當前，國際軟包裝最重要的三大環(huán)保技術(shù)為：無(wú)溶劑復合技術(shù)、柔性版印刷和共擠出復合，而其中以無(wú)溶劑復合技術(shù)最為環(huán)保。目前無(wú)溶劑復合技術(shù)在歐美市場(chǎng)已占據相當重要的地位，占新增復合機設備的80%～90%。

　　在我國，無(wú)溶劑復合技術(shù)始于20世紀90年代中后期，近年發(fā)展稍快，現存安裝數量不超過(guò)40臺(占復合機總量不超過(guò)2%)，遠遠低于發(fā)達國家[1-7]。在這種形勢下，如何能讓國內軟包裝企業(yè)和從事軟包裝工作的技術(shù)人員對無(wú)溶劑復合技術(shù)及其制品有正確的認識，進(jìn)而擴大無(wú)溶劑復合技術(shù)在國內市場(chǎng)的占有率已成為目前國內軟包行業(yè)的重點(diǎn)探討問(wèn)題。無(wú)溶劑復合(solventfreelamination)是相對干式溶劑型復合而言的，是應用于軟包裝工業(yè)中的另一種復合工藝。無(wú)溶劑軟性復合是采用無(wú)溶劑類(lèi)膠粘劑及專(zhuān)用復合設備使薄膜狀基材(塑料薄膜或紙張、Al箔等)相互貼合，然后經(jīng)過(guò)膠粘劑的化學(xué)熟化反應熟化處理后，使各層基材粘接一起的復合方式。無(wú)溶劑復合與溶劑型干法復合都采用膠粘劑制取復合薄膜。兩類(lèi)工藝的不同之處在于無(wú)溶劑復合的膠粘劑中不含有任何溶劑，因此兩層基材在貼合前不需要像溶劑干法復合工藝那樣于烘道中排除溶劑。無(wú)溶劑復合與干法復合是塑料薄膜復合生產(chǎn)中相互競爭、互為補充的實(shí)用的工業(yè)化生產(chǎn)方法。

　　無(wú)溶劑復合工藝于1974年由德國Herberts公司首次開(kāi)發(fā)成功。由于其工藝的經(jīng)濟性、安全性以及在環(huán)境保護方面的優(yōu)勢，逐漸成為塑料復合薄膜的一種重要的加工方法。在環(huán)保與節能意識較強的歐美工業(yè)發(fā)達國家，采用無(wú)溶劑復合工藝生產(chǎn)的復合薄膜數量已經(jīng)明顯超過(guò)干法復合工藝;進(jìn)入21世紀以來(lái)，歐洲新增的無(wú)溶劑復合設備數量已經(jīng)占到新增復合設備總和的90%以上;日本自1977年引進(jìn)無(wú)溶劑復合工藝至今，至21世紀初已建成60多條生產(chǎn)線(xiàn)，在復合膜生產(chǎn)中占據主導地位;美國1977年無(wú)溶劑膠粘劑用量占10%，而1980年已達到50%，20世紀90年代上升到90%以上。我國因無(wú)溶劑復合設備未能普及，其應用較少。

　　1、國內無(wú)溶劑復合設備，目前世界上生產(chǎn)無(wú)溶劑復合設備的廠(chǎng)家主要有：德國的W&H、意大利的Nordmecanica、Schiavi、Bielloni、法國的DCM以及西班牙的Comexi等。我國很多復合設備生產(chǎn)廠(chǎng)家也紛紛投入了這種設備的開(kāi)發(fā)和研究，并已取得一定進(jìn)展。1985年北京市化工研究院引進(jìn)第一臺由DCM公司制造的無(wú)溶劑涂布復合試驗機，從事科研與生產(chǎn);隨后1996年天津頂正印刷包裝公司從意大利Schiavi公司引進(jìn)無(wú)溶劑設備，并于同年8月份調試成功投入生產(chǎn)。隨后，廣州金威龍公司、大連盛道包裝、上?；⑴?、三櫻、湖北鹽業(yè)等廠(chǎng)家先后從意大利、法國、德國等國家引進(jìn)了無(wú)溶劑復合設備共十幾臺。隨著(zhù)國內復合包裝企業(yè)對無(wú)溶劑復合新技術(shù)的認識和掌握，這種新型復合工藝有明顯加速發(fā)展的趨勢。

　　2、無(wú)溶劑設備特點(diǎn)，無(wú)溶劑復合機的典型構造包括：兩個(gè)放卷裝置、一個(gè)收卷裝置和無(wú)溶劑膠粘劑涂布復合裝置。其最大的特點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)特殊的涂布裝置后直接進(jìn)入復合，不需要干燥烘道。無(wú)溶劑復合設備要適應無(wú)溶劑膠粘劑涂布的需要，因此它與溶劑干法復合設備有一些明顯的差異。主要表現在涂布裝置有升溫、控溫系統，依靠調節溫度來(lái)調節膠粘劑的黏度，以利于涂布施工。卷取裝置設有閉環(huán)張力控制器以嚴格控制收卷張力，防止復合薄膜生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生“隧道”效應等弊病。

　　供料裝置中有高精度混料噴頭(適應雙組分膠粘劑供料的需要)及增濕器(保證單組分膠粘劑充分固化的需要)等。

　　涂布系統不一樣，沒(méi)有混膠泵;沒(méi)有烘干道，不需要烘干;張立控制系統比溶劑型系統準確的多，無(wú)溶劑復合與干法復合相比較，在設備上有以下主要區別：

　　(1)去除了揮發(fā)膠粘劑中溶劑使用的較長(cháng)的干燥烘箱，設備結構緊湊，設備部件易于清洗和維護;

　　(2)材料在設備上穿膜距離縮短，從而使材料張力控制更為精確。由于設備結構緊湊，所有控制鍵集中在總控制盤(pán)上，便于操作人員監控;

　　(3)涂膠單元是無(wú)溶劑復合機的中心部分，膠粘劑在此混合、加熱、計量和涂布;

　　(4)涂膠頭一般為四輥或五輥設計，分別為存膠輥、計量輥、(浮動(dòng)輥)、傳膠輥與涂膠輥。在輥與輥之間有準確計算的角度，以確保上膠量的精確和恒定。

　　3、無(wú)溶劑復合特點(diǎn)，與傳統干法復合比較，無(wú)溶劑復合在降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境保護、生產(chǎn)安全與穩定等方面有諸多優(yōu)勢，是一種值得倡導、極具實(shí)用價(jià)值的生產(chǎn)方式。表1列出了無(wú)溶劑復合與干法復合的性能比較

　　3.1降低生產(chǎn)成本無(wú)溶劑復合設備無(wú)須干燥烘道，因而結構緊湊，占用空間少，設備造價(jià)低，可明顯地降低復合薄膜生產(chǎn)的成本。

　　3.2上膠料少，膠料耗用成本低無(wú)溶劑復合單位面積膠粘劑涂布量約為干法復合的40%，盡管無(wú)溶劑復合膠粘劑相對成本較高，其綜合成本反而降低30%，其單位面積復合制品生產(chǎn)成本低。

　　3.3設備消耗能源低，無(wú)溶劑設備沒(méi)有干燥烘道，不需要經(jīng)過(guò)烘道排除膠粘劑中的溶劑，減少了能源消耗。同時(shí)，消除了揮發(fā)膠粘劑中溶劑用的較長(cháng)的干燥烘箱，從而消除了材料卷曲問(wèn)題。材料在設備上走程短，減少廢料生成。

　　3.4生產(chǎn)線(xiàn)速度高，無(wú)溶劑復合的最高線(xiàn)速度高達480re/rain左右，一般也在300m/rain左右，復合速度快，設備生產(chǎn)效率高。

　　3.5產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，效率得到提高，無(wú)溶劑復合所用膠粘劑不含溶劑，因而對包裝物沒(méi)有污染，更適用于食品包裝;同時(shí)，由于復合后基材不會(huì )變形，使復合膜結構尺寸穩定性良好;另外，無(wú)溶劑復合設備有在線(xiàn)電暈處理單元，對表面張力下降、潤滑劑含量高的薄膜有很好的復合性能。

　　3.6降低人工以及安全防護成本，設備結構緊湊，操作人員少，降低了人工費用。無(wú)溶劑復合過(guò)程中沒(méi)有溶劑揮發(fā)，幾乎沒(méi)有三廢物質(zhì)產(chǎn)生，避免污染環(huán)境，有利于清潔化生產(chǎn)。

　　3.7安全性好，無(wú)溶劑復合安全性好，可將火災和爆炸隱患降至最低，工廠(chǎng)廠(chǎng)區及生產(chǎn)車(chē)間不需特殊的防火、防爆措施。綜上所述，無(wú)溶劑復合加工成本較之干法復合明顯降低，同時(shí)生產(chǎn)效率得到提高，對食品包裝無(wú)污染，這對于提高企業(yè)的市場(chǎng)競爭力十分有利。

　　4無(wú)溶劑復合用膠粘劑的發(fā)展，世界上許多國家都對無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑進(jìn)行了深入研究，開(kāi)發(fā)出多種實(shí)用產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足食品包裝復合膜材料的各種性能要求。

　　該系列膠粘劑的發(fā)展可大致分為以下幾個(gè)階段：(1)第一代為單組分無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑，可以分為聚醚聚氨酯聚異氰酸酯和聚酯聚氨酯聚異氰酸酯，它依靠空氣中的水份和被涂敷薄膜附著(zhù)的水與之反應而固化，水份容易供給不足而造成固化不良，同時(shí)，固化時(shí)產(chǎn)生的CO2容易生成氣泡。

　　(2)第二代為無(wú)溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑，依靠雙組分均勻混合后相互反應形成大分子而達到交聯(lián)固化，在用途方面，除EVA、Nylon以外的薄膜以及鋁箔都能使用。(3)第三代無(wú)溶劑性膠粘劑是在第二代基礎上改進(jìn)的雙組分體系(采用芳香族的多元醇提高了耐高溫性能)，在含有鋁箔結構的復合膜中，能夠耐高溫蒸煮，它具有初粘力高、粘度低，操作溫度低，對復合基材無(wú)限制的優(yōu)點(diǎn)，能夠解決第二代膠粘劑對E和Nylon熱封不良的問(wèn)題，同時(shí)阻隔性強的薄膜容易起皺褶或容易剝離的問(wèn)題也得到了解決。

　　(4)第四代紫外線(xiàn)固化型無(wú)溶劑膠粘劑，由于復膜機的不斷提速致使通用膠粘劑的固化速度難以適應，因此紫外線(xiàn)固化膠粘劑應運而生。目前應用的陽(yáng)離子固化類(lèi)產(chǎn)品，主要是酸催化的環(huán)氧體系，在紫外線(xiàn)的照射下，膠粘劑的光引發(fā)劑分解，引發(fā)環(huán)氧嵌段聚合，得到環(huán)氧樹(shù)脂的三維交聯(lián)結構。在選擇適當紫外線(xiàn)發(fā)生器前提下，此膠粘劑能夠快速復合聚酯薄膜，并可在幾分鐘到一小時(shí)內達到相當高的粘接強度，使后加工過(guò)程順利進(jìn)行。

　　4.2無(wú)溶劑聚氨脂膠粘劑的特點(diǎn)，單組分無(wú)溶劑膠粘劑一般為NCO封端的聚異氰酸酯預聚體，依靠水份完成其固化過(guò)程見(jiàn)圖3，交聯(lián)固化后的單組分膠粘劑有彈性，耐老化，并能使復合具有較好的粘接強度和機械性能。但是由于其分子量較低，耐熱性較差(<100℃);這類(lèi)膠粘劑固化速度相對較慢，同時(shí)受水分影響很大，容易生成CO：氣泡，涂布量較大或水分供給不足時(shí)固化不良。單組分無(wú)溶劑膠粘劑主要應用于紙/塑料復合。雙組分無(wú)溶劑型聚氨酯膠粘劑由主劑和固化劑構成。當進(jìn)行復合時(shí)，主劑和固化劑按比例混合，通過(guò)加熱控制粘度在合適范圍，然后通過(guò)多輥涂布系統涂布到基材上。主要組分為聚醚多元醇以及經(jīng)過(guò)異氰酸酯或者聚酯多元醇改性的聚醚多元醇預聚物。具有與溶劑型膠粘劑相似的反應機理見(jiàn)圖4。低分子量聚醚多元醇一般為聚丙二醇、聚氧化丙烯三醇、四氫呋喃一氧化丙烯共聚醚三醇、聚四氫呋喃等及其混合物。異氰酸酯一般選用液態(tài)直鏈六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，也可選用錫類(lèi)催化劑。低分子量聚酯多元醇可以為脂肪族多元醇、環(huán)烴多元醇和芳香族多元醇。目前，無(wú)溶劑膠粘劑一般多采用聚酯聚醚混合使用。純聚酯型一般粘度較難控制，特別是耐高溫蒸煮的無(wú)溶劑膠粘劑，而聚醚類(lèi)型在粘接性能、耐高溫等性能方面受到限制。目前開(kāi)發(fā)的第三代雙組份聚氨酯無(wú)溶劑膠粘劑，其目的是接近溶劑型膠粘劑的使用性能。以漢高Liofol為代表的第三代無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品，已經(jīng)具有以下性能特點(diǎn)：

　　(1)通常室溫條件下的高初粘力/相對于2代產(chǎn)品;

　　(2)基本無(wú)抗封效應(anti-sealeffect);

　　(3)對復合基材無(wú)限制(高爽滑劑相容性、EVA，白PE等);

　　(4)異氰酸根游離單體含量低;

　　(5)耐水煮、高溫蒸煮。

　　無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑由于沒(méi)有溶劑小分子存在，分子間作用力大，并形成氫鍵，常溫下粘度很高。通過(guò)升溫可以有效降低粘度。但是過(guò)高的溫度容易導致凝膠化，生成高分子量樹(shù)脂，造成涂布困難或者涂布不均勻。因此在施工時(shí)控制膠粘劑涂布的溫度十分重要。一般單組分無(wú)溶劑膠粘劑溫度控制在70℃～100℃;雙組份膠粘劑涂布溫度控制在40℃～80℃4.3無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑供應商，世界上生產(chǎn)無(wú)溶劑聚氨酯膠粘劑的主要廠(chǎng)家有德國Henkel(漢高)集團、德國Herberts公司，美國Morton公司、日本東洋油墨制造株式會(huì )社和法國的AtoFindley公司等。國內方面，北京市化工研究院通過(guò)產(chǎn)品引進(jìn)，也開(kāi)發(fā)了一些無(wú)溶劑膠粘劑。5無(wú)溶劑復合發(fā)展趨勢與展望，經(jīng)過(guò)數十年的開(kāi)發(fā)與應用，無(wú)溶劑復合技術(shù)已經(jīng)十分成熟。使用無(wú)溶劑膠粘劑復合薄膜，可以降低能耗、提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低綜合生產(chǎn)成本。由于不含溶劑，有利于保護環(huán)境和清潔生產(chǎn)，并保證了復合對包裝食品&藥品的無(wú)污染。近年來(lái)，隨著(zhù)我國產(chǎn)品質(zhì)量和食品衛生安全意識的增強，無(wú)溶劑復合越來(lái)越受到復合膜包裝行業(yè)人士的重視，國內已有多臺無(wú)溶劑復合設備開(kāi)始運行，目前大部分軟包裝材料都可以用無(wú)溶劑膠粘劑進(jìn)行生產(chǎn)。隨著(zhù)國內對食品等包裝材料的要求日益提高和生產(chǎn)設備的不斷改進(jìn)，無(wú)溶劑復合將呈現蓬勃發(fā)展的局面。