UV熱熔壓敏膠在不干膠標簽中的應用

自史坦頓·艾利先生于上世紀30年代發明了不干膠標簽，一個嶄新的標簽行業不斷蓬勃發展，不干膠標簽在全世界范圍內得到廣泛應用，并逐漸使得不干膠標簽印刷成為包裝印刷業一個成長迅速的領域。不干膠標簽技術綜合了薄膜生產技術、膠粘劑技術、材料復合技術、印刷技術、貼標技術等多種技術，成為一門多元跨界的印刷細分行業。各項技術都是不干膠標簽生產加工不可或缺的部分，尤其是膠粘劑技術可謂是不干膠標簽的核心技術。目前不干膠標簽中使用的膠粘劑可分為乳劑型、水溶型、溶劑型、熱熔型。其中UV固化熱熔型膠粘劑是最新發展的熱熔膠粘劑，具有極其廣闊的發展前景。本文主要介紹UV固化交聯熱熔壓敏膠粘劑在不干膠標簽中的應用及發展。

　　熱熔壓敏膠及UV固化交聯熱熔壓敏膠簡介

　　要了解UV固化交聯熱熔壓敏膠黏劑首先要了解熱熔壓敏膠粘劑(見圖1)。熱熔壓敏膠粘劑是一類熱塑性聚合物，在加熱熔融狀態下使用，冷卻時產生粘接力及密封等性能。其特點為：不使用任何溶劑，固含量為100%，在冷卻狀態下為固態并有黏性，將其加熱到一定溫度后呈液態并可涂布使用。其主要成分如下。

　　1.熱塑性聚合物：

熱塑性聚合物主要類型為苯乙烯-丁二烯三元嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(SIS)，都具有橡膠和塑料的雙重特性，容易獲取、價格適中，非常適宜用作壓敏膠黏劑的彈性體組分。

　　2.增黏樹脂(固態或液態)：

熱塑性彈性體SBS、SIS本身并沒有初黏性或者初黏性差，配方中加入增黏樹脂使其具有壓敏性能。壓敏膠性能優劣的關鍵是膠粘劑的黏彈性，增黏樹脂的主要作用就是賦予壓敏膠必要的黏性。與彈性體橡膠相相容的增黏樹脂主要有松香、松香脂和萜烯樹脂等，賦予壓敏膠粘性;與塑料相相容的增黏樹脂有古馬隆樹脂、芳烴石油樹脂和PS樹脂等，可提升壓敏膠的內聚力。只有同時具備這兩個性能，壓敏膠的初黏性才能達到使用要求。

　　3.增塑劑：

油類或液態樹脂。

　　4.穩定劑/抗氧化劑。

　　5.其他添加劑：

填料、顏料、蠟等。

　　傳統熱熔型壓敏膠黏劑既有著優越性能也存在著不足，其優勢表現如下：

　　1.100%固含量，材料使用效率高;

　　2.無揮發性有機物(VOC)排放，環保且設備投資少，占地小;

　　3.成本低;

　　4.熱熔涂布操作簡單，涂布速度快，產能高;

　　5.橡膠系的膠黏劑，針對非極性表面具有良好的黏結性能。

　　其劣勢表現如下：

　　1.耐高溫性差，在溫度較高時會產生溢膠問題;

　　2.耐化學性、耐溶劑性差，耐老化性不足。

　　UV固化交聯熱熔壓敏膠的出現及時彌補了傳統熱熔壓敏膠的不足，因此正在逐漸普及，并且其性能已達到或接近溶劑型壓敏膠。UV固化交聯熱熔壓敏膠除了具有傳統熱熔壓敏膠的特點外，還具有獨特的優勢。UV固化與傳統的熱固化相比具有固化速度快、固化后強度較好、透明度高、固化溫度低、節省能源、控制污染及減少揮發性有機物的排放等特點。自由基紫外光固化膠黏劑的主體成分是丙烯酸酯類衍生物，其固化速度與其相對分子質量、官能團的種類和數目及其分子結構有關。丙烯酸酯改性聚氨酯是這一類重要的主體樹脂，可將聚氨酯與聚丙烯酸酯的優良性能結合在一起，并實現快速固化。

　　UV固化交聯熱熔壓敏膠的組分如下：

　　1.丙烯酸類預聚合物：

如丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙氧乙酯、乙氧基二甘醇二丙烯酸酯等共聚物，或者丙烯酸聚氨酯型聚合物。

　　2.光引發劑。

　　3.增黏劑。

　　UV固化交聯熱熔丙烯酸酯壓敏膠是將光引發基團通過化學鍵連接在壓敏膠的主鏈上，UV照射促使這些光引發基團與另一高分子鏈上的碳氫鍵發生光合還原反應，從而形成特殊的交聯結構。1996年，BASF公司利用這種技術開發出第一種產品。這種交聯方法有以下諸多優點：

　　1.反應易于發生;

　　2.無需氮氣等惰性氣體的保護;

　　3.交聯后無揮發性產物;

　　4.可通過控制UV功率來調節反應速率及膠黏劑的性能。

　　UV固化交聯熱熔丙烯酸酯壓敏膠的使用特性如下：

　　1.室溫下為半液態;

　　2.具有高透明性;

　　3.耐高溫;

　　4.耐化學溶劑性能良好;

　　5.模切表現極佳;

　　6.防水和抗紫外線;

　　7.熱熔應用溫度為100～140℃;

　　8.最大涂布量可以達到100g/m2;

　　9.抗老化性能極佳。

　　丙烯酸樹脂體系UV固化熱熔膠相關性能及應用情況

　　黏度與溫度變化關系

　　在UV熱熔膠涂布時，通常溫度升高，膠粘劑會變稀，即黏度值會下降。

　UV固化熱熔膠的黏度與涂布溫度關系圖?？梢?，根據不同的涂布方法及涂布量來設定所需的UV固化熱熔膠的黏度，并且根據涂布溫度與黏度的關系，控制好所需要的溫度范圍，可使得涂布穩定均勻。

　　基本性能參數實例

　　在厚度為23μm的聚酯膜上以25g/m2的涂布量進行涂布，UV燈功率為240W/cm，固化能量為380MJ/cm2，測得丙烯酸樹脂UV固化交聯熱熔膠的基本性能參數，

　　可見丙烯酸樹脂UV固化交聯熱熔膠的各項性能數據與傳統的壓敏膠粘劑相比，并不遜色，在一些應用領域完全可以替代溶劑型和乳劑型壓敏膠粘劑。

　　丙烯酸樹脂UV固化交聯熱熔壓敏膠粘劑涂布工藝

　　UV固化交聯熱熔膠的涂布方式主要有兩種，一種為傳統的輥式涂布，另一種為簾式涂布。輥式涂布較為成熟不累述，簾式涂布是目前比較高效的涂布方式。簾式UV熱熔膠涂布模頭如圖3所示。

　　這種非接觸式的涂布方式保證了UV固化交聯熱熔膠不受污染，涂膠量穩定，且運行速度快，適合印刷、涂膠、貼合底紙連線一體化生產，是一種高效能低成本的生產方法。預計隨著UV固化交聯熱熔膠的應用越來越普及，運用此種生產方式的廠家會越來越多。

　　UV固化交聯壓敏膠與其他類型壓敏膠的對比

UV固化交聯熱熔壓敏膠的各項性能與傳統的乳劑型和溶劑型壓敏膠幾乎無太大差別，完全可以替代上述的其他類型壓敏膠，在各類標簽產品上使用。由于其獨特的優點，勢必在今后的不干膠標簽發展中得到廣泛的應用。

　　UV固化交聯熱熔膠目前在國內還處于小規模的應用階段，由于產品價格與乳液型和溶劑型壓敏膠相比較為昂貴，在國內的推廣還有待時日。但其本身具有環保、100%固含量、優秀的膠粘特性等優點，代表著未來壓敏膠的發展方向。隨著其生產加工工藝的成熟及成本的降低，UV固化交聯熱熔膠將會成為不干膠標簽應用領域首選的壓敏膠粘劑。