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全方位解答——什么是热熔胶?

2022-04-11

什么是热熔胶?热熔胶是在熔融状态下应用的任何基于聚合物的胶水的名称。粘合剂的应用通常是通过工业胶枪,通过触发动作或手指压力起作用。由于其多功能性,热熔胶被用于各种环境,包括包装、装订、纸箱制造、图形艺术、胶带和标签、产品组装以及汽车行业。

热熔胶吸引人的原因有很多。一方面,它是快速固化的。事实上,其固化的时间可以根据工作的需要进行调整。热熔胶使用安全,环保。除了粘接表面外,热熔胶也可以用来填充缝隙。它也很方便运输和储存。

热熔胶相对于溶剂的优势

热熔胶已经变得如此流行,以至于它超越了溶剂型粘合剂。溶剂型粘合剂是溶解在溶剂中的各种成分的混合物。当溶剂蒸发时,材料会粘住。基于聚合物的热熔胶解决了溶剂型胶水的许多问题。

与溶剂型粘合剂相比,热熔胶速度更快、成本更低、粘性更强,并且产生的挥发性有机化合物更少。

由于其化学性质,热熔胶可以有多种形式。这包括胶棒、颗粒、袋子、蛋糕、鼓、砖、板条和枕头。热熔胶也可以通过多种方式应用,包括通过喷嘴、挤出、熔喷、螺旋喷涂、丝网印刷和槽模涂布。热熔胶点胶设备可以采用熔胶容器、真空输送机、滚筒或桶卸料机和预熔机的形式。

原料

热熔胶中使用的原材料会影响其功能、成本、可用性和性能。通常,热熔胶由聚合物(可以有多种形式)和几种添加剂组成。这些添加剂包括树脂、蜡、抗氧化剂和增塑剂。可以添加其他化学品以使热熔胶具有更多性能。

聚合物。热熔胶(和许多类型的胶水)的基本成分是聚合物。这些是某些分子的长重复链,根据链的长度和分子的类型,它们具有不同的特性。

热熔胶中使用的主要聚合物是乙烯-醋酸乙烯酯 (EVA)、聚烯烃、聚酰胺和聚酯、苯乙烯嵌段共聚物、聚乙烯和乙烯-丙烯酸甲酯 (EMA) 或乙烯丙烯酸正丁酯 (EnBA)。

聚合物赋予热熔胶强度和柔韧性、耐热性、抗冲击性和剪切力。这些特性主要取决于聚合物的类型、分子量和数量。

随着聚合物含量的增加,您会获得更高的粘度(这是液体厚度的量度),以及更大的柔韧性和韧性。聚合物含量越低,粘度就越低。

增粘树脂。树脂决定了热熔胶的粘性。粘性是粘合剂粘性的量度,本质上是粘合剂在应用后保持粘住的时间。因此,树脂控制粘合剂的润湿性(即,它在与基材表面接触时保持液体的时间)。

树脂对热熔胶的粘合性也有影响。树脂的选择取决于其与主要聚合物的相容性、软化点和特定的附着力。热熔胶中使用的增粘树脂主要有松香和氢化松香、C9、氢化烃、萜烯酚醛树脂、松香酯和C5。也使用纯芳族单体。

使用更多增粘树脂,您可以获得粘性降低且速度更快的热熔胶。使用较少粘性的树脂,您可以获得更坚韧、更具侵略性的热熔胶。

蜡。热熔蜡主要控制凝固速度和开放时间。开放时间是建立债券所需的时间。这可以从几秒钟到无休止的持续时间(对于某些压敏热熔胶)。设定速度测量热熔胶形成某种可接受强度的粘合的速度。

这两个值必须与生产线中使用的参数完全匹配。除了凝固速度和开放时间外,蜡还影响热熔胶的耐热性和亚环境(即低于应用温度)附着力。

热熔胶中使用的主要蜡类型是天然蜡、微晶蜡和合成蜡。蜡的特性由结晶度、熔点和分子量的百分比决定。

蜡含量越低,热熔胶的粘度越高,柔韧性越高,粘合力越强。使用较少的蜡,热熔胶将具有较低的粘度,固化速度更快,并且粘合力更小。

抗氧化剂。抗氧化剂用于热熔胶,主要是为了保护材料在其保质期内不降解。热熔胶中常用的一些抗氧化剂包括酚类、芳香胺类、磷酸盐、亚磷酸盐和 BHT。

与稳定剂一起添加少量抗氧化剂,不会影响热熔胶的物理性能。它们不仅在热熔胶的保质期内保护热熔胶,而且在其应用和混合时的熔融状态下也能起到保护作用。

增塑剂。除了基础聚合物和增粘树脂外,增塑剂是热熔胶中常见的添加剂。事实上,它们被用作一种第二基础聚合物,为热熔胶提供更大的柔韧性和韧性。增塑剂通常是芳烃含量低且具有石蜡化学特性的烃油。

理想情况下,增塑剂具有低挥发性、透明且无气味。使用增塑剂,热熔胶可以获得更低的熔体粘度和更快的润湿。

除了这些主要成分外,热熔胶还带有其他几种添加剂,以赋予其某些所需的特性。杀菌剂可防止细菌生长,而填充剂可增加体积和强度,同时降低成本。热熔胶还可以带有阻燃剂和各种颜料甚至闪光。

热熔胶的临界粘合性能

热熔胶的主要定义特性是其粘度、熔融颜色、失效温度(用于剪切粘合和剥离粘合)、软化点、基材特定粘合力、热稳定性、冷裂纹形成、环粘性和各种机械性能。

粘度粘度是液体厚度或液体阻力大小的量度。高粘度液体移动非常缓慢(想想油)。较高粘度的液体,如水,更容易流动。热熔胶的粘度不仅仅是一个单一的值,而是取决于应用温度(范围可以从 250 到 350 华氏度)。

了解剪切速率(或一层流体在相邻表面上移动时改变速度的速率)以计算粘度也很重要。

有多种设备用于测试热熔胶的粘度。其中包括 Brookfield Thermosel(用于低剪切)、动态机械分析(用于低剪切和高剪切)和毛细管流变仪(用于高剪切和非常高剪切)。粘度的单位是

熔化的颜色使用主观和定量方法在数值范围内测量热熔胶的颜色。其中包括 Gardner、Hunter 和 Saybolt 方法以及黄度指数。

失效温度。顾名思义,失效温度就是热熔胶停止工作的温度。有两种失效温度测量值用于表征热熔胶。

剥离粘合失效温度。在更高的温度下,更容易剥离用热熔胶粘合的两个表面。PAFT 测量热熔胶在较高温度下抗剥落的程度。在测试中,温度从 25 摄氏度开始,并以每小时 25 度的速度增加。对于 1 英寸 x 1 英寸 x 0.01 英寸的样品,用于诱导剥离的重量为 100 克。

剪切粘合破坏温度。剪切力是一种在一个表面滑过另一个表面时存在的力。在剪切试验中,将试样垂直安装并附上重物。表面彼此分离需要多长时间才能告诉您热熔胶的强度。SAFT 的测量方法与 PAFT 相同,但使用剪切而不是剥离。温度相同,但重量为 500 克。

软化点热熔胶(或任何胶水)的软化点是胶水开始流动的温度。热熔胶软化点的主要决定因素是所用蜡的熔点或基础聚合物的转变温度(在基于苯乙烯嵌段共聚物的热熔胶的情况下)。环球法和梅特勒法通常用于测量 SP。

基材特异性粘附。该措施取决于您尝试将热熔胶用于哪种材料。粘合强度等特性可以使用实际基材来确定。您还可以在不同的温度(环境温度、低于环境温度和高温)下测试属性。

热稳定性。不同温度变化下热熔胶的稳定性如何,告诉你它整体的耐用程度。对于热稳定性测试,您将热熔体加热到其锅温(如果是液体形式,它会沸腾的温度)。具有良好罐稳定性的热熔胶在较高温度下不会焦化或分解。

使用热稳定性测试,您可以确定粘度的变化、颜色的任何变化、炭化、边缘环、皮肤和凝胶的形成。

低温脆断在温度谱的另一端,一些热熔胶往往会开裂。测试用于确定在什么情况下会发生低温开裂。对于基于 EVA 的热熔胶,使用 45 到 15 华氏度之间的温度。对于橡胶基热熔胶,使用的温度在 30 到 10 度之间。

冷裂纹的形成对研究很重要,尤其是在图形艺术应用中。这是因为您可以看到书脊在较低温度下的柔韧性。

机械性能。有多种与热熔相关的机械性能。这些包括拉伸强度(您需要施加多大的力来破坏样品)、屈服点(在热熔胶永久变形之前可以施加多少应力)、断裂伸长率(样品在断裂前会拉伸多长时间)、和杨氏模量(应力应变比)。其他属性是这些的组合。

在某些情况下,需要冷粘合剂。当基材对温度高度敏感时尤其如此。在这些情况下,建议使用水性粘合剂。

功能、性能、成本

用于制造热熔胶的不同材料以及由此产生的粘合剂特性意味着热熔胶产品的功能、性能和成本存在很大差异。

胶带和标签热熔胶。用于胶带和标签的热熔胶通常是压力敏感的。对于标签,您需要可定制、可模切并提供一系列粘性水平的产品。对于胶带,您可以使用较小的粘性范围,但您需要高水平的抗剪切性。

压敏热熔胶开始取代溶剂型热熔胶,部分原因是它们具有更好的耐热性和耐增塑剂性。

包装热熔胶热熔胶用于各种形式的包装,包括箱式、纸箱式和热封;托盘成型;和容器标签。包装热熔胶的关键性能特点是其在粘合方面的多功能性;延长适用期(热熔胶的老化性能);以及它们较低的气味、成本和应用温度。

包装热熔胶具有以下特性:900 cps 粘度(在 350 华氏度下)、1-2 秒设定速度、3-4 秒开放时间、135 华氏度的 PAFT 和 200 华氏度的 SAFT。

包装热熔胶的一种特殊情况——热封热熔胶——用于软包装(例如盖子和小容器)、地毯和车辆中。在热封过程中,将热熔胶涂在一个表面上,然后将该表面与另一个表面结合,然后施加热量和压力。

图形艺术热熔胶。图形中使用的热熔胶通常基于 EVA,并在 325 到 350 华氏度之间应用。它们可以快速设置并且在 20 到 120 华氏度之间的任何地方都表现良好。图形热熔胶还具有平躺(或捕鼠器指数)特性,这意味着它们在释放时不会突然关闭。它们还耐油墨溶剂。

热熔胶的应用是一件微妙的事情,可以使用一系列工具来实现这一目标,喷枪是常用的。即使使用相同的喷枪,也可以灵活地应用热熔胶,例如选择喷嘴。

热熔胶无处不在

由于其独特的特性和柔韧性,热熔胶用于各种环境。包装、图形、汽车、加工和许多其他行业都受到了影响。随着聚合物技术越来越先进,我们可以希望看到更大范围的适用性。越来越多地制造热熔胶以专用于单个基材。