日常用品與工業製造所使用的材料種類不斷翻新，透過異種材質接著產生複合機能的技術應運而生，不同材質間的接著強度決定了複合材料的最終性能。面對輕量化、低活性、不耐熱材料的接著加工，不能利用具有溫度活化界面的焊接或熱熔壓合技術，使用接著劑成為可行的選項，提供關鍵的界面結合能力。聚氨酯(Polyurethane; PU)是常見的接著劑原料，能夠依據各類要求而改變分子結構設計，也能與其他種類樹脂共聚改質，可滿足各種不同特性材料的接著加工。
本文將從以下大綱，介紹幾個不同應用的聚氨酯接著劑，提供讀者認識這類材料特性與技術。
‧IXPE發泡材與聚氨酯膜貼合膠
‧天然橡膠鞋材用表面直貼熱熔膠
‧塑膠薄膜貼合用多重交聯熱壓膠
‧濕表面可黏合仿生膠
【內文精選】
IXPE發泡材與聚氨酯膜貼合膠
IXPE發泡材(Irradiation Crosslinked Polyethylene Foam)是以低密度聚乙烯為主要原料，通常先與過氧化二異丙苯（Dicumyl Peroxide，作為交聯劑）及偶氮類化合物（Azo，作為發泡劑）混煉成為片材(Sheet)，然後利用電子加速器產生高能量的電子束，以輻射穿越方式誘發聚乙烯產生交聯結構，最後促使材料內部發泡來形成閉孔結構的發泡體，其製造流程與成品如圖一所示。由於IXPE發泡材的物性良好、泡孔細密、吸濕性低，所以瓜分了其他種類發泡材的市場，應用領域快速擴大。與人體接觸的休閒運動用品需要輕量卻高強度、高回彈保護性能，因此設計IXPE發泡材作為核心基材，外層以接著劑貼覆與人體親近的聚氨酯膜來提升舒適感；不過因熱壓塑型過程會發生聚氨酯膜剝離的問題，所以需要改善聚氨酯接著劑與IXPE發泡材的接著強度。
圖一、IXPE發泡材製造流程
塑膠薄膜貼合用多重交聯熱壓膠
MarketsandMarkets™研調公司針對全世界軟包裝市場所發布的報告中，預測產值將從2017年的102.19億美元增長到2022年的131.65億美元，年複合成長率為5.2%，以塑膠薄膜類的增長速度最快，亞洲地區將是最大的消費市場。國內紡織業力麗集團也轉投資生產食品級尼龍膜，可以感受到此領域市場的活躍。外觀精美的包裝膜是由薄膜、印墨與接著劑所組成的積層製品，各國食品衛生法規如美國FDA、歐盟EU 90/128/EEC、大陸GB9685與德國BgVV等，均針對材料的溶劑使用量、添加劑擴散與析出量做出限制，迫使印墨與接著劑轉型成低VOC與水性化技術，產業逐漸轉換為不使用溶劑的綠色製程。面對塑膠薄膜表面低活性、易受熱變形等限制，水性原料有先天上的技術問題待克服（整理如圖六），尤其是接著劑需加強對基材的作用力及貼合強度。
圖六、油性與水性原料用於包裝膜之製作比較
環氧樹脂對塑膠PET、尼龍或金屬鋁箔等軟包裝積層材料有良好接著性，因此設計結合聚氨酯的高貼附性、接枝改善環氧結構交聯固化後的硬脆性，開發複合型的環氧-聚氨酯熱壓膠。貼合初期塗佈需要對基材有高的吸附力來發揮投錨作用，故將環氧樹脂導入羥基、聚氨酯導入羧酸基；貼合中期黏接要有表面黏性來定位、避免滑動，以熱活化促使接著劑表面熱熔並讓兩類樹脂鍵結；貼合末期固化藉由接著劑的結晶化與交聯反應發生，提升接著層的機械性質與剝離強度。整體貼合過程的樹脂結構與高分子鍵結變化如圖七所示。透過原料組成與結構設計可調控聚氨酯熱壓膠的黏著力及物性強度…...以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：陳瑞鑫／大東樹脂化學股份有限公司
★本文節錄自「工業材料雜誌」373期，更多資料請見下方附檔。