KHÁM PHÁ VỀ KEO HOT MELT (KEO NHIỆT NÓNG CHẢY)

Có thể bạn quan tâm

KHÁM PHÁ VỀ KEO HOT MELT (KEO NHIỆT NÓNG CHẢY) – NHỮNG ĐIỀU CHƯA BIẾT

Nhờ vào tốc độ đông kết nhanh, chi phí tương đối thấp và tác động của môi trường thấp, keo hot melt (keo nhiệt nóng chảy) được ứng dụng rộng rãi cho hầu hết các ứng dụng (bao bì, đóng gáy sách, vệ sinh, băng dính, chế biến gỗ,…). Và giống như các chất kết dính nào khác, keo hot melt đòi hỏi sự cân bằng tinh tế giữa các thành phần so với hiệu suất và tính chất xử lý.

Việc lựa chọn các thành phần của công thức keo hot melt được xác định chủ yếu bởi sự tương thích hóa học của các thành phần cả trong giai đoạn tạo công thức và giai đoạn sử dụng. Các đặc tính và hiệu suất tối ưu chỉ có thể được thể hiện bằng một công thức mà tất cả các thành phần đều tương thích. Thông qua tìm hiểu về:

- Khái niệm cơ bản về keo hot melt,

- Các thành phần chính được sử dụng trong keo hot melt (Polyme, chất kết dính, sáp,…),

- Trộn hiệu quả các thành phần keo hot melt,

- Thuộc tính hoạt động của keo hot melt.

Keo hot melt là gì và nó hoạt động như thế nào?

Keo hot melt / Hot melt adhesive (HMA) / Keo nhiệt nóng chảy là chất nhựa nhiệt dẻo được sử dụng sau khi nung nóng chảy polyme vượt qua điểm nóng chảy của nó. Keo hot melt chủ yếu bao gồm ba thành phần:

- Một polyme / hỗn hợp polyme,

- Một loại nhựa dính,

- Sáp / dầu.

Sáp và dầu được sử dụng cho cùng một mục đích, sự khác biệt duy nhất là dầu là chất lỏng và sáp là chất rắn. Ngoài những thành phần này, keo hot melt có thể bao gồm chất chống oxy hóa, chất làm đầy hoặc chất ổn định tia UV hoặc chất màu và những phụ gia khác.

Keo hot melt phải có độ nhớt rất thấp ở dạng nóng chảy để đạt được sự thấm ướt. Ngoài ra, nó không được làm nguội quá nhanh nếu không sẽ không có thời gian để phủ keo toàn bộ bề mặt dán. Các trang thiết bị pha chế đặc biệt được sử dụng để sử dụng keo hot melt.

Ưu điểm chính của keo hot melt so với các dạng chất kết dính khác:

- Không yêu cầu dung môi và do đó tránh được các vấn đề về môi trường liên quan.

- Thiết lập nhanh chóng, đưa vào sử dụng ngay không cần pha chế.

- Việc ứng dụng dễ dàng tự động hóa.

- Không gian nhỏ hơn để lưu trữ và sử dụng.

- Có nhiều loại công thức để sản xuất keo hot melt để đáp ứng nhiều nhu cầu về chi phí và hiệu suất.

Keo hot melt được ứng dụng trong bao bì, cán giấy, sản phẩm không dệt, đóng sách, dán nhãn, chế biến gỗ và các ngành công nghiệp khác:

- Chúng đặc biệt được sử dụng trong các ngành công nghiệp với khối lượng lớn do hiệu quả về thời gian đông kết nhanh, độ liên kết mạnh. Keo hot melt có nhiều dạng (que, hạt, khối,…).

- Keo hot melt có thể được áp dụng từ một bể nóng chảy bằng cách sử dụng các ống dẫn được gia nhiệt và phân phối với các lớp phủ hoặc vòi phun.

- Chúng có thể được áp dụng trực tiếp tại điểm lắp ráp bằng cách sử dụng dây dẫn được phân phối liên tục thông qua một súng bắn keo được làm nóng.

- Màng film keo có sẵn để lắp ráp diện tích cao và cán liên tục.

Cần phải chú ý đến các thành phần tạo nên công thức keo hot melt. Keo hot melt phải:

- Có độ nhớt giảm khi tan chảy,

- Thấm ướt vật liệu dán,

- Liên kết thành một vật liệu bền chặt,

- Duy trì các đặc tính kết dính thích hợp trong quá trình sử dụng.

Hoạt động của keo hot melt

Keo hot melt được áp dụng từ sự nóng chảy, đạt được sức mạnh liên kết khi đông đặc và kết dính.

Mặc dù một số loại keo hot melt có thể liên kết chéo theo thời gian hoặc với nguồn năng lượng bên ngoài, nhưng keo hot melt mục đích chung vẫn là chất dẻo nhiệt sau khi thi công và tạo keo liên kết.

Cơ chế hoạt động của keo hot melt bao gồm các bước sau:

- Keo hot melt khi đun nóng sẽ tan chảy, từ trạng thái rắn trở thành chất lỏng. Sau đó, nó được áp dụng bằng cách đưa nó và giữa hai bề mặt vật liệu. Sau khi nguội, nó sẽ đông đặc lại. Việc làm nguội điểm keo phụ thuộc vào kích thước của điểm keo, bản chất và nhiệt độ của vật liệu dán. Trong trường hợp bề mặt không được cách nhiệt, có thể mất rất nhiều thời gian để nhiệt độ nóng chảy nguội đi. Ví dụ nếu keo hot melt được áp dụng trên bề mặt lạnh, keo nóng chảy sẽ nguội nhanh hơn, nhưng độ bám dính truyền tải sẽ yếu vì keo hot melt sẽ không có đủ thời gian để lấp đầy các lỗ của bề mặt. Ngược lại, nếu keo hot melt được áp dụng trên bề mặt đã được làm nóng trước và sau đó để nguội dần cùng với bề mặt dán, độ bám dính sẽ mạnh hơn.

- Lớp nền thứ hai được áp dụng cho keo hot melt, để nối hai lớp nền với sự trợ giúp của keo nóng chảy được áp dụng giữa chúng.

- Lớp nền thứ hai được ép lại, có thể thấy lớp keo chảy ra, trong trường hợp bề mặt tiếp xúc với lớp nền lớn. Diện tích bề mặt lớn của chất nền cho phép làm nguội nhanh hơn nhiệt độ nóng chảy. Sự nóng chảy này sau khi làm nguội sẽ đông lại, khiến cho không thể tách hai bề mặt chất nền.

+ Trục ngang mô tả nhiệt độ, nhiệt độ này giảm dần theo thời gian. Nhiệt độ và thời gian tỷ lệ nghịch với nhau.

+ Trục đứng thể hiện độ nhớt, liên kết trong một giai đoạn khi keo hot melt ở dạng lỏng và độ dính cho các giai đoạn sau của keo nóng chảy.

Thành phần của keo hot melt

Keo hot melt đòi hỏi sự cân bằng tinh tế giữa các thành phần công thức so với hiệu suất và đặc tính xử lý của chúng. Như đã đề cập, các thành phần chính của keo hot melt và vai trò của chúng là:

- Polyme cơ bản là xương sống phân tử của hệ thống, và nó được sử dụng để cung cấp độ bền vốn có và khả năng chống hóa chất cũng như các đặc tính ứng dụng.

- Chất kết dính được thêm vào để cải thiện độ bám dính ban đầu và để sửa đổi polyme cơ bản.

- Dầu và sáp chế biến được sử dụng để điều chỉnh độ nhớt và thời gian đặt. Cả chất dính và vật liệu chế biến sẽ ảnh hưởng đến thời gian và nhiệt độ của sản phẩm cuối cùng.

- Chất độn được sử dụng để tinh chỉnh các đặc tính nhất định như độ nhớt nóng chảy, hệ số giãn nở nhiệt, thời gian đông kết,…

- Chất chống oxy hóa được sử dụng để cung cấp khả năng chống oxy hóa – nhiều hơn đối với polyme ở trạng thái ứng dụng hơn là ở mối nối cuối cùng.

- Chất ức chế tia cực tím là để cung cấp sự ổn định khi tiếp xúc với ánh sáng.

Lựa chọn polyme cho từng loại keo hot melt

Polyme là thành phần không thể thiếu, cốt lõi cho keo hot melt. Bất kỳ loại polyme nào đều có thể phục vụ cho mục đích này. Polyme mang lại những lợi ích như tính linh hoạt, sức mạnh, độ bám dính được cải thiện và hơn thế nữa.

Polyme cơ bản cung cấp khung chính cho các đặc tính vật lý tổng thể của keo hot melt. Vì yêu cầu độ nhớt nóng chảy thấp, hầu hết các polyme được sử dụng làm cơ sở cho keo hot melt có đặc điểm là bán tinh thể. Keo hot melt đa năng phổ biến nhất dựa trên nhựa ethylene vinyl axetat (EVA). Chugs được sử dụng trong ngành công nghiệp đóng gói, đồ nội thất, đóng sách và giày dép,…

Đối với các công thức keo hot melt nhạy cảm với áp suất, polyme cơ bản thường là đồng trùng hợp khối, chẳng hạn như styren – isopren – styren (SIS) hoặc styren – butadien – styren (SBS). Những sản phẩm này chủ yếu sử dụng nhiều trong băng dính và tem nhãn. Các polyme khác thường được sử dụng trong keo hot melt bao gồm:

- Polyetylen mật độ thấp,

- Polyamit,

- Chất đồng trùng hợp etylen acrylic,

- Polypropylene (atactic),

- Nhựa phenoxy,

- Polyeste,

- Polyesteramide,

- Polyurethanes,

- Cao su butyl,

- Polyvinyl axetat và copolyme,

- Sáp parafin.

Các loại polyme kết dính nóng chảy chính thường được sử dụng trong sản xuất keo hot melt:

Đặc điểm polyme cơ sở nóng chảy	Nét đặc trưng
Ethylene vinyl axetat (EVA)	- Polyme cơ bản được sử dụng thường xuyên nhất. - Chất kết dính rất linh hoạt. - Loại và số lượng sáp và nhựa có thể kiểm soát thời gian đặt và dính. - Chất độn có thể được thêm vào trong một số trường hợp. - Khả năng tương thích tốt với nhiều loại keo và sáp. - Các chỉ số nóng chảy khác nhau và nồng độ vinyl axetat.
Polyolefin (PO)	- Chất kết dính tốt, đa năng. - Khả năng chịu nhiệt độ vừa phải. - Thích hợp cho nền xốp nhưng tương đối cứng. - Ổn định nhiệt tốt (màu, gel). - Khả năng chống axit, dầu mỡ tốt. - Polyetylen và polypropylen với các trọng lượng phân tử khác nhau và phân nhánh, pha trộn với các polyme khác.
Polyolefin vô định hình (APO)	- Chi phí thấp với khả năng chống axit và nhiên liệu tốt. - Khả năng chịu nhiệt vừa phải. - Mềm, dẻo và linh hoạt. - Thời gian mở lâu và độ bám dính tốt. - Năng lượng bề mặt thấp và khả năng làm ướt hầu hết mọi chất nền. - Nồng độ tinh thể/ vô định hình, pha trộn với các polyme khác.
Đồng trùng hợp khối Styrene (SBC)	- Nhiệt độ thấp linh hoạt. - Khả năng chịu nhiệt cao. - Được sử dụng cho keo áp lực nhạy cảm (PSA) và không phải PSA. - Đặt nhanh. - Styrene – butadiene – styrene, styrene – isoprene – styrene, styrene – ethylene – butylene – styrene, hỗn hợp của những chất này và trộn với các polyme khác.
Metallocene polyolefin (mPO)	- Phạm vi nhiệt độ rộng hơn EVA. - Màu sáng, trong và không mùi. - Ổn định nhiệt tốt. - Đặt nhanh và mật độ thấp. - Metallocene xúc tác polyethylene và metallocene xúc tác polypropylene.
Polyamit (PA)	- Được xem là nóng chảy hiệu suất cao. - Điểm nóng chảy thấp hơn polyamit được sử dụng cho nhựa kỹ thuật. - Chịu nhiệt độ tốt và cần ít phụ gia. - Giá thành khá đắt.
Polyurethane (PUR)	- Đối với nóng chảy phản ứng với các nhóm isocyanate đầu cuối. - Liên kết chéo sau khi thi công với độ ẩm. - Khi được áp dụng cho chất nền, các nhóm isocyanate ở đầu cuối có xu hướng phản ứng với dộ ẩm xung quanh và lần lượt tạo thành nhiệt rắn từ chất dẻo nhiệt.

Các tính chất ứng dụng, hiệu suất và chi phí của keo hot melt có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào polyme cơ bản và công thức cụ thể được sử dụng. Các đặc tính điển hình của một số loại keo hot melt công thức đầy đủ phổ biến là:

Thuộc tính	Ethylene vinyl acetate	Polyamide	Polyester	Polyethylene
Điểm làm mềm, oC	40	100	-	-
Điểm nóng chảy, oC	95	-	267	137
Độ tinh thể	Thấp	Thấp	Cao	Thấp - Cao
Chỉ số nóng chảy	6	2	5	5
Độ bền kéo, psi	2750	2000	4500	2000
Độ giãn dài, %	800	300	500	150
Chi phí	Ít – Nhiều	Nhiều	Cao	Ít

Ethylene Vinyl axetat (EVA)

Nhựa EVA là sản phẩm có tính linh hoạt cao, tương thích với nhiều loại polyme và phụ gia khác, đồng thời dễ gia công. Vật liệu này về cơ bản là một chất đồng trùng hợp ngẫu nhiên, vô định hình với các vùng kết tinh. Độ nhớt nóng chảy phụ thuộc rất nhiều vào trọng lượng phân tử của vật liệu này. Có thể có chỉ số dòng chảy từ 2 đến 200. Chúng có cường độ kết dính cao và độ bám dính tuyệt vời với nhiều loại bề mặt. Chất đồng trùng hợp EVA có thể được sử dụng trong các keo áp lực nhạy cảm với áp suất mềm, dính vĩnh viễn hoặc trong các chế phẩm nóng chảy cứng rắn được sử dụng cho các ứng dụng bán kết cấu.

Những ưu điểm và hạn chế chính liên quan đến keo hot melt dựa trên EVA là:

Ưu điểm

Hạn chế

- Mật độ ứng dụng rộng cần thiết cho nhiều ứng dụng khác nhau và kết dính với nhiều loại vật liệu.

- Thiết lập nhanh.

- Giữ các đặc tính ở nhiệt độ thấp.

- Hệ thống nhạy cảm với áp suất có thể được xây dựng.

- An toàn và không độc hại.

- Chi phí tương đối thấp.

- Dòng chảy lạnh.

- Bị tác động bởi một số loại dầu mỡ và dung môi.

- Độ nhớt cao cần thiết để đạt hiệu suất tối đa.

Nhìn chung, đối với keo hot melt, nhựa EVA với nồng độ vinyl axetat 18 – 40% được sử dụng. Hàm lượng vinyl axetat có thể là một thông số quan trọng trong việc thay đổi các đặc tính của keo hot melt. Các vật liệu có nồng độ vinyl axetat cao làm giảm độ kết tinh và tăng độ phân cực. Ở hàm lượng vinyl axetat khoảng 50%, tất cả độ kết tinh bị mất. Tốc độ kết tinh lại hoặc tốc độ đông kết bị ảnh hưởng rất nhiều bởi việc lựa chọn loại nhựa EVA cụ thể.

Chỉ số nóng chảy hay độ nhớt nóng chảy là một tiêu chí quan trọng khác trong việc lựa chọn loại nhựa EVA chính xác cho các công thức kết dính. Chỉ số nóng chảy thấp, các lớp EVA cung cấp độ nhớt, độ bền và độ bám nóng cao. Ngược lại, các lớp MI cao cho phép hàm lượng polyme cao hơn và độ nhớt ứng dụng thấp. Các lớp MI tầm trung cung cấp tính linh hoạt trong công thức.

Thuộc tính	Thay đổi thuộc tính do độ kết tinh giảm (tăng nội dung VA)
Mô đun độ cứng	Giảm
Độ cứng bề mặt	Giảm
Điểm tan chảy (làm mềm) tinh thể	Giảm
Độ bền kéo	Giảm
Kháng hóa chất	Giảm (nói chung)
Độ bền va đập (đặc biệt là ở nhiệt độ thấp)	Tăng
Độ rõ quang học	Tăng
Khả năng chống nứt do áp suất môi trường	Tăng
Hệ số ma sát	Tăng
Duy trì độ bền cơ học ở tải trọng chất đầy cao lên	Tăng
Khả năng tương thích với các polyme, nhựa khác,…	Có thể thay đổi
Thuộc tính	Thay đổi thuộc tính phân cực gia tăng (tăng nội dung VA)
Hệ số tổn thất điện môi	Tăng
Khả năng tương thích với nhựa phân cực và chất làm dẻo	Tăng lên
Độ bám dính cụ thể	Tăng lên
Khả năng in bề mặt	Tăng lên

Thay đổi về tính chất vật lý của EVA do tăng hàm lượng vinyl axetat

Các chất đồng trùng hợp vinyl axetat cao hơn cung cấp độ bám dính tốt hơn cho các chất nền phân cực như vinyl, nhôm và thép, trong khi các chất đồng trùng hợp vinyl axetat thấp hơn thường được sử dụng để dán các bề mặt năng lượng thấp.

Chất nền	Vinyl axetat (VA) hàm lượng 18 – 40%
Giấy kraft	Hiệu ứng nhỏ
Giấy bóng	Hiệu ứng nhỏ
Gỗ	Hiệu ứng nhỏ
ABS	Xu hướng nhẹ
Nhôm	Cải tiến chính
Thép	Cải tiến chính
Vinyl hóa dẻo	Cải tiến lớn
Vinyl cứng chắc	Cải tiến lớn
Polypropylene	Những cải tiến chính
Polyethylene mật độ cao	Cải tiến lớn

Ảnh hưởng của hàm lượng Vinyl axetat trong EVA Copolyme nóng chảy khi kết dính với các chất nền khác nhau

Nhựa EVA thể hiện khả năng trộn lẫn trong quá trình nấu chảy với một loạt các loại nhựa sửa đổi, chất kết dính và sáp. Điều này cung cấp cho công thức keo hot melt với nhiều khả năng kết hợp. Mặc dù các polyme này khi được pha chế đúng công thức sẽ mang lại độ kết dính tốt, nhưng có một số nhược điểm làm giảm tính hữu dụng của chúng. Bao gồm:

- EVA cho thấy thiếu khả năng chịu nhiệt trong phạm vi 38oC (quan trọng để chống lại nhiệt độ cơ thể).

- Tính chất nhạy cảm với áp suất của EVA thường kém hơn các polyme khác.

- EVA có xu hướng tạo gel hoặc than đá khi chịu nhiệt độ ứng dụng điển hình như 150oC – 175oC dẫn đến các vấn đề bảo trì thiết bị và độ bám dính kém.

- Những polyme này không thể dễ dàng được tạo thành một chất kết dính đa năng để phục vụ nhiều ứng dụng chất nền khó kết dính.

Chất đồng trùng hợp etylene vinyl axetat (EVA) có lẽ là loại polyme cơ bản được sử dụng rộng rãi nhất trong keo hot melt.

Styrene Butadiene Copolyme

Keo hot melt dựa trên chất đồng trùng hợp khối styrene butadiene đều hữu ích và khác thường. Chúng có tính chất hòa tan và bản chất nhiệt dẻo của polustyrene; trong khi ở nhiệt độ môi trường xung quanh, chúng có độ dẻo dai và khả năng phục hồi của chất đàn hồi. Đặc tính này cung cấp chất kết dính SBC với các đặc tính linh hoạt trong cả công thức keo nhạy cảm với áp suất và không nhạy cảm với áp suất. Công thức ban đầu cho chất kết dính đàn hồi SIS là:

Thành phần	Các bộ phận theo trọng lượng
Styrene isoprene styrene	20
Chất bám dính, polyterpene	60
Dầu	10 - 20
Chất chống oxy hóa	0.5 – 1.0

Công thức khởi đầu của chất kết dính nóng chảy đàn hồi SIS

Là chất kết dính nóng chảy, độ nhớt nóng chảy thấp và phát triển cường độ nhanh là những lợi ích đáng kể đối với bộ chuyển đổi. Một số polyme SBC nhất định có khả năng nhiệt độ ứng dụng trong khoảng 150oC – 170oC. Đây là mức thấp hơn rất nhiều so với hầu hết các hệ thống nóng chảy EVA.

Bốn loại nhựa SBC thường có sẵn cho công thức kết dính:

- Styrene – Butadiene – Styrene (SBS);

- Styrene – Isoprene – Styrene (SIS);

- Styrene – Ethylene – Butadiene – Styrene (SEBS), dạng hyđro hóa của SBS;

- Styrene – Ethylene – Propylene – Styrene (SEPS), dạng hiđro hóa của SIS.

Trong số này, SBS cung cấp chi phí thấp nhất và mức độ gắn kết cao. Nói chung, copolyme khối bão hòa (SEBS và SEPS) được sử dụng ở những nơi quan trọng về độ bền UV, oxy hóa nhiệt hoặc hóa học trong thời gian dài hoặc khi yêu cầu khả năng tương thích với các thành phần phân cực thấp khác. Các chất đồng trùng hợp SIS thường được sử dụng trong các loại keo áp lực nhạy cảm, nơi cần độ bám dính cao và độ bền kết dính ít quan trọng hơn.

Tuy nhiên, một trong những tính chất thú vị và có giá trị nhất của SBC là chúng cung cấp một dạng liên kết chéo vật lý giúp mở rộng đáng kể khả năng ứng dụng của chúng. Các phân đoạn cuối polystyrene nhiệt dẻo trên phân tử hình thành các vị trí “liên kết chéo giả” Điều này dẫn đến khả năng chống chịu vượt trội trong khi vẫn duy trì độ bền và độ giãn dài rất cao. Do cơ chế liên kết chéo giả liên kết với các SBC và nhiệt độ chuyển thủy tinh liên quan đến từng pha, các SBC cung cấp các đặc tính rất tốt ở cả nhiệt độ cao và thấp.

Các nhà sản xuất keo dán SBC có thể điều chỉnh các đặc tính để phù hợp với nhiều loại ứng dụng. Bên cạnh tính mạnh mẽ, khả năng mở rộng cao, hiệu quả về chi phí, có thể xử lý và dễ dàng xây dựng, các SBC còn có các thuộc tính khác rất có lợi:

- Không cần lưu hóa (dẫn đến tốc độ xử lý cao),

- Các phân tử chính xác với nhiều cấu trúc (dẫn đến mật độ công thức lớn),

- Sạch và không độc hại,

- Độ nhớt nóng chảy thấp,

- Công thức có thể rõ ràng,

- Bám dính mạnh mẽ với hầu hết các chất nền bao gồm cả nhựa,

- Độ bền kết dính có thể điều chỉnh với nội dung diblock,

- Chịu được nước và hầu hết các axit và bazơ.

Những hạn chế liên quan đến keo hot melt EVA được lưu ý ở trên đã mở ra cánh cửa cho chất kết dính hợp vệ sinh mới và copolyme styrene butadiene gia nhập thị trường. Công thức chất kết dính SBC cung cấp sự cải tiến so với các chất kết dính được sử dụng trước đây; tuy nhiên, chúng cũng không có tất cả các thuộc tính cần thiết để có tính hữu dụng tối đa. Những hạn chế chính liên quan đến các thành phần kết dính SBC là:

- Khả năng bảo quản kém ổn định khi để lâu keo hot melt trong thời gian dài (tăng độ nhớt và cuối cùng là gel sẽ hình thành do quá trình oxy hóa nhiệt).

- Khả năng chống chịu ở nhiệt độ cao, mặc dù tốt hơn EVA nhưng vẫn còn hạn chế.

- Một số chất đồng trùng hợp styrene butadiene có lớp phủ thấp nhất định, chẳng hạn như styren butadiene styrene (SBS) không có độ giãn dài cần thiết đối với chất kết dính đàn hồi. Styrene isoprene styrene (SIS), được cho là linh hoạt hơn, mềm hơn và phù hợp hơn với các chất nền đàn hồi.

- Tuy nhiên, các chế phẩm SIS được phát hiện có mô đun thấp và hiệu suất nhiệt độ cao kém ngay cả khi được pha chế với các loại nhựa gắn kết khác nhau. Khi nhựa gia cố khối cuối được sử dụng để cải thiện khả năng chịu nhiệt, độ bám dính với chất nền polyolefin sẽ bị ảnh hưởng.

- Các thành phần kết dính dựa trên SIS cũng cho thấy độ nhớt cao không thể tránh khỏi cho một số ứng dụng nhất định và không thể được sử dụng một cách đáng tin cậy như một loại keo đa năng.

Polyolefin

Keo hot melt sử dụng polyproylene vô định hình (APP), polyalpha – olefin vô định hình (APAO) và metallocene mật độ thấp và chất đàn hồi polyolefin đơn vị trí gần đây đã trở nên nổi tiếng trong lĩnh vực nghệ thuật. Do độ kết tinh thấp, keo hot melt được làm từ các hệ thống polyolefin này thường cho thấy khả năng tương thích tốt và hiệu suất lão hóa nhiệt lâu dài với các chất dẻo và đóng rắn thường được sử dụng trong các công thức nóng chảy.

Tuy nhiên, do độ kết tinh thấp, các loại polyolefin này có xu hướng phát triển các đặc tính chỉ chậm sau khi ứng dụng có thể khiến chúng không phù hợp cho các ứng dụng xây dựng nhất định. Trong việc tạo ra các cấu trúc laminate bằng cách sử dụng chất nền xốp như sản phẩm không dệt, việc thiết lập chậm được đặc trưng bởi sự phát triển chậm của mô đun khi làm mát có thể dẫn đến sự thấm quá mức của keo hot melt dẫn đến tắc nghẽn, tắc nghẽn thiết bị và thậm chí ảnh hưởng đến hiệu suất cơ học của sản phẩm cuối cùng. Ngoài ra, keo hot melt chỉ được tạo ra từ polyolefin với độ kết tinh hạn chế cũng có thể hiển thị hiệu suất sức bền kém trong thời gian dài. Chất kết dính chỉ dựa trên chất đàn hồi polyolefin ít có khả năng chống lại các chế độ hư hỏng như vậy.

Keo hot melt dựa trên polyolefin có độ kết tinh cao hơn có thể cung cấp một loạt các nhược điểm tiềm ẩn khác nhau. Polypropylene polyme có chứa hàm lượng comonomer thấp có thể được sử dụng để cung cấp các công thức kết dính nóng chảy phát triển nhanh chóng khi làm mát trong các ứng dụng phủ. Tuy nhiên, những vật liệu tinh thể hơn có xu hướng thể hiện khả năng tương thích kém trong các công thức kết dính nóng chảy.

Ngoài ra, keo hot melt được tạo ra từ polyolefin có độ kết tinh cao hơn có xu hướng có độ dính thấp hơn do mô đun cao hơn của các hệ thống này khi polyme polypropylene được thêm vào ở các mức cần thiết để cung cấp độ bền kết dính phù hợp để cung cấp liên kết bền vững.

Các polyolefin vô định hình được hình thành bằng cách đồng trùng hợp các alpha – olefin như ethylene, propylene và 1-butene với chất xúc tác Ziegler – Natta cũng được chứng minh là hữu ích cho việc sản xuấtcác sản phẩm hợp vệ sinh. Mặc dù chúng có đặc tính kết dính thấp hơn keo hot melt EVA, chúng được biết là có tính ổn định nhiệt tốt hơn. Ngoài độ ổn định nhiệt, các vấn đề với polyolefin vô định hình trong các công thức nấu nóng chảy vệ sinh tương tự như các vấn đề được mô tả ở trên đối với keo hot melt EVA. Hệ thống nóng chảy có độ nhớt cao dựa trên polypropylene atactic thường được sử dụng cho lớp đệm cuối trong cấu tạo bỉm, tã. Thành phần của keo hot melt dựa trên polypropylene atactic là:

Thành phần	Các bộ phận theo trọng lượng
Atactic polypropylene	70
Chất kết dính, nhựa hydrocacbon C-5	10
Chất hóa dẻo, sáp vi tinh thể	20
Chất chống oxy hóa	0.5 – 1.0

Công thức khởi đầu cho keo hot melt Atactic Polypropylene để niêm phong cuối trong cấu tạo bỉm, tã

Sự pha trộn của chất đồng trùng hợp polyolefin vô định hình và styrene ethylene butadiene styrene (SEBS) đã được tìm thấy để cung cấp chất kết dính nóng chảy ổn định về nhiệt và dễ xử lý hơn, có thể được sử dụng làm chất thay thế cho keo hot melt EVA và SBC. Các chất đồng trùng hợp SEBS như đã đề cập ở trên có các miếng đệm cao su bão hòa và khi được pha chế vớ nhựa bão hòa, chất hóa dẻo và chất ổn định có thể có được sự cân bằng tốt về tính chất kết dính cũng như khả năng chống phân hủy bởi quá trình oxy hóa hoặc tia UV. Khi SEBS được thêm vào polyolefin vô định hình, độ dẻo dai của chất kết dính nóng chảy được tăng cường và độ nhớt cũng được tăng lên.

Thành phần	Các bộ phận theo trọng lượng
Thành phần	Công thức A	Công thức B
SEBS Elastomer	20	10
Tackifier	60	60
Dầu khoáng	20	20
Chất chống oxy hóa	0.15	0.15
Polyolefin vô định hình	0	10
Thuộc tính	Giá trị
Thuộc tính	Công thức A	Công thức B
T- độ bám dính của vỏ, pli	0.05	0.11
Khả năng chống chịu, 12 mẫu thử, 8 giờ ở 38oC	Tất cả 12 đều đạt	Tất cả 12 đều đạt

SEBS bổ sung vào APO trong chất kết dính nóng chảy cải thiện độ bền của T- độ bám dính

Sự phát triển hơn nữa của polyme olefin dựa trên công nghệ xúc tác metallocene. Công nghệ này dẫn đến sự phân nhánh chuỗi dài và cải thiện các đặc tính đàn hồi và khả năng xử lý. Chất xúc tác metallocene mang lại những lợi thế độc đáo so với các chất xúc tác thông thường để sản xuất nhựa polyolefin. Chúng cho phép tạo ra các cấu trúc phân tử nhất quán, có thể kiểm soát được, có thể được thiết kế để:

- Cải thiện độ dẻo dai và khả năng chống va đập,

- Cung cấp ít mùi gây khó chịu,

- Cho phép điều chỉnh các đặc tính xử lý để phù hợp với quá trình chuyển đổi,

- Loại bỏ các loại trọng lượng phân tử không được nhắm mục tiêu trong nhựa,

- Cung cấp khả năng kiểm soát tốt hơn sự phân bố trọng lượng phân tử (MWD).

Keo xây dựng vệ sinh được pha chế bằng công nghệ mới này cung cấp khả năng phun ở nhiệt độ rộng (cân bằng tốt giữa khả năng phun ở nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao) và độ bám dính tuyệt vời với độ ổn định nhiệt và độ nhớt tuyệt vời. Phạm vi trọng lượng phân tử hẹp cung cấp chất kết dính nóng chảy xây dựng vệ sinh với thời gian đông kết nhanh, ít mùi, ít màu và đặc tính sạch.

Các bảng sau đây cho thấy hai công thức polypropylene được xúc tác metallocene có thể tạo ra các tấm không dệt chất lượng cao bằng cách sử dụng kỹ thuật phun tiếp xúc hoặc phun bề mặt rộng. Và do đó, cung cấp dữ liệu đặc tính của các công thức này so với các công thức polyetylene xúc tác metallocene thương mại và các công thức SBC.

Thuộc tính	Các bộ phận theo trọng lượng
Thuộc tính	A	B
Polypropylene metallocene	50	70
Chất kết dính hydrocacbon	35	20
Dầu	15	10

Công thức khởi đầu cho keo dán vệ sinh Polypropylene xúc tác Metallocene

Thuộc tính

Giá trị

Công thức A

Công thức B

Thương mại mPE

Thương mại SIS

Độ nhớt Brookfield, cps tại:

- 120oC

- 140oC

- 160oC

27000

12500

4000

---

18000

6000

3000

---

Lực bóc, gms, được đo ở 40oC trên vải không dệt sau khi ứng dụng phun xoắn ốc tại:

- 120oC

- 140oC

- 160oC

100

101

---

102

110

---

Lực bóc, gms sau:

- 24h

-1 tháng

- 14 ngày ở 50oC

100

105

110

145

So sánh chất lượng của chất kết dính Polypropylene Metallocene với các chất kết dính vệ sinh thương mại khác

Polyamit

Nhựa nóng chảy polyamit tương tự như nhựa được sử dụng trong nhựa nylon, nhưng chúng có điểm nóng chảy thấp hơn. Chúng cũng tương tự về mặt hóa học với các chất đóng rắn polyamit được sử dụng cho chất kết dính epoxy; tuy nhiên, những chất được sử dụng trong chất kết dính nóng chảy không hoạt động.

Polyamit chủ yếu được tạo ra thông qua các phản ứng của vật liệu đa chức năng. Phản ứng của dianine với một chất diacid hoặc sự đồng phân của một axit amin là những con đường phổ biến để sản xuất polyester. Ngoài ra polyamit có thể được tạo thành thông qua quá trình trùng hợp mở vòng của caprolactam.

Có rất nhiều loại nhựa có thể có trong họ polyamit. Chúng có thể được thay đổi để cung cấp nhiệt độ nóng chảy ở hầu hết mọi nhiệt độ mong muốn trong khoảng vài trăm độ.

Keo hot melt polyamit có khả năng chịu nhiệt tốt hơn các loại EVA hoặc SBC và sử dụng ít phụ gia hơn. Tuy nhiên, nhựa polyamit cơ bản thường có giá cao hơn so với các loại nhựa nóng chảy thông thường dựa trên công thức để có hiệu suất tối ưu. Một số loại polyamide nóng chảy có thể chịu được 200oC trong thời gian ngắn mà không bị suy giảm chất lượng. Keo polyamit thường thể hiện đầy đủ các đặc tính, chẳng hạn như độ dính mà không cần phải sử dụng phụ gia.

Việc điều chỉnh các đặc tính vật lý của các loại keo hot melt này có thể đạt được bằng cách kiểm soát quá trình tổng hợp polyamit (sản phẩm phản ứng của axit và diamit). Các polyamit có trọng lượng phân tử và cấu trúc hóa học khác nhau thường được sử dụng để cung cấp các đặc tính ứng dụng và hiệu suất cụ thể.

Các polyamit được sử dụng làm keo hot melt được chia thành ba nhóm được xác định theo trọng lượng phân tử:

- Trọng lượng phân tử thấp: có thể thi công ở nhiệt độ thấp bằng thiết bị đơn giản, rẻ tiền.

- Trọng lượng phân tử trung gian: Thiết bị ứng dụng từ đơn giản đến tinh vi độ vừa phải.

- Trọng lượng phân tử cao: Yêu cầu thiết bị loại máy đùn rất phức tạp để ứng dụng. Chúng được sử dụng làm keo hot melt kết cấu hiệu suất cao khi không yêu cầu hiệu suất nhiệt độ cao.

Bảng dưới đây tóm tắt các tính chất điển hình của các nhóm polyamit này. Trong tất cả các trường hợp trên, điều quan trọng là phải giảm thiểu thời gian nhựa nóng chảy tiếp xúc với oxy.

Thuộc tính	Trọng lượng phân tử Polyamit
Thuộc tính	Thấp	Trung bình	Cao
Điểm làm mềm (bóng và vòng), oC	95 – 180	95 – 200	135 – 200
Độ nhớt nóng chảy, trạng thái - 160oC - 210oC - 260oC	5 – chất rắn 1 – 10 --	120 – chất rắn 20 – 110 5 – 25	-- 250 – 50.000 20 – 1000
Độ bền kéo, psi	160 – 1600	450 – 3000	3400 – 6500
Độ giãn dài, %	5 – 100	25 – 1000	25 – 1000
Độ bền kéo cắt dính, psi - Nhôm – nhôm - Thép – thép	200 – 1000 200 – 1000	700 – 1900 500 – 1800	2200 – 3700 1900 – 3300

Tính chất điển hình của keo hot melt polyamit có trọng lượng phân tử khác nhau

Việc sử dụng hỗn hợp nhựa trong các công thức nóng chảy polyamit làm tăng sự rối loạn phân tử. Điều này làm giảm mức độ liên kết hyđro và điểm nóng chảy. Ví dụ, việc bổ sung các tỷ lệ phần trăm nhỏ của polyamit có trọng lượng phân tử cao làm tăng điểm nóng chảy của polyamit có trọng lượng phân tử thấp hơn để có thể đạt được vật liệu dẻo, dính. Bằng cách này, polyamit nóng chảy có thể được tạo thành công thức vô cùng dẻo dai và chịu được va đập. Nhựa nóng chảy polyamit cung cấp các nhóm phân cực cao trong chuỗi polyme tạo liên kết hyđro giữa các chuỗi. Điều này dẫn đến độ bền cao ở trọng lượng phân tử thấp, đây là một đặc tính không có trong nhiều loại nhựa kết dính nóng chảy thông thường. Kết quả của sự phân cực này là sự duy trì phần lớn độ bền kết dính ở nhiệt độ lên đến ngay điểm nóng chảy. Tuy nhiên, polyamit dễ bị thấm ẩm hơn nhiều so với polyeste, vì liên kết hyđro có thể bị đứt khi nước bị polyme hấp thụ.

Keo hot melt polyamit rất linh hoạt, có khả năng kết dính nhiều loại vật liệu khác nhau. Ngoài liên kết kim loại với kim loại, các công thức kết dính nóng chảy polyamit được sử dụng để kết dính nhựa, lá và giấy.

Các lĩnh vực ứng dụng chính cho keo hot melt polyamit bao gồm:

- Giày,

- Ô tô,

- Bao bì,

- Điện,

- Chế biến gỗ.

Keo hot melt polyamit có nhiều dạng bao gồm viên, trụ, màng, que, bột và dung dịch.

Polyeste

Polyeste nhiệt dẻo được sử dụng trong keo hot melt về mặt hóa học tương tự như được sử dụng trong ngành công nghiệp sợi tổng hợp. Những loại nhựa này cũng tương tự như loại nhựa nóng chảy polyamit ở chỗ các monome trong các sản phẩm phản ứng của chúng thường được điều chỉnh để cung cấp sự tinh chỉnh về các đặc tính ứng dụng và hiệu suất. Nhờ đó, việc sử dụng phụ gia được giảm thiểu. Tuy nhiên, đôi khi chất ổn định, chất làm dẻo và chất kết dính được thêm vào cho các mục đích đặc biệt. Đôi khi như với polyamit, các polyeste khác nhau được pha trộn để có các đặc tính tối ưu.

Nhựa nóng chảy polyeste dựa trên phản ứng của axit và diol lưỡng chức. Chủ yếu là axit terephthalic nhưng các loại axit khác, chẳng hạn như isophthalic, adipic và azelaic cũng được sử dụng. Điểm nóng chảy và nhiệt độ chuyển tiếp trong suốt của polyeste phụ thuộc vào cả thành phần axit, diol và nồng độ của chúng.

Chiều dài chuỗi của diol được sử dụng để tạo thành polyeste có ảnh hưởng lớn đến các tính chất vật lý:

- Khi chiều dài chuỗi diol giảm, điểm nóng chảy của chất đồng trùng hợp giảm.

- Phần trăm vật liệu kết tinh trong polyeste phụ thuộc vào chiều dài chuỗi của diol. Sự kết tinh giảm khi chiều dài chuỗi diol tăng, nhưng tốc độ kết tinh tăng theo chiều dài chuỗi.

Tốc độ kết tinh là một tiêu chí quan trọng trong việc xác định tốc độ mà nhiệt độ nóng chảy đặt ở một cường độ hợp lý.

Polyeste không có điểm nóng chảy hoặc độ bền cao như polyamit có cấu trúc tương tự. Tuy nhiên, polyeste có khả năng chống thấm và suy thoái độ ẩm cao hơn nhiều. Khác với các ứng dụng mà các đặc tính này quan trọng, polyeste và polyamit cạnh tranh cho các ứng dụng giống nhau. Một trong những ứng dụng sớm nhất cho keo hot melt polyeste là trong sản xuất giày. Keo hot melt polyeste cũng thường được sử dụng để dán các loại vải như trang trí, rèm,…

Các công thức nấu nóng chảy bằng polyeste thường được tìm thấy trong que hoặc cuộn được tạo hình sẵn được sử dụng với súng bắn keo. Keo hot melt được đẩy qua vòi được gia nhiệt của súng và sản phẩm nóng chảy được áp dụng cho chất nền.

Keo hot melt polyeste có thể được sử dụng ở trạng thái tự nhiên của chúng, nhưng chúng thường được kết hợp nhiều phụ gia khác để tăng độ dẻo dai, độ bền bong tróc và thời gian mở.

Nhựa nóng chảy polyeste có nhiệt độ nóng chảy tương đối cao khoảng 260oC. Vì vậy, nó thường được sử dụng như một quá trình hoạt hóa nhiệt. Polyeste nóng chảy có thể được pha chế để có độ bền kéo cao và thường được sử dụng ở những nơi yêu cầu độ bền cao và nhiệt độ cao.

Keo hot melt phản ứng Polyurethane nóng chảy

Mặc dù keo hot melt phản ứng polyurethane nóng chảy (HMPUR) đã có sẵn trong 25 năm, các đặc tính mới của chúng và sự phát triển của các sản phẩm đa dạng đã thúc đẩy sự phát triển gần đây của chúng. Chúng hiện được tìm thấy trong nhiều ứng dụng khi các sản phẩm được phát triển để phù hợp với các nhu cầu cụ thể. Nhìn chung, keo HMPUR có những đặc điểm sau:

- Chúng ở thể rắn ở nhiệt độ phòng, tương tự như các keo hot melt khác là polyme nhiệt dẻo, chẳng hạn như ethylene vinyl axetat (EVA), polyalphaolefin (PAO), polyeste và polyamit.

Nhiệt độ để ứng dụng làm nóng chảy dao động từ 85oC – 140oC (185oF – 284oF), thấp hơn nhiệt độ đối với các sản phẩm nóng chảy nhựa nhiệt dẻo thông thường. Độ nhớt ở nhiệt độ ứng dụng có thể được thiết kế trong phạm vi từ 2000 – 60.000 CPS tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể. Keo dán HMPUR đang được sản xuất với thời gian mở thay đổi từ 10 giây đến 10 phút để phù hợp với yêu cầu ứng dụng.

Đặc tính độc đáo mang lại cho keo HMPUR lợi thế về hiệu suất của chúng so với chất dẻo nhiệt nóng chảy là chúng đóng rắn thành vật liệu nhiệt rắn có khả năng chống nóng chảy. Quá trình đóng rắn này là phản ứng với hơi ẩm có trong không khí hoặc trong các chất nền điển hình để tạo ra chất kết dính bền, dai, chịu được nhiệt độ.

Những ưu điểm của keo HMPUR là kết quả của các đặc tính đã được mô tả. Một số lợi thế này là:

- Chất kết dính đóng rắn có khả năng chịu nhiệt độ và môi trường tuyệt vời. Nhiều chất kết dính HMPUR có thể chịu được nhiệt độ từ -40oF đến 200oF trong khi vẫn duy trì liên kết bền chặt.

- Cần thiết phải lắp đặt tối thiểu do thời gian đặt được kiểm soát và sự phát triển nhanh chóng của sức mạnh xanh có thể được thiết kế thành các sản phẩm này. Chúng thường được áp dụng bằng cách phủ cuộn, lớp phủ khe rãnh, in ống đồng, in lụa hoặc phủ phun (xoáy hoặc sợi) và sau đó được nén hoặc ép trong thời gian ngắn để cung cấp liên kết với độ bền xử lý. Độ bền cuối cùng và độ bền cuối cùng đạt được sau vài giờ đến vài ngày tùy thuộc vào chất kết dính, chất nền và điều kiện khác.

- Keo dán HMPUR có thể được thiết kế và phát triển với nhiều đặc tính khác nhau cho các ứng dụng cụ thể.

- Keo HMPUR là chất rắn 100% và do đó không có hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) và không cần lò sấy. Điều này giúp loại bỏ nhiều vấn đề về môi trường liên quan đến chất kết dính dựa trên dung môi và các yêu cầu về năng lượng để làm khô các sản phẩm gốc nước và dung môi.

Làm thế nào các thuộc tính cụ thể được kết hợp vào keo HMPUR

Keo HMPUR được sản xuất:

- Bằng cách cho hỗn hợp polyol phản ứng với lượng dư diisocyanat. Phản ứng của một nhóm isocyanate (-NCO) với một nhóm alcohol (-OH) tạo ra nhóm urethane. Thực tế là có lượng diisocyanat dư thừa có nghĩa là trọng lượng phân tử của sản phẩm tạo thành không quá cao và sản phẩm HMPUR sẽ có độ nhớt nóng chảy được kiểm soát.

- Những chất kết dính này sau đó được chuyển từ lò phản ứng vào trong gói chứa dới dạng nóng chảy.

- Hộp được đậy kín để tránh tiếp xúc với không khí ẩm trong khi chất kết dính đông đặc khi làm mát.

- Các thùng chứa điển hình là thùng phuy (400 lb), thùng (40 lb), sên (4,4 lb) và hộp mực (0,6 lb).

Chất kết dính được nấu chảy bằng máy ép khuôn được thiết kế đặc biệt và sau đó được áp dụng cho vật phẩm cần kết dính. Trong vài giờ hoặc vài ngày tiếp theo sau khi áp dụng, phản ứng được mô tả trong hình sẽ xảy ra. Phản ứng này của isocyanate với nước tạo thành cấu trúc polyurea có độ ổn định cao, mang lại cho keo HMPUR nhiệt độ và hiệu suất môi trường đã đóng rắn. Cấu trúc polyurea liên kết chéo hiệu quả với chất kết dính để ngăn chặn sự nóng chảy lại hoặc hòa tan của nó như có thể xảy ra với keo hot melt nhựa nhiệt dẻo tiêu chuẩn.

Các đặc tính cụ thể cần thiết cho các ứng dụng khác nhau được tích hợp vào chất kết dính bằng cách sử dụng nhiều loại polyol, isocyanate và phụ gia.

Polyols được sử dụng để thay đổi thời gian mở, thời gian thiết lập và khả năng làm ướt hiệu quả các bề mặt khác nhau để tạo ra các liên kết hiệu quả. Một số polyols điển hình được sử dụng là:

- Polyeste, có thể là tinh thể hoặc vô định hình. Các polyols kết tinh có thể được sử dụng để có thời gian đặt ngắn và phát triển độ bền xanh nhanh chóng. Polyeste vô định hình có thể cải thiện độ bám dính với các chất nền cụ thể và tăng thời gian mở nếu cần.

- Polyether là chất lỏng vô định hình, ít Tg. Những điều này giúp kéo dài thời gian mở, giảm độ nhớt và cung cấp tính linh hoạt tốt ở nhiệt độ thấp.

- Các polyol polyme hóa vinyl thường là chất rắn thủy tinh, có trọng lượng phân tử cao. Những vật liệu này có thể hỗ trợ xây dựng sức mạnh và độ bền xanh trong khi duy trì thời gian mở kéo dài.

Một hỗn hợp các polyol để cho hiệu suất mong muốn được phản ứng với một lượng dư diisocyanat. Methylene diphenylisocyanate (MDI) được sử dụng cho hầu hết các loại keo HMPUR. Nó có một nhóm isocyanate phản ứng cao và có áp suất hơi tương đối thấp. Vì polyurethane làm bằng MDI có xu hướng chuyển sang màu vàng khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, một phương pháp sử dụng HMDI (MDI hyđro hóa), chống lại màu vàng rất hiệu quả đã được phát triển. Nó có xu hướng phản ứng chậm hơn nhiều, vì vậy tồn tại một quy trình để tăng tốc phản ứng một cách hiệu quả và làm cho nó hữu ích cho các ứng dụng HMPUR.

Chất kết dính/ Nhựa đóng gói

Chất bám dính trong chất kết dính nước trong chất kết dính là một loại vật liệu quan trọng được sử dụng trong keo hot melt xét về tác dụng của chúng đối với cả đặc tính chi phí và hiệu suất. Chúng thường có trọng lượng phân tử thấp và là nhựa nhưng chúng có nhiệt độ chuyển thủy tinh và nhiệt độ làm mềm thường cao hơn nhiệt độ phòng một cách đáng kể. Chính sự kết hợp của các đặc tính này làm cho các vật liệu này trở nên hữu ích trong việc truyền tải các đặc tính nhớt dẻo mong muốn trong công thức chất kết dính.

Chất bám dính là một thành phần chính được sử dụng để thay đổi và tinh chỉnh cả hiệu suất và đặc tính xử lý của chất kết dính.

Chất kết dính tiêu chuẩn dựa trên các sản phẩm tự nhiên hoặc dầu mỏ.

- Ví dụ về chất kết dính tự nhiên là các dẫn xuất của axit nhựa thông và các este của chúng. Nhựa thông (axit nhựa thông và este nhựa thông) có nguồn gốc từ các sản phẩm phụ của cây thông như nhựa thông gôm. Chúng cung cấp khả năng bám dính tốt cho hầu hết các loại polyme. Chúng được sử dụng chủ yếu để bọc cao su tự nhiên, ethylene vinyl axetat, acrylic, cao su styren butadien và polyurethane. Bằng cách este hóa nó, bạn nhận được este nhựa thông.

- Chất kết dính tổng hợp dựa trên nhựa thơm hoặc nhựa gốc dầu mỡ.

+ Nhựa thơm còn được phân loại thành nhựa coumarone – indene, nhựa dầu thơm và các loại khác.

+ Nhựa béo được gọi là nhựa C-5 vì nhiều hóa học khác xoay quanh pentenevaf cyclopentene polyme hóa.

Mặt khác, chất kết dính nhựa hydrocacbon được sản xuất từ nguyên liệu thô có nguồn gốc từ đầu mỏ, và do đó chúng có hạn chế là liên quan đến giá dầu cao. Khi so sánh với nhựa thông, nhựa hydrocacbon có phạm vi tương thích thấp hơn với polyme cơ bản.

- Một sản phẩm tự nhiên khác dựa trên một loại vật liệu được gọi là terpen. Terpen thường được gọi là chất kết dính “phổ quát” do khả năng tương thích của chúng với nhiều loại polyme như EVA, polyetylen, cao su tự nhiên, cao su styren butadien, copolyme styren butadien và các loại khác. Nhựa terpene cho thấy khả năng tương thích tốt với polyolefin và khối giữa của nhựa styrene – isoprene – styrene. Chất kết dính terpene giúp cải thiện độ bám dính và màu sắc ban đầu nổi bật cho hầu hết các loại polyme. Những loại nhựa này cũng tuân thủ các quy định về tiếp xúc với thực phẩm. Do đặc tính và nguồn gốc tự nhiên của chúng, chất kết dính terpene có mức sử dụng tương đối cao nhưng nguồn cung hạn chế. Sự kết hợp này dẫn đến giá thành cao hơn một chút.

Chất kết dính sẽ làm tăng nhiệt độ chuyển thủy tinh của công thức kết dính và chúng cũng cung cấp một mô đun tương đối cao cho thành phần có trọng lượng phân tử thấp. Do đó, các chất bám dính thường được sử dụng để điều chỉnh Tg và mô đun lưu trữ nhằm tối ưu hóa các đặc tính trong phạm vi nhiệt độ nhất định.

Keo dán nhạy cảm với áp suất thường sẽ có đặc tính dính tối ưu ở 20oC trên Tg của chất kết dính. Đối với chất kết dính vải không dệt được sử dụng trong các ứng dụng mà chúng được đặt gần da, Tg của chất kết dính phải nằm trong khoảng từ 15oC – 20oC, tương ứng với nhiệt độ cơ thể là 37oC. Việc nhắm đến mục tiêu các giá trị này cũng đảm bảo rằng chất kết dính vẫn nhạy cảm với áp suất ngay cả ở tốc độ xử lý cao.

Chất bám dính sửa đổi các đặc tính “lấy nhanh” và độ nhớt của chất kết dính. Khi chất kết dính đã đông đặc, chất kết dính cũng điều chỉnh (nói chung là tăng) TG của chất kết dính rắn. Chất kết dính phải có trọng lượng phân tử vừa phải để truyền một số độ bền kết dính và ngăn ngừa sự hình thành các lớp ranh giới yếu ở bề mặt phân cách, một hiện tượng thường xảy ra với các chất hóa dẻo trọng lượng phân tử thấp. Chất bám dính cũng phải có sức căng bề mặt tương đối thấp để có thể dễ dàng làm ướt bề mặt.

Chất kết dính thúc đẩy sự kết dính và thấm ướt và góp phần vào việc kết dính hoặc dính ban đầu.

Chất bám dính thường được sử dụng trong keo nhạy cảm với áp suất sinh ra bằng dung môi, cũng có thể áp dụng cho các ứng dụng keo nhạy cảm với áp suất nóng chảy.

Tiêu chí đầu tiên và quan trọng nhất trong quá trình lựa chọn là sự tương thích giữa chất kết dính và polyme cơ bản trong công thức kết dính. Một số lớp chất kết dính hoạt động tốt với một số loại polyme nhất định. Trừ khi bộ giải quyết tương thích, không cần phải mở rộng quá trình lựa chọn.

Các thông số về độ hòa tan, khối lượng phân tử và sự phân bố khối lượng phân tử xác định tính tương thích. Các vật liệu có các thông số hòa tan tương tự thường được giả định là tương thích với nhau. Bảng sau đây cung cấp hướng dẫn chung để lựa chọn chất kết dính với các polyme phổ biến khác nhau được sử dụng trong keo hot melt và keo nhạy cảm với áp suất.

Polyme	SIS	SBS	SEBS	EVA	PE
Chất bám dính tự nhiên:
Polyterpene	√ (1)	√	√	√
Terpene phenol	√ (1)	√
Styrenated polyterpene	√ (1, 2)	√	√	√
Este nhựa thông	√	√	√
Chất kết dính hydrocacbon:
Aliphatic (C5)	√	√	√	√
Aliphatic / thơm (C5 / C9)	√	√	√
Monome thơm và tinh khiết	√ (2)	√ (2)	√ (2)

Tương thích 1 – Midblock

Tương thích 2 – Endblock

Việc phân nhóm này chủ yếu dựa trên tính tương thích và đây là một điểm khởi đầu tốt trong việc lựa chọn một bộ giải quyết vấn đề. Người xây dựng công thức sẽ muốn liên kết với nhà cung cấp của các loại chất kết dính này để biết thông tin về các loại nhựa cụ thể mà họ cung cấp, đặc tính và giá cả của chúng cũng như bất kỳ khuyến nghị cụ thể nào mà họ có thể đưa ra.

Phải cẩn thận trong công thức của keo nhạy cảm với áp suất copolyme khối để đảm bảo rằng keo không hòa tan trong pha polystyrene. Pha polystyrene phải vẫn ở dạng thủy tinh để có các đặc tính kết dính tối ưu. Các loại nhựa C-5, tương thích hơn trong pha không phải styren, do đó có nhiều khả năng được sử dụng trong các chất kết dính dựa trên đồng trùng hợp khối. Cũng phải xem xét đến độ ổn định nhiệt của chất kết dính khi nung chảy. Chất kết dính không bão hòa có thể tạo gel trong khi chất kết dính đang tan chảy.

Chất hóa dẻo cho keo hot melt

Ngoài polyme cơ bản và chất kết dính, phụ gia phổ biến nhất khác trong công thức keo hot melt là chất hóa dẻo.

Khi nhựa gốc quá cứng, nó thường được trộn với một hydrocacbon đàn hồi, do đó thu được một vật liệu cứng với:

- Cải thiện khả năng tiêu tán năng lượng, khả năng đùn, tính linh hoạt, khả năng làm việc và khả năng kéo dãn.

- Giảm nhiệt độ chuyển tiếp rắn.

Các vật liệu này hoạt động ngược lại với chất bám dính ở chỗ chúng làm giảm Tg. Chất hóa dẻo phải hòa tan hoàn toàn trong nhựa gốc và không bay hơi đủ để tạo ra một lớp ranh giới yếu.

Chất hóa dẻo hoặc chất uốn dẻo thường được chọn làm polyme cơ bản thứ hai để cải thiện tính linh hoạt và độ dẻo dai. Việc bổ sung chất làm dẻo thúc đẩy quá trình thấm ướt và giảm độ nhớt nóng chảy của công thức.

Chất hóa dẻo được sử dụng trong các công thức kết dính thường được chọn trên cơ sở các tiêu chí sau:

- Khả năng tương thích với một polyme hoặc tập hợp các thành phần nhất định.

- Đặc điểm tổng hợp.

- Ảnh hưởng của chất hóa dẻo đến các đặc tính lưu biến của polyme.

- Các tính chất cơ học và nhiệt học mong muốn của công thức cuối cùng.

- Khả năng chống nước, hóa chất, tia UV, thời tiết, bụi bẩn, vi sinh vật, oxy hóa nói chung.

- Độc tính.

- Phân tích chi phí (khối lượng cần thiết hoặc hiệu quả hóa dẻo, giá / pound,..)

- Dầu khoáng và sáp.

Các chất hóa dẻo được sử dụng phổ biến nhất là các loại dầu chủ yếu là dầu hydrocacbon, hàm lượng chất thơm thấp và có đặc tính là parafin hoặc naphthenic. Tốt nhất là các loại dầu có độ bay hơi thấp, trong suốt và càng có ít màu hoặc mùi càng tốt.

Dầu khoáng và sáp thường được sử dụng làm chất pha loãng. Khi được thêm vào polyme ma trận, sáp và dầu có thể ảnh hưởng tiêu cực đến các đặc tính kết dính vì chất kết dính bị co lại và cứng. Sáp được sử dụng trong công thức nóng chảy để giảm sức căng bề mặt và giảm độ nhớt nóng chảy. Một số loại sáp nhất định như sáp vi tinh thể cũng tăng cường sự nóng chảy bằng cách hình thành các tinh thể chống lại sự biến dạng dưới tải trọng. Chúng được sử dụng trong các công thức yêu cầu độ bền leo tương đối cao.

Thêm sáp vào nóng chảy làm tăng tốc độ đông kết, cải thiện khả năng chịu nhiệt và giảm độ nhớt của nóng chảy dẫn đến liên kết tuyệt vời.

Với chất bán tinh thể của chúng, ngay cả các hệ thống polyolefin hỗn hợp cũng có thể hiển thị thời gian thiết lập thấp hơn yêu cầu cho các ứng dụng sử dụng cuối. Vì lý do này, các vật liệu có độ kết tinh cao hơn như sáp thường được thêm vào keo hot melt dựa trên polyolefin để hỗ trợ sự phát triển nhanh chóng của các đặc tính sau khi thi công. Bất chấp những lợi ích mang lại, các hệ thống sử dụng sáp tinh thể, trọng lượng phân tử thấp có những hạn chế đáng kể.

- Chúng có thể làm tăng tốc độ đông kết nhưng cúng có thể làm giảm sự chảy ướt và kết dính của chất nóng chảy.

- Ngoài ra, việc sử dụng các loại sáp tinh thể, trọng lượng phân tử thấp thậm chí ở mức độ tương đối thấp có thể làm ảnh hưởng đến các tính chất cơ học như độ giãn dài cần thiết cho keo hot melt được sử dụng trong các cấu trúc đàn hồi.

Do đó, tồn tại nhu cầu trong nghệ thuật đối với các công thức keo hot melt thể hiện sự đông kết nhanh chóng, cân bằng tốt các đặc tính cơ học và hiệu suất lão hóa lâu dài tuyệt vời.

Sáp được sử dụng trong công thức kết dính nóng chảy có thể là:

- Tự nhiên (sáp carnauba và montan),

- Gốc dầu mỏ (parafin, sáp vi tinh thể),

- Tổng hợp có nguồn gốc từ sản phẩm chưng cất hoặc cặn dầu mỏ (polyetylen, polypropylen, polytetrafloetylen, sáp Fischer – Tropsch).

Chất nóng chảy EVA tận dụng tốt sáp Fisher – Tropsch để điều chỉnh thời gian đông kết và cải thiện khả năng chịu nhiệt của chất nóng chảy.

CP (oC)	DMP (oC)	Bút ở 25oC (dmm)	Độ nhớt ở 150oC (mPas)
Giống PE	102	117	1	10
Giống PE	117	112	1	6
Giống PE	117	116	2	11
PP	128	>1	40
PE	145	40

Chất chống oxy hóa trong keo hot melt

Chất chống oxy hóa được sử dụng trong nhiều công thức kết dính để bảo vệ chống lại sự xuống cấp do phản ứng với oxy trong khí quyển. Sự ra đời và loại chất chống oxy hóa sẽ phụ thuộc vào:

- Bản chất của polyme cơ bản,

- Các thông số xử lý,

- Ứng dụng cuối cùng.

Chất chống oxy hóa hoặc chất ổn định duy trì độ nhớt, màu sắc và các đặc tính vật lý như ngăn ngừa sự suy thoái nhiệt.

Quá trình oxy hóa quá mức thường dẫn đến những thay đổi không mong muốn về đặc tính cơ học, thẩm mỹ hoặc liên kết của chất kết dính. Quá trình oxy hóa có thể xảy ra ở tất cả các giai đoạn trong vòng đời của chất kết dính từ quá trình tổng hợp cho đến khi sử dụng cuối cùng. Nó thường được nhận biết ở nhiệt độ xử lý cao như quá trình trộn, kết hợp hoặc ép đùn (Trong trường hợp keo hot melt). Tuy nhiên, quá trình oxy hóa cũng có thể xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp bao gồm bảo quản trong môi trường xung quanh và cả khi tiếp xúc với tia UV.

Các thành phần nhạy cảm với oxy hóa trong nóng chảy.

Các thành phần kết dính đặc biệt dễ bị oxy hóa bao gồm:

- Các polyme tổng hợp cơ bản như:

+ Etylen vinyl axetat,

+ Copolyme khối styren,

+ Polyolefin,

+ Polyamit,

+ Cao su tự nhiên,

+ Polychloroprene,

+ Polyurethane,

+ Cao su butyl.

- Các chất phụ gia hydrocacbon, chẳng hạn như chất kết dính và sáp, cũng dễ bị oxy hóa và thật sự có thể góp phần vào quá trình oxy hóa polyme cơ bản.

- Kim loại và các tạp chất khác trong chất kết dính có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa.

Tùy thuộc vào môi trường lão hóa, hầu hết các chất kết dính có thể được hưởng lợi từ chất chống oxy hóa.

Thông thường, các polyme cơ bản và nguyên liệu hydrocacbon được sử dụng trong công thức chất kết dính có mức độ ổn định tối thiểu để chịu được quá trình xử lý và lưu trữ. Các mức độ ổn định bổ sung thường được yêu cầu bởi công thức kết dính để cung cấp các mức độ cần thiết của các đặc tính kết hợp, lưu trữ, ứng dụng và sử dụng cuối cùng.

Chất ổn định thường được sử dụng trong keo hot melt

Các phenol, amin, phốt phát và thioester bị cản trở là những chất ổn định thường được sử dụng cho keo hot melt. Các loại hóa chất của chất chống oxy hóa phổ biến thường được sử dụng nhất trong các ứng dụng keo hot melt được thể hiện trong bảng dưới đây. Thành phần keo hot melt bao gồm chất chống oxy hóa từ khoảng 0,1% đến khoảng 1,0% trọng lượng. Có rất nhiều chất chống oxy hóa và hỗn hợp các chất chống oxy hóa đã được chứng minh là có lợi cho các loại chất kết dính khác nhau.

Loại	Ứng dụng nhựa thông thường	Nhận xét
Amine	Cao su, một số polyme sắc tố và polyol polyurethane	Arylamin có xu hướng đổi màu và gây ra màu
Phenolic	Polyolefin, styrenics và hầu hết các loại nhựa kỹ thuật	Phenolic thường có khả năng chống vết bẩn và bao gồm phenolic đơn giản (BHT), polyphenolic khác nhau và bisphenolic
Organo - phosphite	Polyolefin, styrenics và hầu hết các loại nhựa kỹ thuật	Phosphite có thể cải thiện độ ổn định màu và duy trì tính chất, nhưng có thể bị ăn mòn nếu bị thủy phân
Thioester	Polyolefin và chất tạo kiểu	Nhược điểm lớn với thioesters là mùi của chúng được chuyển sang polyme chủ

Các đặc tính khác ngoài việc ngăn ngừa quá trình oxy hóa phải được xem xét khi lựa chọn chất chống oxy hóa cho một công thức chất kết dính cụ thể. Các thuộc tính này bao gồm:

- Biến động,

- Khả năng tương thích,

- Màu sắc ổn định,

- Mùi,

- Vấn đề pháp lý.

Chi phí nói chung không phải là vấn đề quá cao vì hầu hết các chất chống oxy hóa được sử dụng ở nồng độ nhỏ.

Điều quan trọng là chất ổn định và các sản phẩm biến đổi của nó (cũng có thể tạo ra sự ổn định) không bay hơi khỏi polyme. Nhiều chất chống oxy hóa thương mại đã được thiết kế với trọng lượng phân tử cao hơn vì điều này. Nhiều chất chống oxy hóa phải hòa tan trong chất nền phân tử cao hoặc ít nhất là khuếch tán chậm khắp chất nền. Sự di chuyển của phụ gia ra khỏi chất kết dính có thể dẫn đến lớp ranh giới yếu và độ bám dính kém.

Trộn hiệu quả các thành phần kết dính nóng chảy

Các loại thiết bị và quy trình có thể được sử dụng để trộn các thành phần kết dính nóng chảy đặc biệt đa dạng và chúng thường được xác định bởi sự quen thuộc với thực tiễn hiện có hoặc sự sẵn có của thiết bị. Thành phần hỗ hợp điển hình bao gồm chất đàn hồi (30 – 50%), nhựa nhiệt dẻo (20 – 40%), chất hóa dẻo (10 – 40%), chất độn (1 – 10%), chất màu (0,1 – 3%) và chất ổn định chống lại quá trình oxy hóa và UV (0,1 – 3%).

Nhựa nhiệt dẻo nhiệt độ hóa mềm thấp và các chất phụ gia và chất điều chỉnh của chúng thường được trộn lẫn với nhau mà không gặp khó khăn. Các công thức kết dính nóng chảy này có thể được kết hợp trong một số loại máy trộn như:

- Máy trộn dọc (đứng),

- Máy trộn ngang.

Phương pháp kinh tế nhất là máy trộn đứng. Ưu điểm và nhược điểm của nó là:

Ưu điểm

Nhược điểm

- Dễ dàng kéo chân không trong quá trình trộn.

- Chất kết dính cung cấp hiệu suất lão hóa tốt hơn.

- Trình tự thay đổi vật liệu linh hoạt.

- Không cần lao động lành nghề.

- Khó sản xuất các sản phẩm có độ nhớt rất cao do mô-men xoắn cắt thấp hơn.

- Trao đổi nhiệt hơi chậm.

- Tổng thời gian trộn lâu hơn so với thời gian trộn bằng máy trộn ngang

Máy trộn nằm ngang thường được đi kèm với một máy đùn để trộn và xả keo dễ dàng. Nói chung, các chất đàn hồi được đo riêng lẻ hoặc dưới dạng hỗn hợp trộn sẵn vào thùng cấp liệu. Các loại nhựa (rắn hoặc lỏng) và chất làm dẻo được thêm vào ở phía dưới. Đối với một số lượng lớn hơn, chất lỏng có thể được đưa vào một số vị trí dọc theo máy đùn bằng nhiều giai đoạn nhào trộn và đồng nhất.

Ưu điểm chính của máy trộn nằm ngang là toàn bộ hoạt động có thể được thực hiện liên tục. Điều này nâng cao cả năng suất và chất lượng. Quy trình trộn trục vít kép liên tục được minh họa bên dưới.

Máy trộn liên tục như thế này được cho là tiết kiệm 30% chi phí. Điều này chủ yếu là do chi phí vận hành thấp hơn và tiết kiệm năng lượng. Chất hỗ trợ chế biến cũng có thể được thêm vào công thức để cải thiện hơn nữa khả năng trộn và đạt được hiệu quả trộn với năng lượng ít hơn.

Các tác nhân xử lý điển hình có thể được sử dụng là:

- Chất phân tán organosilan hoặc organotitanat,

- Tác nhân giao diện polyethylene glycol.

Máy trộn liên tục cung cấp tính linh hoạt của hỗ hợp vì chúng có khả năng sử dụng nhiều loại nhựa và nhiệt độ nóng chảy. Những thay đổi nhẹ trong công thức hoặc những thay đổi hoàn toàn trong sản phẩm có thể được thực hiện với tương đối ít nỗ lực và làm sạch hoặc tẩy rửa tối thiếu.

Chất lượng của sản phẩm được cải thiện do chất lượng tan chảy cao hơn và cải tiến kiểm soát quá trình. Quá trình oxy hóa của công thức được giảm đáng kể vì máy đùn liên tục tạo ra lực cắt cao mà không cần nhiệt độ cao. Thời gian lưu cũng ngắn, giảm thiểu sự tiếp xúc của các thành phần nhạy cảm với nhiệt độ cao.

Tính chất hoạt động của keo hot melt

Ba đặc tính hoạt động của keo hot melt độ dính nóng chảy, thời gian mở và tốc độ cài đặt.

Độ dính nóng chảy

Trong quá trình xử lý nóng chảy xảy ra hiện tượng thấm ướt. Nó xảy ra khi sức căng bề mặt của chất lỏng thấp hơn sức căng bề mặt của chất nền.

Sau đó xảy ra hiện tượng kết dính ướt là sự pha trộn giữa lực mao dẫn [SP] và lực nhớt. Lực nhớt đóng một vai trò quan trọng trong quá trình kết dính ướt.

Thời gian mở

Thời gian mở là thời gian keo để tạo liên kết. Nó cũng có thể được định nghĩa là thời gian mà sự thấm ướt vẫn có thể xảy ra để tạo liên kết. Một cách khác để xác định nó có thể là thời gian từ khi áp dụng keo hot melt cho đến khi làm nguội chất nóng chảy nơi nó mất đi các đặc tính kết dính ban đầu. Có nhiều yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến thời gian mở như môi trường, điều kiện sử dụng và loại keo hot melt được sử dụng.

Tốc độ cài đặt

Tốc độ đông kết của keo hot melt có thể được định nghĩa là thời gian thực hiện của keo hot melt để tạo thành một liên kết có độ bền chấp nhận được.