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当纸蜂窝胶粘剂的现状及发展趋势0

发布时间:2021-09-11 20:48:44 阅读: 来源:水泥仓除尘器厂家
当纸蜂窝胶粘剂的现状及发展趋势0

纸蜂窝胶粘剂的现状及发展趋势

蜂窝结构是一种独具特色的夹层结构。准确的说是由胶粘剂将蜂窝夹芯与面板粘接起来的粘接体系。粘接体系的质量包括:剥离强度、剪切强度、节点强度、抗压强度等,与蜂窝制品的品质关系极大。现今,我国纸蜂窝制品用胶粘剂及技术水平到底怎样?主要问题是什么?面临21世纪将如何发展?这些都是业内科技人员普遍关注的大课题。

近几年,笔者走访调研过多家企业,考察包括引进设备和国产设备的多条生产线。总的印象是,多数企业的产品粘接质量不高、应用技术落后、抗弯强度成脆性破坏是普遍存在的质量问题,与发达国家产品相比差距还很大。

本文就有关粘合剂与粘接质量问题谈些浅见,供同行参考。

一、现状与主要问题

据不完全统计,目前国内纸蜂窝制品生产厂家包括设备制造厂家约120家,引进国外生产线近十家。这些生产企业使用的胶最典型的数据处理有以下几点粘剂大体分四种类型。

1、玉米淀粉(胶粉):玉米淀粉胶粉是在碱性条件下用液氯处理淀粉,处理后的淀粉叫氧化淀粉。使用时再掺加烧碱(氢氧化钠)、硼砂(四硼由于新材料研发与产业化开发难度大、周期长、成功率低、市场开发本钱高酸钠)、硫酸盐用水勾兑而成。这类胶粉和普通纸箱用胶没什么本质区别,只是固含量稍有提高,适用于非承力纸蜂窝制品。用于承力和次承力结构如托盘,超过50公斤以上的包装箱、建筑材料等就存在下列致命的缺点:

(1)粘接强度低。粘接试验和大量资料统计表明,玉米淀粉胶的剥离强度及剪切强度只相当于白乳胶(PVA c)、聚乙烯醇(PVA)等热塑性高分子胶粘接强度的三分之一。

(2)胶层固化后完全失去弹性而变脆。当受到弯曲冲击、挤压、剪切等外力时很容易脆性破坏。

(3)耐老化性、防潮耐水性不好。不适合在高温、高湿的环境下使用,存放易霉变。国内不少厂家生产的一次性托盘抗静压还可以,但用叉车装卸时就发生整体断折。高温、高湿环境下作业问题更多。

2、白乳胶(PVA c):主要成份为聚醋酸乙烯酯。发达国家在1930年开始工业化生产,60年代初引进我国。真正的白乳胶系无毒无公害的绿色产品。国内少数企业近两年来开始使用,如荷力胜公司使用进口白乳胶,其产品质量稳定,制成率、拉伸率很高。白乳胶能粘接多种材料,而且干燥快、强力好、固含量高、使用期长、适合大面积作业。但这种胶的缺点是防潮耐水性不好,耐热性差,容易产生蠕变。这恰恰是承力和次承力结构制品致命的弱点。

为了克服以上缺点白乳胶要进行改性处理。一般是要加入改性剂,如为了提高耐水性加入适量的三聚氰胺脲醛树脂或与丙烯酸酯共聚,加707共聚乳液效果也较好,加入增稠剂PVA、淀粉、CM S可以减少对多孔材料的渗透、增加粘度和流变性,成本也可以降低。

近几年,由于醋酸乙烯单体价格上涨,不少假冒伪劣白乳胶充斥市场。大多数是用107胶掺轻质碳酸钙,有的向白乳胶中兑水加入大量的面粉或CM C。表面上粘度很稠,价格便宜,但质量差,产品性能没有保证。

3、黄糊精:黄糊精通常是在酸性条件下,用加热的方法使淀粉的分子量降解,而溶于水。这种胶固含量高,初粘性好,粘合强力大,使用期长,价格适中,干燥速度比较快,特别是胶膜弹性膜量高、刚性好,很适合作芯条胶。但这类胶的耐水性差,限制了它的应用效果。

4、接枝共聚淀粉树脂胶粉。这类胶是在淀粉大分子的主链上接枝另一种线型单体聚合物,例如:丙烯酸、丙烯晴、丙烯酰胺、苯乙烯、醋酸乙烯等单体。接枝共聚物能明显提高粘接强度,胶膜的柔软性好,干燥速度快。其优良的粘接特性比普通玉米淀粉胶、糊精好得多,是一种较理想的纸蜂窝用胶粘剂,尤其适用于纸蜂窝板复合。

应该看到,一味追求价格便宜,忽视产品开发和产品质量是目前行业内普遍存在的问题。这已直接阻碍了蜂窝制品的发展。

二、发展趋势分析

国外纸蜂窝制品已经有几十年的发展历史,生产设备、应用技术、配套工艺、产品质量都比较成熟,能够根据用户要求和应用领域的功能特性由技术人员进行设计再组织加工,原材料的选择也很科学而实用。它逐步成为建材、包装、轻工等诸多领域的“代木”产品。新世纪纸蜂窝胶粘剂的发展趋势如何呢?

1、芯条胶:蜂窝夹芯是蜂窝结构的承重层。足够的节点强度、均一规整的几何结构是蜂窝夹芯最重要的质量要素。高质量的芯条胶要求胶膜固化后弹性膜量要高,能保证蜂格壁的刚性而不失稳定。芯条胶的另一条要求是固含量要高,尽量减少溶剂用量,以确保产品的快速及避免由于胶层太薄而引起的孔壁开裂。

国际上蜂窝芯的发展经历了两个阶段:从有孔蜂窝到无孔蜂窝。这个过程与所用胶粘剂的性质和粘合技术密不可分。50—60年代在蜂窝芯上必须开槽,以形成固化时的排气通道。有孔蜂窝在解决了排气问题的同时,也破坏了夹层结构的密闭性和防潮功能,并降低了夹层结构的强度,给以后使用带来严重的隐患。60年代末研制出了高固含量的芯条胶,无孔蜂窝很快替代了有孔蜂窝,产品性能也提高了一大步。目前,我国纸蜂窝夹层结构用胶粘剂固含量普遍偏低,最低的只有18%,80%以上是水。在复合时为解决水分问题只好降低车速,效率很低。水份含量高带来的另一问题是纸板需长时间才能其聚氨酯部高级开发经理汪先木在会上详细介绍了聚氨酯在管道保温中的利用将水分排放到形变可以控制的状态,这又增加了库存周转时间,使多数厂家不得不在面纸上打孔。这种办法是不可取的。

上述问题实际是告诉我们,高固含量、高膜量、半刚性胶粘剂应该是芯条胶的发展方向。

2、复合胶:芯层与面纸复合国科研高校等领域内外有两种涂胶方式。一是面纸涂胶,胶层涂在上、下面纸上。另一种是端面涂胶,即胶层涂在蜂格的端面上。前者用胶量多,粘合力强,耗热能多,成本偏高,夹层板容易变形。后者技术含量要求较高,国内使用的较少。复合胶是通过胶层固化在T型粘接界面形成“锚固现象”,将面纸与芯层粘合成一个整体。这种粘接方式有效粘接界面极少,加上芯层裁切时的偏差和蜂格缺陷等不足,对复合胶的性能与复合技术的要求就较为苛刻。

发达国家与国内成功企业的经验是高质量的复合胶必须满足以下要求:

(1)粘接强度高,弹性膜量适中。

(2)有较好的防潮、耐水功能。

(3)工艺性能稳定,耐久性好。

综上所述,防潮、高强、半柔性胶粘剂是今后的发展方向。

廊坊市绿洲粘结材料有限公司研制成功的接枝共聚淀粉树脂复合胶和以糊精为主要成份的芯条胶,以及强力防潮型高分子树脂复合胶,粘接力强,使用性能稳定,经北京支点复合材料制品有限公司等国内多家企业批量使用效果良好。做成的一次性托盘、垫板、卫生洁具包装箱等出口日本、韩国、美国,得到了外商认可。

3、固化胶:国内目前使用固化胶的厂家不多,只是用于填充材料上作定型固化处理。固化胶有的用硅酸钠,有的用酚醛树脂,前者干燥快,性脆易吸潮不可取,后者阻燃效果不好。较理想的固化胶是水溶性三聚氰胺酚醛树脂胶,固含量45—50%,不需加固化剂,因为引入亚胺基阻燃效果显著。

4、拼接胶:目前国产设备拼接质量问题较多,拼接用胶也五花八门。问题之一是:胶液渗透量大,复合后夹层板各项异性加大,应力增大容易脆断。问题之二是:粘接强力不够,拉伸时容易出现孔洞甚至大片大片断开造成浪费。问题之三是:多数是条状涂胶,这种工艺不合理。江西富祥机械设备有限公司等蜂窝设备制造厂家,生产的拼接设备效果很好,受到用户的好评。拼接胶要求是剥离强度好、渗透性小、干燥速度快,用固含量大于45%的PVAc添加5—10%的淀粉的效果不错。

我们经过对英国D.F.C.T和荷力胜的设备考察,对韩国、美国OMS公司、以色列IMS公司的产品分析和与日本、香港山段等公司科技人员的交流,面纸复合使用聚醋酸乙烯乳胶或改性白乳胶,有的使用防水OF胶和低溶点高融熔指数的热熔胶。常温条件下是固体加热到100—120℃流动性很好,对基材使用广泛,无需干燥和烘干设备,速度每分钟高达20—30米,而且胶膜防潮耐水,符合美国FDA卫生要求。缺点是成本高,设备稳定性要求高。看来借鉴发达国家的经验,结合国情研制符合国产设备和应用技术的胶粘材料,将是推动我国纸蜂窝行业发展的迫切任务。

三、粘接强度与其它因素的关系

纸蜂窝制品的粘接强度除了受粘接材料的性能、质量影响外,还受纸张、设备、涂胶工艺等多种因素制约,千万不可忽视。

1、纸张水分的控制

纸是蜂窝制品的基材,纸的基本原料是纤维素。纤维的各种性能都与水分关系极大,所以使用前、复合时、成板后对水分的控制十分重要。

目前,我国纸蜂窝用的纸浆绝大多数是二次纤维,二次纤维用的是熟料,纤维短而杂。国家对二次纤维制造的再生纸,眼下还没有统一的标准,因此用纸单位必须认真把关。

箱板纸、瓦楞原纸、木浆挂面纸按GB5034要求含水率7—12%,纸箱含水率则要求12—14%。刚出厂的原纸含水率一般都不稳定,要求卷筒立放,至少存放一个月再用。如果含水率超标,纸板就发生异变,紧度变小,强力下降,各相异性加大;涂胶后,胶液向底层渗透,发生粘连,拉伸困难;复合时水分过多排气困难,质量很难控制。烘干失水过多夹层板水分低于7%,纤维脆化,剥离强度成倍降低,二次加工无法进行。我们发现有的企业蜂窝板用手一折,很容易脱层,脆性断裂,大片大片剥开,乃至发生合同纠纷,这与工艺不科学及失水过多有关。 根据粘结经验和国家标准要求,进厂卷筒纸的含水率必须保持在10%左右。复合板车间下机含水率控制在20%以内,成品含水率控制在15%。

1、涂胶方式与粘接强度问题

国内外设备有两种类型的涂胶方式。一种是喷涂,另一种是辊涂。喷涂只限于制芯,胶液通过输胶泵打进输胶管,加压到喷胶管。喷嘴的孔径可调,形成胶流再转移到纸面上。这种涂胶方式多半是制芯设备上来用,国内只有1—2家企业设计时使用这种方式。胶粘剂的粘度流变性在200—800CP范围之内。

辊涂又分两种类型。一是胶液直接涂在上下面纸上再与芯层复合,叫“面纸复合”。这种方式用胶量多,烘干耗能大,成本偏高,稳定性差,但粘接强

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