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2017
-
09
华威粘合剂纸制品行业无溶剂解决方案
作者：明俊江 华威化工（上海）有限公司 总经理
陈伟民 华威化工（上海）有限公司 技术主管
摘要：近年来，随着包装行业的发展，胶黏剂的消费量保持着较高的水平，全球包装工业用胶量约占胶黏剂总用量的35%（1），包装行业成为胶黏剂应用最大的行业。本文综述了有机溶剂在印后加工纸制品水性粘合剂中的应用，以及危害，并依据现有的国内外法律法规，在纸制品行业推出全方位的无溶剂解决方案。
关键字：纸制品包装，有机溶剂，水性粘合剂
印刷纸制品加工是印后的重要工序之一（2），包括儿童书刊、纸盒成型、纸袋成型、上精装书壳、裱衬等等。由于印刷纸制品加工工序繁多，不同的工序需要不同功能特性的粘合剂，以配合不同的生产工艺。如高速的设备需要固化时间短的胶黏剂，而人手生产的工艺需要开放时间较长的胶黏剂；对于裱衬、儿童书刊等工艺，需要胶黏剂干后抗变形性好等等。由于纸质包装质量良莠不齐，各种粘合剂的功能各异，印刷纸制品加工用胶更是形态万千，有用含乙酸乙酯的溶剂胶，有用含苯，甲苯等有害溶剂的水性胶。所以，在印刷纸制品行业，用胶的环保性是一个亟待解决的课题。
有机溶剂在水性粘合剂行业的使用概况
粘合剂行业指的溶剂通常指苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等有机溶剂，有机溶剂在粘合剂、涂料等化工产品中被广泛应用,这些溶剂在使用过程中会直接挥发到大气中污染环境和危害工人的健康。
有机溶剂是水基胶的常用成分，纸制品行业广泛使用的水性胶（俗称“白胶”）通常都含有3-5%的溶剂成分，用于难粘基材的粘合剂（俗称“黄胶”）的溶剂含量更可高达20% 。
溶剂在水性粘合剂配方中的作用
溶剂通常是粘合剂配方中的一个重要组成部分，虽然在最终的胶膜中找不到溶剂，但它往往对胶膜的最终性质起到非常关键的作用，一般来讲，它主要具有以下几种功能:
1. 用以溶解基料成为胶粘剂的一个组分，如用甲苯溶解松香，使甲苯松香溶液更好的混合到乳液中去（3）。
2. 用于稀释胶粘剂达到一定的粘度，有利于浸润，便于涂布施工；
3. 用作调节胶粘剂的干燥速度，在有些包装生产工艺中，要求胶水快干，由于溶剂的挥发速度比水的挥发速度快，添加溶剂能够很好的解决这种干燥速度问题；
4. 用作渗透剂和腐蚀剂，对于如BOPP膜类的难粘基材，由于溶剂的腐蚀性，可以破坏膜的表面光泽度，提高BOPP表面与胶的相互渗透，以促进胶粘剂对难粘基材的附着力；
5. 用来降低粘合剂成本，提高效益，作为大工业化原料，其成本相对较低，对于粘合剂这种精细化学品来说，增加溶剂的量，对于粘合剂的成本肯定是很大改善；
6. 作为聚合反应的介质，使反应缓和，温度易于控制；
溶剂潜在的危害性
毒性：有机溶剂具有脂溶性，因此除经呼吸道和消化道进入机体内外，尚可经完整的皮肤迅速吸收，有机溶剂吸收入人体后，将作用于富含脂类物质的神经、血液系统，以及肝肾等实质脏器，同时对皮肤和粘膜也有一定的刺激性。不同有机溶剂其作用的主要器官和作用的强弱也不同，这决定于每一种有机溶剂的化学结构、溶解度、接触浓度和时间，以及机体的敏感性。下表为一些水基胶中常用溶剂的基本参数及毒理信息（4）：
溶剂名称
苯
甲苯
二甲苯
乙酸乙酯
外观
无色透明液体，有强烈芳香气味；难溶于水。
无色透明液体，有强烈芳香气味；不溶于水。
无色透明易挥发液体，有强烈的芳香味，不溶于水。
无色透明易燃液体，具有特殊的果香气味，部分溶于水。
沸点
80.1℃
110.6℃
144℃
77℃
闪点
-11℃（闭杯）
4.4℃（闭杯）
17℃（闭杯）
-5℃（闭杯）
毒性
苯的蒸汽有毒，不仅能通过呼吸道对人体产生损害，也可通过皮肤直接渗入而吸收。对人体的毒性以造血器官和神经系统损害最为显著。
甲苯对皮肤黏膜的刺激性大，其蒸汽对中枢神经的作用很强烈，当吸入浓度为100~200ppm的甲苯蒸汽8h，会出现疲惫，恶心，全身无力，嗜睡，活动失灵，错觉等症状。
其毒性比苯和甲苯的毒性小，会损害皮肤和粘膜。高浓度的二甲苯蒸汽有麻醉作用。
乙酸乙酯的高浓度蒸汽刺激眼，鼻，喉，离开蒸汽后即能恢复。在极高浓度蒸汽中则可以引起结膜炎及麻醉。
而在现实的日常生产中，由于使用溶剂造成的危害也是经常可见的：
（一） 使用含溶剂的粘合剂对于企业的风险: 印刷包装企业由于使用含溶剂型粘合剂，导致环保部门的强制约束整改,严重者导致罚款和停厂整顿。据新闻报道，华南某包装印刷公司，由于使用的胶水中含有溶剂，环保部门抽查其车间的空气，发现空气中苯系物含量超标，环保部门因而强制要求该企业停产整顿。由此给企业带来的经济损失非常严重。
（二） 使用含溶剂的粘合剂对于操作员工的危害：由于粘合剂中的溶剂的影响，导致用胶员工出现身体过敏现象的事情也是时常见报。华威粘合剂有一家东莞客户，之前使用的其它厂家含有溶剂的水性胶，导致部分员工的手部皮肤出现红肿，瘙痒的症状，后经推荐使用华威无溶剂的水性胶后，彻底解决员工皮肤瘙痒红肿的问题。
（三） 使用含溶剂的粘合剂对于品牌供应商的影响：对于一些大的品牌供应商，他们面对的是广大最终消费者，产品是否含有溶剂影响到他们的品牌价值和消费者对他们的信任程度。因此国际上领先的品牌开始强制要求其包装印刷供应商，不使用带溶剂的原辅料包括粘合剂。
国内外法律法规对于使用溶剂的规定
苯、甲苯等挥发性有机溶剂，在使用过程中会直接挥发到大气中污染环境和危害工人健康，所以国外很多政府部门颁布法令限制挥发性有机化合物（VOCs）的使用。
1 北美：北美著名的环保组织GreenSeal针对对各类商用粘合剂的VOC都有明确的限量，目前执行的还是2000年10月19日的版本。该标准根据使用基材对粘合剂进行分类，对于多孔性基材，其VOC限量为120g/L。（6）
2 欧盟：与VOC关系密切的欧盟法规可能要算欧盟指令2004/42/EC和欧洲生态标签(Eco-Lable)了。欧盟指令对水性产品的VOC最小限量为30g/L,而欧洲生态标签对水性产品的VOC的最小限量为15g/L。
3 中国：GB18583-2001明确规定，苯不能作为胶黏剂的溶剂使用，作为杂质其最高含量不得大于5g/kg，对甲苯只是做了量的限制，其限量为甲苯+二甲苯总量不得大于200g/kg。
水基胶在包装印刷行业的应用
水基胶在包装印刷行业的应用比较广泛，主要有以下几种：一、以EVA 乳液、松香、甲苯、SBS、SIS增粘树脂和乳化剂反应而成的水性封口胶，广泛应用于覆膜的纸盒封口，精裱盒上的精裱（5）；二、PVAc乳液（白乳胶），广泛用于印刷制版、中纤板精品盒的拼缝，以及儿童书的制作等；三、淀粉及改性淀粉，用于纸板的覆合，以及包装瓦楞纸的制备；四、骨胶、明胶，广泛应用于食品精包装。
华威粘合剂在纸制品行业的无溶剂解决方案
华威化工是最早一批在纸制品行业提倡推广无溶剂的粘合剂供应商，经过近四年的研发和市场推广，华威化工成为首批在纸制品行业提供全面无溶剂解决方案的粘合供应商。华威化工的无溶剂产品不仅可以用于普通纸张，而且可以用于纸张和PET膜、PVC膜、PP膜的粘合，特别适合于高档酒盒、食品盒、化妆品盒、精品烟盒以及电子产品包装盒。以下是华威粘合剂的无溶剂产品：
PB8028NT系列：适用于高档酒盒、食品盒、化妆品盒、精品烟盒以及电子产品包装盒等装饰礼盒的裱纸应用的粘合剂，适用难粘材质（如BOPP&PET覆膜的材质）,具有气味小，湿粘性强，可操作时间长、抗卷曲变形性好，最终粘接强度高等特点。
PB 8028NT系列产品是华威化工自行研发的新一代无溶剂水性粘合剂，可以代替绝大多数“黄胶”在纸品行业的用途。目前已经被多家大型纸品包装企业选用，解决了这些长期困扰这些企业的问题。
PB8621H系列：适用于覆膜或一般上光处理的药盒、牙膏盒等包装盒的糊盒搭边粘接，具有气味小、干燥速度快、初粘强、最终粘接强度高，适用于中高速糊盒机的生产。
PB8362H系列：适用于PP、PE、PET膜对纸的粘接，尤其对UV上光处理的纸张，具有极佳的粘接性能，适用于中速糊盒机的生产。
PB8246H&PB8797系列：应用于纸品粘接，如纸张及纸板间的复合，书本衬页，以及儿童硬纸板书制作。产品具有固含量高，干燥速度快，制成的产品变形小等特点。产品不含任何溶剂，完全满足欧盟对儿童玩具类测试标准。
PB8329A系列：广泛应用于纸品粘接，如纸张和铝箔、PET膜的覆合制成金卡和银卡等，具有低气味，低涂布量，高剥离力，可操作时间长，抗变形性能好，抗水性好，耐高温等优点。
PB8018系列：口水胶，适用信封封口、再湿性粘合剂，用于普通信封以及重油墨信封的封口；适用于中高速信封机的生产。
华威化工的以上无溶剂粘合剂产品都通过以下环保测试：
1,FDA 21 CFR 176.170
2,Reach 所规定的八十几种高度关注物质。
3,Rohs 所规定的六种有害物质含量。
4,EN71 Part 3:1994+A1:2000+AC:2002
5,ASTM F963—11
6,16种邻苯二甲酸盐测试
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华威粘合剂纸制品行业无溶剂解决方案
发布时间：
2017-09-22 17:03
作者：明俊江 华威化工（上海）有限公司 总经理
陈伟民 华威化工（上海）有限公司 技术主管
摘要：近年来，随着包装行业的发展，胶黏剂的消费量保持着较高的水平，全球包装工业用胶量约占胶黏剂总用量的35%（1），包装行业成为胶黏剂应用最大的行业。本文综述了有机溶剂在印后加工纸制品水性粘合剂中的应用，以及危害，并依据现有的国内外法律法规，在纸制品行业推出全方位的无溶剂解决方案。
关键字：纸制品包装，有机溶剂，水性粘合剂
印刷纸制品加工是印后的重要工序之一（2），包括儿童书刊、纸盒成型、纸袋成型、上精装书壳、裱衬等等。由于印刷纸制品加工工序繁多，不同的工序需要不同功能特性的粘合剂，以配合不同的生产工艺。如高速的设备需要固化时间短的胶黏剂，而人手生产的工艺需要开放时间较长的胶黏剂；对于裱衬、儿童书刊等工艺，需要胶黏剂干后抗变形性好等等。由于纸质包装质量良莠不齐，各种粘合剂的功能各异，印刷纸制品加工用胶更是形态万千，有用含乙酸乙酯的溶剂胶，有用含苯，甲苯等有害溶剂的水性胶。所以，在印刷纸制品行业，用胶的环保性是一个亟待解决的课题。
有机溶剂在水性粘合剂行业的使用概况
粘合剂行业指的溶剂通常指苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等有机溶剂，有机溶剂在粘合剂、涂料等化工产品中被广泛应用,这些溶剂在使用过程中会直接挥发到大气中污染环境和危害工人的健康。
有机溶剂是水基胶的常用成分，纸制品行业广泛使用的水性胶（俗称“白胶”）通常都含有3-5%的溶剂成分，用于难粘基材的粘合剂（俗称“黄胶”）的溶剂含量更可高达20% 。
溶剂在水性粘合剂配方中的作用
溶剂通常是粘合剂配方中的一个重要组成部分，虽然在最终的胶膜中找不到溶剂，但它往往对胶膜的最终性质起到非常关键的作用，一般来讲，它主要具有以下几种功能:
1. 用以溶解基料成为胶粘剂的一个组分，如用甲苯溶解松香，使甲苯松香溶液更好的混合到乳液中去（3）。
2. 用于稀释胶粘剂达到一定的粘度，有利于浸润，便于涂布施工；
3. 用作调节胶粘剂的干燥速度，在有些包装生产工艺中，要求胶水快干，由于溶剂的挥发速度比水的挥发速度快，添加溶剂能够很好的解决这种干燥速度问题；
4. 用作渗透剂和腐蚀剂，对于如BOPP膜类的难粘基材，由于溶剂的腐蚀性，可以破坏膜的表面光泽度，提高BOPP表面与胶的相互渗透，以促进胶粘剂对难粘基材的附着力；
5. 用来降低粘合剂成本，提高效益，作为大工业化原料，其成本相对较低，对于粘合剂这种精细化学品来说，增加溶剂的量，对于粘合剂的成本肯定是很大改善；
6. 作为聚合反应的介质，使反应缓和，温度易于控制；
溶剂潜在的危害性
毒性：有机溶剂具有脂溶性，因此除经呼吸道和消化道进入机体内外，尚可经完整的皮肤迅速吸收，有机溶剂吸收入人体后，将作用于富含脂类物质的神经、血液系统，以及肝肾等实质脏器，同时对皮肤和粘膜也有一定的刺激性。不同有机溶剂其作用的主要器官和作用的强弱也不同，这决定于每一种有机溶剂的化学结构、溶解度、接触浓度和时间，以及机体的敏感性。下表为一些水基胶中常用溶剂的基本参数及毒理信息（4）：
溶剂名称
苯
甲苯
二甲苯
乙酸乙酯
外观
无色透明液体，有强烈芳香气味；难溶于水。
无色透明液体，有强烈芳香气味；不溶于水。
无色透明易挥发液体，有强烈的芳香味，不溶于水。
无色透明易燃液体，具有特殊的果香气味，部分溶于水。
沸点
80.1℃
110.6℃
144℃
77℃
闪点
-11℃（闭杯）
4.4℃（闭杯）
17℃（闭杯）
-5℃（闭杯）
毒性
苯的蒸汽有毒，不仅能通过呼吸道对人体产生损害，也可通过皮肤直接渗入而吸收。对人体的毒性以造血器官和神经系统损害最为显著。
甲苯对皮肤黏膜的刺激性大，其蒸汽对中枢神经的作用很强烈，当吸入浓度为100~200ppm的甲苯蒸汽8h，会出现疲惫，恶心，全身无力，嗜睡，活动失灵，错觉等症状。
其毒性比苯和甲苯的毒性小，会损害皮肤和粘膜。高浓度的二甲苯蒸汽有麻醉作用。
乙酸乙酯的高浓度蒸汽刺激眼，鼻，喉，离开蒸汽后即能恢复。在极高浓度蒸汽中则可以引起结膜炎及麻醉。
而在现实的日常生产中，由于使用溶剂造成的危害也是经常可见的：
（一） 使用含溶剂的粘合剂对于企业的风险: 印刷包装企业由于使用含溶剂型粘合剂，导致环保部门的强制约束整改,严重者导致罚款和停厂整顿。据新闻报道，华南某包装印刷公司，由于使用的胶水中含有溶剂，环保部门抽查其车间的空气，发现空气中苯系物含量超标，环保部门因而强制要求该企业停产整顿。由此给企业带来的经济损失非常严重。
（二） 使用含溶剂的粘合剂对于操作员工的危害：由于粘合剂中的溶剂的影响，导致用胶员工出现身体过敏现象的事情也是时常见报。华威粘合剂有一家东莞客户，之前使用的其它厂家含有溶剂的水性胶，导致部分员工的手部皮肤出现红肿，瘙痒的症状，后经推荐使用华威无溶剂的水性胶后，彻底解决员工皮肤瘙痒红肿的问题。
（三） 使用含溶剂的粘合剂对于品牌供应商的影响：对于一些大的品牌供应商，他们面对的是广大最终消费者，产品是否含有溶剂影响到他们的品牌价值和消费者对他们的信任程度。因此国际上领先的品牌开始强制要求其包装印刷供应商，不使用带溶剂的原辅料包括粘合剂。
国内外法律法规对于使用溶剂的规定
苯、甲苯等挥发性有机溶剂，在使用过程中会直接挥发到大气中污染环境和危害工人健康，所以国外很多政府部门颁布法令限制挥发性有机化合物（VOCs）的使用。
1 北美：北美著名的环保组织GreenSeal针对对各类商用粘合剂的VOC都有明确的限量，目前执行的还是2000年10月19日的版本。该标准根据使用基材对粘合剂进行分类，对于多孔性基材，其VOC限量为120g/L。（6）
2 欧盟：与VOC关系密切的欧盟法规可能要算欧盟指令2004/42/EC和欧洲生态标签(Eco-Lable)了。欧盟指令对水性产品的VOC最小限量为30g/L,而欧洲生态标签对水性产品的VOC的最小限量为15g/L。
3 中国：GB18583-2001明确规定，苯不能作为胶黏剂的溶剂使用，作为杂质其最高含量不得大于5g/kg，对甲苯只是做了量的限制，其限量为甲苯+二甲苯总量不得大于200g/kg。
水基胶在包装印刷行业的应用
水基胶在包装印刷行业的应用比较广泛，主要有以下几种：一、以EVA 乳液、松香、甲苯、SBS、SIS增粘树脂和乳化剂反应而成的水性封口胶，广泛应用于覆膜的纸盒封口，精裱盒上的精裱（5）；二、PVAc乳液（白乳胶），广泛用于印刷制版、中纤板精品盒的拼缝，以及儿童书的制作等；三、淀粉及改性淀粉，用于纸板的覆合，以及包装瓦楞纸的制备；四、骨胶、明胶，广泛应用于食品精包装。
华威粘合剂在纸制品行业的无溶剂解决方案
华威化工是最早一批在纸制品行业提倡推广无溶剂的粘合剂供应商，经过近四年的研发和市场推广，华威化工成为首批在纸制品行业提供全面无溶剂解决方案的粘合供应商。华威化工的无溶剂产品不仅可以用于普通纸张，而且可以用于纸张和PET膜、PVC膜、PP膜的粘合，特别适合于高档酒盒、食品盒、化妆品盒、精品烟盒以及电子产品包装盒。以下是华威粘合剂的无溶剂产品：
PB8028NT系列：适用于高档酒盒、食品盒、化妆品盒、精品烟盒以及电子产品包装盒等装饰礼盒的裱纸应用的粘合剂，适用难粘材质（如BOPP&PET覆膜的材质）,具有气味小，湿粘性强，可操作时间长、抗卷曲变形性好，最终粘接强度高等特点。
PB 8028NT系列产品是华威化工自行研发的新一代无溶剂水性粘合剂，可以代替绝大多数“黄胶”在纸品行业的用途。目前已经被多家大型纸品包装企业选用，解决了这些长期困扰这些企业的问题。
PB8621H系列：适用于覆膜或一般上光处理的药盒、牙膏盒等包装盒的糊盒搭边粘接，具有气味小、干燥速度快、初粘强、最终粘接强度高，适用于中高速糊盒机的生产。
PB8362H系列：适用于PP、PE、PET膜对纸的粘接，尤其对UV上光处理的纸张，具有极佳的粘接性能，适用于中速糊盒机的生产。
PB8246H&PB8797系列：应用于纸品粘接，如纸张及纸板间的复合，书本衬页，以及儿童硬纸板书制作。产品具有固含量高，干燥速度快，制成的产品变形小等特点。产品不含任何溶剂，完全满足欧盟对儿童玩具类测试标准。
PB8329A系列：广泛应用于纸品粘接，如纸张和铝箔、PET膜的覆合制成金卡和银卡等，具有低气味，低涂布量，高剥离力，可操作时间长，抗变形性能好，抗水性好，耐高温等优点。
PB8018系列：口水胶，适用信封封口、再湿性粘合剂，用于普通信封以及重油墨信封的封口；适用于中高速信封机的生产。
华威化工的以上无溶剂粘合剂产品都通过以下环保测试：
1,FDA 21 CFR 176.170
2,Reach 所规定的八十几种高度关注物质。
3,Rohs 所规定的六种有害物质含量。
4,EN71 Part 3:1994+A1:2000+AC:2002
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