藥品軟包裝復合及泡罩用粘合劑
2006-12-23 00:00 來源:慧聰網 責編:中華印刷包裝網
粘合劑又稱膠粘劑。市場上銷售的粘合劑種類很多,本文敘述的粘合劑主要用在藥品或食品包裝領域,諸如藥用塑料薄膜與金屬鋁復合、與塑料復合,以及藥用鋁箔與聚氯乙烯熱壓合使用的粘合劑。
藥品包裝對粘合劑的基本要求
安全衛生性能好。應無異味無毒,如果藥品直接接觸膠粘劑,還應對所包裝藥品無腐蝕性。因藥品包裝材料所保護或包裝的產品是直接入口的,不僅基材要無味、無臭、無毒,所使用的膠粘劑也要具有相同的性能,因此生產膠粘劑的原料、輔料、溶劑應具有安全性及衛生性。
粘接性能優良。由于包裝材料的材質不同,采用膠粘劑把它們粘接起來,膠粘劑必須對不同材質的材料都具有優良的粘接力。在藥品包裝復合材料中使用的基材種類繁多、性能各異,如紙張、織物、鋁箔、塑料等,而塑料又有多種品牌,它們的表面特性分子結構各不相同,面對如此眾多且復雜的材料,膠粘劑必須具有同時能粘兩種以上不同材料的性能。
耐熱性良好。有些藥品包裝材料在包裝工藝過程中要經受高溫,如鋁箔泡罩包裝藥品時,在150℃—220℃高溫條件下才能把鋁箔與聚氯乙烯熱壓封合;有的包裝蒸煮食品需要連同包裝一起高溫蒸煮殺菌,這就要求膠粘劑要能經受高溫的考驗。
耐化學、抗介質性優異。藥品本身化學成分非常復雜,包裝后又要經受高溫處理和長期貯存,要保持包裝材料的完美無缺,除基材本身應具有優良抗化學性、抗介質侵蝕能力外,膠粘劑的穩定性也很重要,要能抵抗各種介質與化學成分的侵蝕,否則會引起復合物分層剝離而失去作用。
柔軟性能好。用軟包裝復合材料包裝藥品時,包裝柔軟,方便攜帶很重要,應該可以折疊,膠粘劑也應具備這種性能。假如膠粘膜堅硬、性脆、不可折疊,與基材不匹配則失去了軟包裝的使用性能。
藥品包裝用粘合劑的種類與性能
壓敏膠
壓敏膠適合的基材有紙類和塑料薄膜類,如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、醋酸纖維素等。金屬類如鋁箔、銅箔、鉛箔等。
壓敏膠的主要成分包括合成樹脂膠粘劑(包括天然橡膠合成橡膠類、纖維素類、聚丙烯酸酯類)、賦粘劑(松香、松香酯、各種石油樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂)、增塑劑(氯化石蠟類、苯二甲酸類)、防老劑、穩定劑、交聯劑、著色劑及填料等。
早期的壓敏膠都是以天然橡膠為主要成分,其配方是經塑煉的天然橡膠100份、聚蒎烯樹脂(熔點70℃)75份、石油樹脂5份及部分聚合的三甲基二氯喹啉2份混合而成。另一個配方則由塑煉過的煙片橡膠100份、氧化鋅50份、氫化松香75份及少量增粘劑、增塑劑配成。后來用合成橡膠、合成樹脂代替了天然橡膠,其中丙烯酸酯及其共聚物應用最為普遍,如丙稀酸共聚乳液性高強度壓敏膠,其配比制造方法是把100份43%含固量的丙烯酸丁酯—丙烯酸2—乙基己酯—醋酸乙烯共聚物乳液(組成比為50:17:33)與30份50%含固量的乙烯—醋酸乙烯—氯乙烯共聚物乳液(組成比為19:36:45)混合,涂在用電暈放電處理過的聚丙烯薄膜上,在110℃條件下干燥1分鐘,就制成壓敏膠帶。這種膠帶對不銹鋼的剝離強度為600克/25毫米。
隨著對藥品包裝材料的衛生性能要求不斷提高,天然橡膠配比的膠粘劑加入的助劑有異味,有的還有毒性,已在藥品食品復合包裝上不被采用。但是丙烯酸酯類壓敏膠仍具有一定的優點,如由于是單組份、不會交聯固化、不必配膠、使用簡單、未用完的膠液過夜或更長時間也不會環,只要密閉不漏氣保存即可。再就是被粘物表面狀態優良,許多非極性的材料如塑料、金屬材料,表面張力小也能粘牢。但是由于復合藥品包裝中材料種類繁多,企業已轉向雙組份聚氨酯膠粘劑,用于極性塑料材料和非極性材料的復合。
聚氨酯膠粘劑
聚氨酯膠粘劑有高度的彈性,與其他柔性粘合劑相比,具有更好的耐熱性、耐溶劑性、耐寒性、耐化學性、耐氧化及耐臭氧等性能。對金屬、塑料、木材、橡膠、織物都有很好的親和性,因此應用非常廣泛,尤其廣泛應用在藥品、食品包裝領域。應用最多的是用塑料與塑料復合、金屬與塑料復合、泡罩包裝的熱壓合等。
聚氨酯膠粘劑最早應用是在60年代,當時食品復合包裝剛剛面市,作為粘合劑使用時,主要按照其組成的不同分為多異氰酸酯、氨基甲酸酯預聚物、異氰酸酯改性聚合物三類。
多異氰酸酯
通常用三苯甲烷P—三異氰酸酯、六次甲基二異氰酸酯、二苯甲烷-4、4-二異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯等,這些多異氰酸酯單獨使用較少,主要作為橡膠粘合劑的交聯劑,或者作為聚酯及聚醚類的聚羥基化合物的固化劑。與它配合使用的聚合物還有聚丙烯酸酯、環氧樹脂、二甲苯樹脂、聚酚胺樹脂等。
氨基甲酸酯預聚物
它是多異氰酸酯和多羥基化合物的部分反應生成物,由于這一聚合物的端基有NCO基,可在適當的固化劑存在下進行固化,也可以通過空氣的潮氣而固化,制成單組份的膠粘劑。
異氰酸酯改性聚合物
系由二異氰酸酯與二官能以上的聚酯或聚醚反應,在端基具有羥基的線狀聚合物,也稱為熱塑性聚合物。按照劑型,聚氨酯膠粘劑可分為單組份和雙組份兩大類,從粘合強度來看后者要比前者好。雙組份的A組份主要是異氰酸酯改性聚合物,B組份也是已介紹的氨基甲酸酯預聚物。其中的多醇主要是蓖麻油或聚乙二醇。單組份則可分為兩類,一類直接使用雙組份中的A組份,即異氨酸酯改性聚合物;另一類則是二異氰酸酯與乙二醇反應生成的氨基甲酸酯,它具有乙二醇這種短鏈化合物固有的良好粘合性能。
藥品包裝用粘合劑
發展趨勢
目前藥品復合包裝材料壓敏膠已被聚氨酯膠所取代,主要用酯溶性聚氨酯膠粘劑,此類膠粘劑為雙組份酯溶性聚氨酯膠粘劑,其主劑是聚醚或聚酯多元醇經芳香異氰酸酯改性后,含羥基的聚氨酯多元醇,固化劑是芳香異氰酸酯與三羥甲基丙烷的合成物。這類膠粘劑性能優良、工藝成熟、品種多,但毒性大、成本高,其排放的大量溶劑污染環境。復合材料時間長,可能發生水解,釋放出一種致癌物質TDA(氨基乙磺酸二乙酸),嚴重危害操作者健康。隨著環保意識的增強,此種膠粘劑的使用量不斷下降,F在歐美發達國家使用此類粘合劑的包裝從10年前的80%銳減到現在的30%。醇溶性聚氨酯膠粘劑的優點是用工業酒精作溶劑、生產成本低、衛生性能好、對工人無害、對環境無污染。其缺點是不耐100℃高溫,不能包裝腐蝕性強的產品,生產過程中調配好的膠液只能在當天用完,如剩下只能稀釋后保存,次日生產時,作為稀釋劑使用。如果膠液已發白或增稠則不能使用。
以水溶性或水分散性溶劑為主的膠粘劑稱水性聚氨酯膠粘劑,其優點是以水代替有機溶劑,不存在燃燒爆炸的潛在危險,而且成本低。但這種膠粘劑的性能差,膠液對被涂膠粘合的基材浸潤性不佳,因為水的表面張力為72mN/m,而基材表面張力只有40mNm,相差大,不親和,粘接力不高。另外水的熱容量大,需要烘干,從而消耗更多的能量,成本隨之提高,生產速度低,某些性能尚差于溶劑型膠粘劑。
藥用復合材料膠粘劑向無溶劑型方向發展,無溶劑膠粘劑基本上也是由雙組份的聚氨酯膠粘劑構成,其主劑和固化劑在室溫下粘度高,具有流動性,復合時主劑和固化劑按比例混合,升溫后輥涂到基材上。由于不用有機溶劑,成本下降,不存在有機溶劑揮發對環境的污染,省去了設備龐大的烘干、加熱鼓風、廢氣排放裝置,降低了能耗。產品無殘留溶劑損害、生產速度提高、維修費用低廉、效益顯著,在藥品包裝領域應用前景看好。
藥品包裝對粘合劑的基本要求
安全衛生性能好。應無異味無毒,如果藥品直接接觸膠粘劑,還應對所包裝藥品無腐蝕性。因藥品包裝材料所保護或包裝的產品是直接入口的,不僅基材要無味、無臭、無毒,所使用的膠粘劑也要具有相同的性能,因此生產膠粘劑的原料、輔料、溶劑應具有安全性及衛生性。
粘接性能優良。由于包裝材料的材質不同,采用膠粘劑把它們粘接起來,膠粘劑必須對不同材質的材料都具有優良的粘接力。在藥品包裝復合材料中使用的基材種類繁多、性能各異,如紙張、織物、鋁箔、塑料等,而塑料又有多種品牌,它們的表面特性分子結構各不相同,面對如此眾多且復雜的材料,膠粘劑必須具有同時能粘兩種以上不同材料的性能。
耐熱性良好。有些藥品包裝材料在包裝工藝過程中要經受高溫,如鋁箔泡罩包裝藥品時,在150℃—220℃高溫條件下才能把鋁箔與聚氯乙烯熱壓封合;有的包裝蒸煮食品需要連同包裝一起高溫蒸煮殺菌,這就要求膠粘劑要能經受高溫的考驗。
耐化學、抗介質性優異。藥品本身化學成分非常復雜,包裝后又要經受高溫處理和長期貯存,要保持包裝材料的完美無缺,除基材本身應具有優良抗化學性、抗介質侵蝕能力外,膠粘劑的穩定性也很重要,要能抵抗各種介質與化學成分的侵蝕,否則會引起復合物分層剝離而失去作用。
柔軟性能好。用軟包裝復合材料包裝藥品時,包裝柔軟,方便攜帶很重要,應該可以折疊,膠粘劑也應具備這種性能。假如膠粘膜堅硬、性脆、不可折疊,與基材不匹配則失去了軟包裝的使用性能。
藥品包裝用粘合劑的種類與性能
壓敏膠
壓敏膠適合的基材有紙類和塑料薄膜類,如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯、聚酰亞胺、醋酸纖維素等。金屬類如鋁箔、銅箔、鉛箔等。
壓敏膠的主要成分包括合成樹脂膠粘劑(包括天然橡膠合成橡膠類、纖維素類、聚丙烯酸酯類)、賦粘劑(松香、松香酯、各種石油樹脂、環氧樹脂或酚醛樹脂)、增塑劑(氯化石蠟類、苯二甲酸類)、防老劑、穩定劑、交聯劑、著色劑及填料等。
早期的壓敏膠都是以天然橡膠為主要成分,其配方是經塑煉的天然橡膠100份、聚蒎烯樹脂(熔點70℃)75份、石油樹脂5份及部分聚合的三甲基二氯喹啉2份混合而成。另一個配方則由塑煉過的煙片橡膠100份、氧化鋅50份、氫化松香75份及少量增粘劑、增塑劑配成。后來用合成橡膠、合成樹脂代替了天然橡膠,其中丙烯酸酯及其共聚物應用最為普遍,如丙稀酸共聚乳液性高強度壓敏膠,其配比制造方法是把100份43%含固量的丙烯酸丁酯—丙烯酸2—乙基己酯—醋酸乙烯共聚物乳液(組成比為50:17:33)與30份50%含固量的乙烯—醋酸乙烯—氯乙烯共聚物乳液(組成比為19:36:45)混合,涂在用電暈放電處理過的聚丙烯薄膜上,在110℃條件下干燥1分鐘,就制成壓敏膠帶。這種膠帶對不銹鋼的剝離強度為600克/25毫米。
隨著對藥品包裝材料的衛生性能要求不斷提高,天然橡膠配比的膠粘劑加入的助劑有異味,有的還有毒性,已在藥品食品復合包裝上不被采用。但是丙烯酸酯類壓敏膠仍具有一定的優點,如由于是單組份、不會交聯固化、不必配膠、使用簡單、未用完的膠液過夜或更長時間也不會環,只要密閉不漏氣保存即可。再就是被粘物表面狀態優良,許多非極性的材料如塑料、金屬材料,表面張力小也能粘牢。但是由于復合藥品包裝中材料種類繁多,企業已轉向雙組份聚氨酯膠粘劑,用于極性塑料材料和非極性材料的復合。
聚氨酯膠粘劑
聚氨酯膠粘劑有高度的彈性,與其他柔性粘合劑相比,具有更好的耐熱性、耐溶劑性、耐寒性、耐化學性、耐氧化及耐臭氧等性能。對金屬、塑料、木材、橡膠、織物都有很好的親和性,因此應用非常廣泛,尤其廣泛應用在藥品、食品包裝領域。應用最多的是用塑料與塑料復合、金屬與塑料復合、泡罩包裝的熱壓合等。
聚氨酯膠粘劑最早應用是在60年代,當時食品復合包裝剛剛面市,作為粘合劑使用時,主要按照其組成的不同分為多異氰酸酯、氨基甲酸酯預聚物、異氰酸酯改性聚合物三類。
多異氰酸酯
通常用三苯甲烷P—三異氰酸酯、六次甲基二異氰酸酯、二苯甲烷-4、4-二異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯等,這些多異氰酸酯單獨使用較少,主要作為橡膠粘合劑的交聯劑,或者作為聚酯及聚醚類的聚羥基化合物的固化劑。與它配合使用的聚合物還有聚丙烯酸酯、環氧樹脂、二甲苯樹脂、聚酚胺樹脂等。
氨基甲酸酯預聚物
它是多異氰酸酯和多羥基化合物的部分反應生成物,由于這一聚合物的端基有NCO基,可在適當的固化劑存在下進行固化,也可以通過空氣的潮氣而固化,制成單組份的膠粘劑。
異氰酸酯改性聚合物
系由二異氰酸酯與二官能以上的聚酯或聚醚反應,在端基具有羥基的線狀聚合物,也稱為熱塑性聚合物。按照劑型,聚氨酯膠粘劑可分為單組份和雙組份兩大類,從粘合強度來看后者要比前者好。雙組份的A組份主要是異氰酸酯改性聚合物,B組份也是已介紹的氨基甲酸酯預聚物。其中的多醇主要是蓖麻油或聚乙二醇。單組份則可分為兩類,一類直接使用雙組份中的A組份,即異氨酸酯改性聚合物;另一類則是二異氰酸酯與乙二醇反應生成的氨基甲酸酯,它具有乙二醇這種短鏈化合物固有的良好粘合性能。
藥品包裝用粘合劑
發展趨勢
目前藥品復合包裝材料壓敏膠已被聚氨酯膠所取代,主要用酯溶性聚氨酯膠粘劑,此類膠粘劑為雙組份酯溶性聚氨酯膠粘劑,其主劑是聚醚或聚酯多元醇經芳香異氰酸酯改性后,含羥基的聚氨酯多元醇,固化劑是芳香異氰酸酯與三羥甲基丙烷的合成物。這類膠粘劑性能優良、工藝成熟、品種多,但毒性大、成本高,其排放的大量溶劑污染環境。復合材料時間長,可能發生水解,釋放出一種致癌物質TDA(氨基乙磺酸二乙酸),嚴重危害操作者健康。隨著環保意識的增強,此種膠粘劑的使用量不斷下降,F在歐美發達國家使用此類粘合劑的包裝從10年前的80%銳減到現在的30%。醇溶性聚氨酯膠粘劑的優點是用工業酒精作溶劑、生產成本低、衛生性能好、對工人無害、對環境無污染。其缺點是不耐100℃高溫,不能包裝腐蝕性強的產品,生產過程中調配好的膠液只能在當天用完,如剩下只能稀釋后保存,次日生產時,作為稀釋劑使用。如果膠液已發白或增稠則不能使用。
以水溶性或水分散性溶劑為主的膠粘劑稱水性聚氨酯膠粘劑,其優點是以水代替有機溶劑,不存在燃燒爆炸的潛在危險,而且成本低。但這種膠粘劑的性能差,膠液對被涂膠粘合的基材浸潤性不佳,因為水的表面張力為72mN/m,而基材表面張力只有40mNm,相差大,不親和,粘接力不高。另外水的熱容量大,需要烘干,從而消耗更多的能量,成本隨之提高,生產速度低,某些性能尚差于溶劑型膠粘劑。
藥用復合材料膠粘劑向無溶劑型方向發展,無溶劑膠粘劑基本上也是由雙組份的聚氨酯膠粘劑構成,其主劑和固化劑在室溫下粘度高,具有流動性,復合時主劑和固化劑按比例混合,升溫后輥涂到基材上。由于不用有機溶劑,成本下降,不存在有機溶劑揮發對環境的污染,省去了設備龐大的烘干、加熱鼓風、廢氣排放裝置,降低了能耗。產品無殘留溶劑損害、生產速度提高、維修費用低廉、效益顯著,在藥品包裝領域應用前景看好。
- 關于我們|聯系方式|誠聘英才|幫助中心|意見反饋|版權聲明|媒體秀|渠道代理
- 滬ICP備18018458號-3法律支持:上海市富蘭德林律師事務所
- Copyright © 2019上海印搜文化傳媒股份有限公司 電話:18816622098