏合剂、固态型黏合剂等。

（2）黏合剂的组成

黏合剂通常由几种材料配制而成，一般由主体材料和辅助材料组成。

①主体材料

主体材料是黏合剂的主要成分，能够起到黏合的作用。作为主体材料的物质有合成树脂、合成橡胶、天然高分子物质以及无机化合物。

黏合剂的黏合力及其他物理化学性能主要由组分中的主体材料所决定。黏合剂与被黏材料产生黏合力的首要条件是黏合剂能润湿被黏材料，并且要求黏合剂具有一定的流动性。因此，主体材料要有良好的黏附性和润湿性。主体材料的结晶性对黏合性能影响较大。主体材料的极性对黏合力有很大影响，黏合力与黏合剂中主体材料分子化合物的基团的极性的大小和数量成正比，但是如果极性基团过多又因其相互作用往往会约束其链段的扩散活动能力，从而降低黏合力。主体材料的分子量大小及其分布对黏结强度有一定影响，对于某一种类的聚合物来讲，只有当聚合度在一定范围内，或者是缩聚后有一定范围的分子量时，才能既有良好的黏附性又有较好的内聚强度。

②辅助材料

辅助材料是黏合剂中用以改善主体材料性能或便于施工而加入的物质。常用的有固化剂、增塑剂、填料和溶剂等。

a.固化剂

固化剂是一种可以使低分子聚合物或单体经化学反应生成高分子化合物，或使线型高分子化合物交联成体型高分子化合物的物质。它是黏合剂中最主要的辅助材料，它直接或者通过催化剂与主体材料进行反应，固化结果把固化剂分子引进树脂中，使分子间的距离、形态、热稳定性、化学稳定性等都发生了显著的变化。因此，固化剂的选择应视黏合剂主体材料的品种和性能要求而定，加入量也要严格控制。

b.增塑剂

增塑剂是一种能够降低高分子化合物的玻璃化温度和熔融温度，改善胶层脆性，增进熔融流动性的物质。

增塑剂加入到黏合剂中能“屏蔽”高分子化合物的活性基因，减弱分子间力，从而降低分子间的相互作用。增塑剂还可以增加高分子化合物的韧性、延伸率和耐寒性，降低其内聚强度。黏合剂中常用的增塑剂主要有邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、己二酸酯类等。

c.填料

填料是一种黏合剂组分中不与主体材料起化学反应，但可以改善其性能、降低成本的固体材料。在黏合剂中使用填料是为了降低固化过程的收缩率，或是赋予黏合剂某些特殊性能以适应使用的要求。此外，有的填料还会降低固化过程的放热量，提高黏合剂层的抗冲击韧性及机械强度等。常用的填料主要是无机化合物，如金属粉末、金属氧化物、矿物质等。

d.溶剂

一般用于配制黏合剂的溶剂都是低黏度的液体，不同黏合剂选用的溶剂不同。溶剂的主要作用就是降低黏合剂的黏度，便于涂布。另外，溶剂还能增加黏合剂的润湿能力和分子活动能力，提高黏合剂的流平性，避免黏合剂层的厚薄不匀。

黏合剂所用溶剂极性的大小，不但影响主体材料与被黏物的结合，也是与主体材料互溶性好坏的标志。一般应选择与黏合剂主体材料极性相同或相近的低黏度液体为溶剂，通常极性相同的物质具有良好的相溶性，因此，某一高分子材料的良性溶剂必然是与其极性相同或相近的液体。用良性溶剂配制的黏合剂不但易于涂布，而且主体材料分子在良性溶剂中是舒展的，容易移动的，有利于提高黏合力。在黏合剂组分中，溶剂是一个暂时性组分，它在黏结过程中要发挥掉，但溶剂挥发速度的快慢能影响黏结的强度。

溶剂挥发过快，一方面会使黏合剂层表面结膜，内部溶剂来不及挥发逸出，另外溶剂挥发过程是一个吸热反应过程，挥发过快易使黏合剂层表面温度降低而凝结水汽，影响黏结质量。若溶剂挥发太慢，则需延长干燥时间，影响工效。所以在选择溶剂时，一般要选择挥发速度适当的溶剂或快慢相混合的溶剂。化学溶剂品种繁多，配制黏合剂的溶剂有脂肪烃、芳香烃、酯类、酮类、醇类等。

e.其他辅助材料

为了满足某些特殊要求，在黏合剂中还需要加入其他一些组分，比如防老化剂、增黏剂、引发剂、促进剂、乳化剂等。

2.覆膜对黏合剂的要求

用于覆膜的黏合剂除必须具有一般黏合剂的基本性能外，同时还必须具备适合覆膜工艺的特殊性能。比如对黏合剂的黏度、固含量、黏合强度、干燥时间、表面张力值等各项指标都有较高的要求，另外，还必须满足以下特殊的要求。

（1）无色透明，不影响印刷品图文的色彩。不因日晒和覆膜后的印刷品长期存放而返黄、变色。(www.xing528.com)

（2）能在纸张、油墨层及塑料薄膜表面形成良好的润湿、扩散，并对其具有良好的黏结性能和持久的黏合力。

（3）有较好的耐油墨性，不会因受印刷品上油墨层中石油溶剂的侵蚀，而引起图文颜色的改变和黏合力的下降。

3.黏合剂的性能对覆膜质量的影响

黏合剂的性能对覆膜质量的影响，主要是指黏合剂的内聚能、分子量和分子量的分布以及黏合剂的内应力、黏度及表面张力等对黏合强度的影响。

（1）内聚能

覆膜所使用的各类黏合剂一般都含有极性基团，即为极性结构。分子极性的大小可以用分子的内聚能密度反映出来。

黏合剂主体材料的极性基团对黏合影响很大，黏合剂的黏合强度与黏合剂主体材料的基团的极性大小和数量多少成正比。吸附理论认为：黏合剂的极性越强，其黏合强度越大。但是，覆膜生产实践表明，这种观点只适用于高表面能被黏物的黏结。对于低表面能被黏物来说，黏合剂极性的增大往往会因其基团的互相约束使链段的扩散能力减弱，导致黏合剂的润湿性能变差，从而使黏合强度降低。覆膜生产中采用的塑料薄膜由于种类、产地、表面处理工艺不同，其表面能也不相同，甚至有较大的差别。另外，印刷品表面的特性不同，表面能值也有很大的差异。因此对于不同印刷品的覆膜，应选用不同的黏合剂。

（2）分子量和分子量的分布

黏合剂的分子量对黏合剂的一系列性能起决定性的作用。一般情况下，黏合强度随分子量的增大而升高，升高到一定范围后逐渐趋向一个定值。如果分子量继续增大，由于黏合剂的润湿性能下降，黏合界面发生界面破坏而使黏合强度严重降低。黏合剂平均分子量相同而分子量分布情况不同时，其黏合强度也不相同。

（3）内应力

覆膜后的印刷品在固化的过程中，黏合剂层及整个黏合体系存在着内应力。内应力一般来源于三个方面：一是黏合剂层在固化过程中因体积收缩而产生的收缩应力；二是由于黏合体系在受到热或冷却时产生的热应力；三是复合材料在复合过程中，由于牵引拉伸而使被黏物和黏合剂层的尺寸有较大的伸长，而形成的弹性应力。这三种内应力，一部分随黏合剂或被黏物的分子运动而降低，但仍有一部分残留内应力，这部分内应力在黏合体系内的分布是不均匀的，在黏合界面的边缘，内应力比其他部位约高30%，在黏合界面的气孔，黏合剂漏涂处周围内应力较集中，特别是黏合剂对被黏物润湿不良时，上述现象更为明显。内应力的大小与复合材料基材和黏合剂的延伸率、塑性流动、热膨胀系数、黏合剂的层厚及表面状态有关。

（4）黏度及表面张力

黏合剂的黏度对黏合剂的流动性、润湿性、涂布均匀度等均有重要的影响。覆膜用黏合剂一般属溶剂型，应当对其涂布、干燥、复合等过程中黏度的变化给予考虑，使之在各个阶段都具有适当的黏度。

黏合剂的表面张力也是影响黏合剂润湿及渗透的一个重要因素。若黏合剂的表面张力比被黏物小，或者说被黏物的表面张力比黏合剂大，就容易润湿，也就容易黏合。如不易黏合的聚乙烯薄膜，经电晕处理后临界表面张力由3.l×10-2N/m增大到3.8×10-2N/m以上，就变为易黏合的材料，并能获得理想的黏合强度。表面张力较低的黏合剂，润湿性能好，易于涂布、渗透、扩散，适用范围比较宽。对于某些难黏合的对象，在实际覆膜过程中，可以采用黏合强度高的黏合剂，为使其达到适当的表面张力，可加入少量的表面活性剂，这样既改变了黏合剂的表面张力值，又可以保证黏合剂的黏合强度。

4.覆膜常用的黏合剂

覆膜常用黏合剂有溶剂型、醇溶型、水溶型和无溶剂型等。

（1）溶剂型黏合剂

以EVA为主体树脂，属于热熔型。EVA树脂处于熔融状态时，其表面张力比较低，因此，与非极性的聚烯烃（比如双向拉伸聚丙烯薄膜）有较好的黏合力，而且透明，不影响图像色彩，不致受日光影响而变色，流动性好，便于涂布。但黏合剂中以芳香烃、石油烃等作为溶剂单独或混合使用，略有毒性，而且耐油墨性较差，容易受油墨中石油溶剂的侵害。

（2）醇溶型黏合剂

醇溶型聚氨酯黏合剂的优势是适应醇溶型复合油墨的要求。因为醇溶油墨印刷后的残留溶剂是醇，醇要破坏酯溶型聚氨酯黏合剂中固化剂的性能，所以，用醇溶型油墨印后，再用酯溶型聚氨酯黏合剂复合时，如果油墨中的残留溶剂量大了，就往往造成剥离强度降低的不良后果，而用醇溶型聚氨酯黏合剂复合就可以克服这一缺点。

（3）水溶型黏合剂

水溶型黏合剂有两种：一种是水性聚氨酯，另一种是水性聚丙烯酸酯。它们的优点是以水代替有机溶剂，不存在燃烧爆炸的潜在危险，也没有对环境的污染和对操作人员的毒害危险，而且成本低。但是，这种黏合剂的性能差，对被涂胶要黏合的基材的浸润性不佳，影响到黏结力。另外，水的热容量大，要烘干它就要消耗更多的能量，同样烘干1mol的物质水要比有机溶剂多消耗20%～30%的能量，生产速度有限，成本也就高。还有就是水蒸气易对钢铁造成严重锈蚀，导致设备的性能变差，甚至报废。

（4）无溶剂型黏合剂

基本上是由双组分的聚氨酯黏合剂组成，其主剂和固化剂在室温下的黏度较高，是固态或半固态物质，有些仍具有流动性。在进行复合时，黏合剂涂到基材上后，不必再经烘道加热干燥。因为它本身没有任何溶剂，直接就可以同另一种基材进行复合了。

使用无溶剂黏合剂不存在废气排放的问题，也不存在残留溶剂的问题，不需要庞大复杂的加热鼓风、废气排风或废气处理装置，设备简单，可以高速运转，复合速度达400m/min以上，上胶量少，能耗少，维修费用较低，生产效率高，效益非常显著。