1.2 热熔胶和热熔压敏胶的定义与应用市场
热熔胶和热熔压敏胶被广泛使用在各种制造业中已经有将近60年的历史。几乎所有的行业,包括包装、书籍装订、木工、卫生、建筑、汽车、电子、制鞋、织物多层复合、产品组合、胶带和标签等行业,都使用了大量的热熔胶和热熔压敏胶(图1-1)。这些胶黏剂的原材料到底是什么物质组成的呢?
图1-1 热熔胶和热熔压敏胶的应用市场(源于上海十盛)
热熔胶是一种100%固含量,不含挥发性有机物质的胶黏剂,可以在胶黏剂的熔融状态下用各种方式涂胶,在适当的时间内(开放时间),得到适当的流动、变形和润湿(图1-2)。热熔胶要靠冷却回到室温后,才能得到实用的胶黏强度。过短或过长的开放时间都无法让热熔胶得到应有的起始强度。热熔胶在应用前后始终保持着热塑性,没有化学反应发生。目前的反应型热熔胶,如PUR(聚氨酯),严格说来不可以定义成热熔胶。它们只是在施胶时借用热熔胶的加热设备来溶解PUR,降低熔融黏度。施胶之后,PUR可利用环境的湿度进行化学反应。有些热熔胶则是用紫外线(UV)和电子射束(E-beam)等涂布之后再交联,发生不可逆的化学反应。这些需要额外化学反应的胶黏剂严格说来都不可称之为热熔胶。如前所述,热熔压敏胶是一种在室温之下即具有表面黏性,有无限长开放时间或贴合时间的胶黏剂。它们在冷却后的任何时候都可以黏到另一种被贴物上。因此,热熔压敏胶是一种在室温下,仅靠轻微的压力就能形成有效胶黏能力的热熔胶。它们通常被用于制造标签和各种胶带等。
图1-2 热熔胶和热熔压敏胶产品(源于上海十盛)
热熔胶可分为两大类:非配方型和配方型热熔胶。非配方型热熔胶在合成之后,本身就是一种专用的胶黏剂,不需要用增黏剂或其他材料来改质。典型的非配方型热熔胶有聚酯类(PET)、聚酰胺类(PA)、聚氨酯类(PU)和聚烯烃类(PO)。在实际应用时,也有预先将不同材料混合使用以达到接合目的的配方。非配方型热熔胶在高温的条件下能提供某种起始内聚强度的“热黏性”将被两贴物暂时粘接在一起,冷却至室温固化后获得适当的胶黏强度。
配方型热熔胶通常是由热塑性弹性体、增黏剂和其他成分,如矿物油和蜡等,组合而成的固态溶液。和非配方型热熔胶不同的是,这些热塑性弹性体或是各个单独成分在室温或较高温下都无法提供适度的黏性。三种常用的热塑性弹性体基本成分是苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和无定形聚烯烃(APO)。根据各个应用市场具体物性的需要,可选用各种类型的兼容增黏剂(天然和合成树脂)对这些热塑性弹性体进行改质,使其在接合时产生各式各样的特殊胶黏性能。
大部分市场上常用的热熔胶都是以EVA为基础的配方。这类产品通常表现出相对较短的开放时间(一般小于10s)和很快的固化速度。在室温呈现非常低或无法测量的表面黏性。绝大多数的热熔压敏胶则是以SBC为基础的配方,于室温下具有永久表面黏性,在轻微指压下就能提供良好的胶黏性。许多APO为基础的热熔胶从熔融态冷却后具有相对于EVA较长的开放时间。但是,这种热熔胶并没有永久性的开放时间,在完全固化之后会逐渐失去大部分的表面黏性。这种独特的性质对于涂胶后需要较长开放时间,而胶黏之后又要求较低表面黏性的胶黏工艺非常有用。残留的表面黏性较低时,可以避免粘接区边缘在未来的储存或使用中受到外部污染。
具有什么特性才算是完美的热熔胶或热熔压敏胶呢?在现实的应用市场当中并不存在任何完美的产品,所有的胶黏剂必须根据实际需要进行设计或配方。那么,使用者该如何根据实际需要来选择适当的热熔胶或热熔压敏胶呢?在选择特定应用最理想的产品之前,对于涂胶工艺和各种需要的胶黏性能都必须预先清楚地了解并确定。在后面的章节中将会对具代表性的单独市场的物性需求进行更详细的讨论。