Биоразлагаемые термоплавкие клеи — это термопластичные клеи, не содержащие растворителей, изготовленные из компостируемых полиэфирных полимеров — НОАК, PBS, ПБАТ, ПКЛ, ПГА или изосорбидных сополиэфиров — которые плавятся при нагревании, образуют связь при охлаждении, а затем распадаются на диоксид углерода, воду и биомассу в условиях промышленного компостирования или почвы. Практический вывод для покупателей заключается в том, что вы можете перевести большинство работ по склеиванию упаковки, ткани и сборок с обычных термоплавких материалов из этиленвинилацетата или полиамида на сертифицированный биоразлагаемый сорт, не перепроектируя свою производственную линию, но вы должны проверить химический состав полимера, сертификационный стандарт и температуру обработки, прежде чем заключать договор с поставщиком.
В этом руководстве объясняется, что приводит к ухудшению качества этих клеев, сравниваются их характеристики с обычными термоклеями, а также описываются сертификаты и риски при покупке, которые вам следует проверить.
Что делает клей-расплав биоразлагаемым?
Биоразлагаемость определяется основной цепью полимера, а не словом «био» в таблице данных.
Обычные термоплавкие материалы из ЭВА, полиамида и ТПУ содержат углерод-углеродные или амидные основные цепи, которые устойчивы к гидролизу, поэтому микроорганизмы не могут метаболизировать их со значительной скоростью. Биоразлагаемые составы основаны на сложноэфирных связях (-COO-): влага разрушает эти связи, укорачивает полимерные цепи, а затем бактерии и грибы поглощают фрагменты. В аэробных условиях конечными продуктами являются углекислый газ, вода и биомасса; в анаэробном варочном котле также производится биогаз.
В таблице ниже перечислены семейства биоразлагаемых полимеров, наиболее часто используемые в исследованиях термоплавких клеев, а также коммерческие сорта.
| Полимер | Источник | Диапазон плавления | Основной путь деградации |
|---|---|---|---|
| PLA | Кукурузный крахмал, сахарный тростник | 130–180°С | Промышленное компостирование |
| ПБС / ПБСА | На основе ископаемого или биологического происхождения | 90–120°С | Почва, компостирование |
| PBAT | Ископаемые, ароматико-алифатические | 110–130°С | Промышленное компостирование |
| PCL | Нефтехимический или биологический | 58–65°С | Почва, компостирование |
| PHA | Микробная ферментация | 100–180°С | Почва, морская |
| Изосорбидный сополиэфир | Полученный из биомассы | 140–170°С | Компостирование |
Поскольку вещества, повышающие клейкость, воски и пластификаторы в рецептуре также становятся частью потока отходов, их необходимо включать в тест на разложение. Вот почему важна полная сертификация, а не просто заявление о том, что продукт содержит PLA.
Чем биоразлагаемые термоклеи отличаются от обычных ЭВА и ПА
В ходе практических испытаний на склеивание биоразлагаемые полиэфирные клеи-расплавы обеспечивают от 60 до 90 процентов начальной прочности сцепления ЭВА или полиамида с обычными подложками, при этом наибольший разрыв проявляется в термостойкости и устойчивости к влажному старению.
| Недвижимость | Обычный выход в открытый космос | Обычный ПА | Биоразлагаемый полиэстер |
|---|---|---|---|
| Начальная прочность сцепления | Высокий | Очень высокий | От среднего до высокого |
| Точка размягчения | 70–90°С | 110–160°С | 90–140°С |
| Открытое время | Короткий и средний | Короткий | Средний, регулируемый с помощью усилителя клейкости |
| Устойчивость к влажности | Умеренный | Высокий | От низкого до умеренного |
| Конец жизни | Небиоразлагаемый | Небиоразлагаемый | Сертифицированные варианты компостирования |
| Индекс относительных цен | 1.0 | 1,8–2,5 | 1,3–2,2 |
Это сравнение имеет три практических следствия. Во-первых, термостойкость: избегайте использования биоразлагаемых марок в деталях, подвергающихся воздействию прямых солнечных лучей или сильного лучистого тепла, если только поставщик не может продемонстрировать марку с высокой температурой размягчения. Во-вторых, влага: связи на основе полиэстера ослабляются при длительных условиях влажности, поэтому в автомобильной промышленности или бытовой технике может потребоваться герметизация кромок или защитный слой. В-третьих, планирование затрат: использовать биоразлагаемые клеи там, где поток отходов фактически разделяется для компостирования; платить премию не имеет смысла, если готовый продукт отправляется на свалку.
Основные промышленные применения биоразлагаемых клеев-расплавов
Наиболее развитыми сферами применения являются упаковка из гофрокартона и запечатывание картонных коробок, за которыми следуют ламинирование текстиля, сборка салона автомобиля и производство одноразовых товаров.
- Упаковка и гофрированный картон — запечатывание картонных коробок, формирование лотков и ламинирование обертки там, где розничным торговцам или переработчикам отходов требуются сертифицированные компостируемые клеи.
- Текстиль и обувь — приклеивание подкладок, прокладок, подносков и декоративных накладок. При ламинировании тканей полиэфирные пленки и полотна заменяют системы на основе растворителей; посмотрите, как производители применяют эти материалы при ламинировании текстиля.
- Автомобильные салоны — обшивка крыши, дверные панели и ковры склеиваются с помощью легких клеев с низким содержанием дыма, которые также улучшают сортировку автомобилей, вышедших из эксплуатации.
- Одноразовая гигиеническая и медицинская сборка — когда в спецификации продукта указана возможность компостирования или уменьшение количества микропластика.
Еще одной заметной тенденцией является замена строчки в изделиях из кожи термоклеевой сеткой. Поскольку клейкий слой распределяет напряжение по всей склеенной области, качество шва может соответствовать или превосходить сшитые изделия, одновременно облегчая переработку изделия.
Выбор правильной формы: порошок, пленка или паутина
Форма продукта определяет, как наносится клей и насколько хорошо он подходит к подложке: порошок подходит для нанесения рассеянного покрытия на большую площадь, пленка обеспечивает точное размещение высечки, а полотно обеспечивает гибкие, воздухопроницаемые линии склеивания.
- Порошок — просеянный или рассыпанный на ткани, бумаге или пенопласте. Порошок термоплавкого клея на основе полиэстера часто пропагандируется как малоударный связующий агент, а выбор размера частиц контролирует вес покрытия в текстильной и обувной промышленности.
- Пленка с бумажной подложкой очищается и помещается точно в то место, где должно произойти соединение; предлагает двустороннее склеивание контролируемой толщины, обычно используемое для эмблем, кожаных панелей и сборок устройств.
- Паутина (нетканая сетка) — остается гибкой после склеивания, что делает ее идеальной для эластичных тканей, изогнутых поверхностей и деталей, требующих хорошей драпировки.
Для производителей, оценивающих формы полиэфирного клея с низкой ударной нагрузкой, типичными отправными точками являются следующие линейки продуктов:
Порошок термоплавкого клея PES для универсального склеивания Этот полиэфирный термоплавкий порошок обеспечивает водостойкость и стабильное соединение при температуре от 95°C до 200°C. Он подходит для текстиля, автомобильных интерьеров и фильтрации, но любые экологические требования проверяются независимой сертификацией. Посмотреть продукт → 
Термоплавкая клейкая пленка PES с бумажной подложкой Пленочный клей с антиадгезионной бумагой, обеспечивающий контакт по всей поверхности для прочного соединения с металлом, пластиком или тканью. Его можно стирать и работать при температуре 130-150°C. Прежде чем полагаться на экологические маркировки, проверьте наличие надежной сертификации биоразлагаемости. Посмотреть продукт → 
Термоплавкий клей-порошок ТПУ с эластичными свойствами Термопластичный полиуретановый порошок, обеспечивающий эластичность, термостойкость и прочную адгезию к текстилю и коже. Доступен в виде ультратонкого порошка для печати. Поскольку непроверенные экологические заявления являются обычным явлением, подтвердите любые экологические преимущества самостоятельно. Посмотреть продукт → Сертификаты, доказывающие, что клей-расплав является биоразлагаемым
Независимая сертификация является единственным надежным доказательством биоразлагаемости; непроверенные заявления об «экологичности» распространены на рынке клеев.
Стандарты, с которыми вы столкнетесь:
- EN 13432 — стандарт ЕС по компостируемости упаковки; требуется не менее 90 процентов биоразложения в течение 180 дней при промышленном компостировании, а также пределы экотоксичности.
- ASTM D6400 — соответствующая спецификация США для биоразлагаемых пластиков и упаковки.
- ISO 14855 — лабораторный метод измерения предельной аэробной биоразлагаемости в контролируемых условиях компостирования; обычно это тест, стоящий за этикеткой.
- OK Compost и BPI — знаки сертификации, выданные TÜV AUSTRIA и Институтом биоразлагаемых продуктов для промышленного или домашнего компостирования.
Три термина часто путают. Биологическая основа означает, что сырье является возобновляемым, но ничего не говорит об окончании срока службы. Оксоразлагаемые клеи распадаются на мелкие микропластики и запрещены на большинстве рынков ЕС; они не подлежат компостированию. Биоразлагаемость означает, что материал разлагается микроорганизмами при определенных условиях в течение определенного времени. Всегда требуйте сертификат и протокол испытаний, а не просто слово «биоразлагаемый» в технических характеристиках.
Соображения при покупке и практические риски
Основными рисками при закупках являются ложные заявления о биоразлагаемости, разрушение связок из-за влажности, проблемы со сроком годности и неожиданные корректировки линии.
- Проверьте сертификат. Попросите сертификат EN 13432 или ASTM D6400, протокол испытаний ISO 14855 и название сертифицирующего органа.
- Проверьте температуру обработки. Убедитесь, что ваш аппликатор может поддерживать рекомендуемую температуру плавления и время открытого состояния; Полиэфирные термоклеи чаще всего обрабатываются при температуре от 120°C до 180°C.
- Контролируйте влажность хранения. Невскрытый продукт обычно стабилен в течение 12 месяцев, но открытые рулоны и порошки впитывают влагу из воздуха, что может вызвать вспенивание и ослабление связей.
- Протестируйте среду конечного использования. Если склеенная часть будет подвергаться воздействию высокой влажности или повышенной температуры, перед заменой материала проведите испытания на старение.
- Сравнивайте общую стоимость, а не цену за единицу. Премия за клей иногда компенсируется более низкими затратами на сортировку мусора или соответствием требованиям к компостируемой продукции на вашем целевом рынке.
Часто задаваемые вопросы
Могу ли я использовать биоразлагаемый клей-расплав на существующей линии EVA?
В большинстве случаев да, при условии, что ваши резервуары, ролики и насадки выдерживают температуру 120–180°C и вы регулируете открытое время. Прежде чем менять материал в производстве, запустите пробную версию с настройками, рекомендованными поставщиком.
Является ли биоразлагаемый продукт таким же, как безопасный для пищевых продуктов?
Нет. Компостируемость и безопасность контакта с пищевыми продуктами являются отдельными сертификатами. Для упаковки пищевых продуктов запросите сертификат о компостируемости и сертификат о контакте с пищевыми продуктами, например EU 10/2011 или FDA 21 CFR 175.105.
Через какое время клей разлагается?
В условиях промышленного компостирования, определенных стандартом EN 13432, не менее 90 процентов должны разлагаться в течение 180 дней. В почве или домашнем компосте этот период больше и зависит от марки полимера и температуры окружающей среды.
Какая форма лучше: порошок, пленка или паутина?
Порошок лучше всего подходит для нанесения рассеянного покрытия на большую площадь и точного веса покрытия, пленка лучше всего подходит для высечки с двусторонним склеиванием, а полотно лучше всего подходит для гибких, воздухопроницаемых или трехмерных сборок. Выбирайте в зависимости от вашей лески и подложки, а не только от материала.
Реальная картина такова: биоразлагаемые клеи-расплавы еще не являются полной заменой для всех высокоэффективных полиамидных связующих, но для упаковки, текстиля и внутренней сборки они сочетают нанесение без растворителей с поддающимися проверке характеристиками по окончании срока службы. Выберите сертифицированный материал, протестируйте его в реальных условиях производства и эксплуатации и согласуйте форму поставки с производителем. Такой подход даст вам связующее решение, которое соответствует как производственным целям, так и обязательствам по устойчивому развитию.
Связаться с нами