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联结世界的粘结剂

75年前,瓦克首批化学先驱的创新精神孕育出的世界品牌──VINNAPAS®威耐实® 粘结剂,如今在世界各大洲众多行业中,都能找到它们的身影。它们将色彩鲜艳的颜料融入涂料和油漆,使其变得易于涂抹;它们让胶粘剂能够牢牢地将抹灰附着在外墙上,将织物涂层紧紧地贴在地毯背衬上。75年后的今天,它们的应用领域仍在不断扩大。

如果没有粘结剂,这整个世界将“支离破碎”。在建筑业,瓦克VINNAPAS®威耐实® 品牌的聚合物乳液和乳液能够使抹灰牢固地附着于砖块和混凝土,这样,更易于加工,并可根据需要获得憎水性。在包装业,用VINNAPAS®威耐实® 乳液配制的胶粘剂等产品,不含增塑剂,可用于面条、早餐麦片等食品包装,最大程度地防止不良物质迁移入食品。在涂料业,用VINNAPAS®威耐实® 乳液和各色颜料能够配制出可涂抹、可打印的内墙/外墙涂料、油漆和纸张涂料。地毯生产商可以利用VINNAPAS®威耐实® 粘结剂将地毯的织物层和背衬牢牢地粘合起来。在餐巾、湿手巾或卫生巾中,VINNAPAS®威耐实® 乳液则能够作为助剂,增强这些无纺布柔软性、吸水性等特点。

有一种乳液,它开创了一部成功史

瓦克首次成功开发出一种可根据需要调节聚合物乳液的粘度的聚合工艺,并于1938年4月1日获得专利,与此同时,开始以工业规模生产聚醋酸乙烯酯乳液

瓦克创新型粘结剂已谱写了整整75年的成功史。1937年11月,瓦克开始在博格豪森工厂生产VINNAPAS® Emulsion H60。这种类型的乳液在略经改良后,至今仍在生产。接着,瓦克首次成功开发出一种可根据需要调节聚合物乳液粘度的聚合工艺,并于1938年4月1日获得专利。自此,瓦克开始对VINNAPAS®威耐实® H60进行大规模工业化生产,初始阶段每月产量约为25吨。瓦克化学家Herbert Berg博士,以及Herbert Mader和 Martin Doriat工程硕士是这一聚合工艺的发明者。供木工胶配方使用的VINNAPAS®威耐实®H60乳液在短短的时间内,迅速成为深受用户欢迎的畅销产品,此类木工胶乳液产品至今仍是庞大而多元的VINNAPAS®威耐实® 家族的标准应用产品。投产仅2年后,瓦克的H60乳液产量便已超过了每月40吨。这种所谓的均聚物由一种水基聚醋酸乙烯酯乳液组成,后者的固含量为60%(产品名称因此而来),产品含有起稳定作用的聚乙烯醇作为保护胶体。瓦克在1938年获得聚合工艺专利前,便已开始生产聚醋酸乙烯酯,并积累了一定的经验。1924年,Willy O. Herrmann博士在集团位于慕尼黑的研究机构──电化学工业联盟(Consortium)发明了一种通过在乙炔中填加乙酸生产醋酸乙烯的工艺,为聚合工艺专利申请建立了技术基础。在当时有关这种液体单体的产品报道中,很快出现了“Vinna”这个称呼──后来的“VINNAPAS®威耐实®”品牌名便源于此。

利用日光进行首次试验

在塑料化学蓬勃发展的初期,人们尽管还未能掌握对高分子化合物进行可控生产的聚合工艺,但法兰克福化学家Fritz Klatte在1912年便已发现,液体醋酸乙烯酯在日光的影响下会自发聚合。于是,经Willy O. Herrmann博士研发的单体被盛入10升的玻璃容器,并被置于阳光之下,直至容器内形成聚醋酸乙烯酯固体树脂;但为获取这些树脂,最后不得不砸碎容器。随着过氧化物的发现,一年后,即,1925年出现了可用来加快聚合速度的三元催化器。之后不久,瓦克的电化学工业联盟便获得了聚醋酸乙烯酯基粘结剂和胶粘剂的大型应用专利,并以VINNAPAS®威耐实® 为商标名,开始销售产品。1938年聚合工艺专利取得突破后,瓦克的化学家又迅速地开发出一系列新的粘结剂应用。例如,他们通过在VINNAPAS®威耐实® 均聚物乳液中添加增塑助剂,开发出多种适用于纸张应用的弹性胶粘剂;色胶涂料在添加了这种助剂后,耐水性亦有所提高。1943年,博格豪森VINNAPAS®威耐实® 乳液的产量便已达到了每年2600吨。

乳胶漆成为行业标准产品

20世纪50年代中,瓦克工人在西厂的VINNAPAS®威耐实®生产线上

第二次世界大战结束后,瓦克的生产停顿了一段时间,1945年9月重新起动。战后,瓦克20世纪30年代开发而成的含增塑剂的VINNAPAS®威耐实® 乳液得到了广泛推广,聚醋酸乙烯酯很快取代了粘合剂成为新一代粘结剂,这种乳胶漆至今仍是全球标准产品。

20世纪50、60年代联邦德国“经济奇迹”期间,这些新的粘结剂产品进一步成为创新应用的研发平台。瓦克技术人员开始对聚合物链的化学结构进行试验,将所谓的二元共聚物植入其中,使产品拥有一系列新的性能。1955年,瓦克向市场推出以月桂酸乙烯酯为单体的50/25 VL类产品,共聚物的生产从此不再需要添加增塑剂,而这些分子单元同时还能使乳液膜具有弹性,使增塑剂无法散发。优点:乳液膜可持久保持高度柔韧性,时间长了也不会脆化,因此可用来提高墙纸胶等的湿粘性和干拉力。

1962年,瓦克的产品系列中增加了含氯乙烯的三元共聚物乳液,1964年实现了“量子飞跃”──VINNAPAS®威耐实® EP1诞生了。这种首次以醋酸乙烯酯和乙烯为基础生产的共聚物水乳液最先征服胶粘剂市场,并从此所向披靡。使用乙烯进行共聚合反应这一突破迅速扩大了VINNAPAS®威耐实® 乳液的应用范围,这是因为乙烯组分能够使聚合物链变得更为柔韧,此外还可使最终产品的配方不再需要增塑剂。

瓦克位于慕尼黑的研究机构──电化学工业联盟(Consortium)实验室中的乙酸瓶(1930年左右)。那时,人们还在使用乙酸和乙炔生产醋酸乙烯酯

VINNAPAS®威耐实® 在此之前的几年还完成了另一飞跃:瓦克专家成功研发出被称作可再分散乳胶粉的聚合物粘结剂。这种聚合物粘结剂由特种乳液在通过喷雾法排除水分后制成,更易于储存和运输。瓦克的化学家Max Ivanovits博士在开发可再分散乳胶粉时,受速溶咖啡的启发,制造了一套小型喷雾干燥设备。他预见到,如果瓦克能够生产出可再分散型的乳胶粉,那么,聚合物粘结剂市场将迎来爆发性增长。Ivanovits博士的实验迅速取得成功。1957年7月2日,瓦克开始在博格豪森生产可再分散乳胶粉,首批13.2吨流动性可再分散乳胶粉使用的是一台PVC干燥机。这种产品的乳胶粉微粒由一种嵌入了非水溶性聚合物微粒的水溶性保护胶体矩阵组成,并有防结块剂防止微粒相互粘结。

初级阶段产品尽管有不少技术环节,尤其是喷雾干燥技术还有待改进,但当时最大的挑战却是缺少应用市场。20世纪60年代中,建筑业加快了工业化进程,建筑设计师也开始大胆尝试新的结构和建筑方式,这令情况有了转机。此时,瓦克对VINNAPAS®威耐实® 粘结剂进行了后续研发,推出醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE乳液),并成功研发出喷雾干燥工艺,时机可谓恰到好处。

20世纪70年代石油危机,节约能源成为建筑业极为关注的话题之一。1977年,德国首次颁布了有关建筑物保温节能的规定,提出了新建建筑物必须配制双层或保温玻璃等要求,之后,法规又经过多次更为严格的修订,现名“建筑节能条例”。为使建筑更为节能,为建筑物配备外墙外保温系统(ETICS)自20世纪80年代起变得越来越普及,人们对砂浆性能的要求也越来越高。瓦克聚合物业务部门的化学家和应用工程师这时面临的挑战,是对VINNAPAS®威耐实® 产品进行后续研发,使它们能够满足市场新需求。建筑外墙保温使用的聚苯乙烯板有一个致命的缺点,即,它们无法与纯水泥砂浆牢固地粘合在一起,而现在,只需在砂浆中加入约4%的VINNAPAS®威耐实® 可再分散乳胶粉,便可使聚苯乙烯板和粘结砂浆稳固、持久地粘合在一起。

坚持后续研发

1959年博格豪森西厂,为VINNAPAS®威耐实®乳液装桶

与客户紧密合作是瓦克成功的关键。因此,在开发产品时与相关工业合作伙伴密切交流已是瓦克的传统,只有这样,瓦克才能根据市场的需求对VINNAPAS®威耐实®产品的性能进行优化。20世纪60年代初,瓦克的专家们成功研发出能够满足现代建筑业需求的聚合物改良干混砂浆。这些干混砂浆的优点在于质量稳定,能够更好地附着于各类基材,柔韧性更强,以及更易于加工和使用──这些经过聚合物改性的产品在出厂前便已配制完毕,在施工现场搅拌时不会出现任何疏漏或差错。

20世纪60年代也是VINNAPAS®威耐实® 产品如今最大的应用领域──瓷砖胶粘剂的发祥期。可再分散乳胶粉使“薄层工艺”成为可能,瓷砖的铺设变得更加环保。能够大大简化地板铺设的自流平地坪砂浆也因此得以推广,现在只需一道工序便可将地板整平,使瓷砖或其他地板覆盖物在铺设时拥有平整、均匀而耐用的基底。应用优点:用料减少,干燥时间缩短,表面质量和地板承重力更佳,以及自流平砂浆能够稳固地附着于各种类型的基材。

全球性成功产品

VINNAPAS®威耐实®系列产品因拥有广泛而优异的性能,最终成为了名副其实的“世界公民”。1998年,瓦克与美国 Air Products and Chemicals(AP)公司合资创建Wacker Polymer Systems和Air Products Polymers两家公司,分别生产乳胶粉和乳液产品,为瓦克今后获得全球性成功奠定了基础。10年后,即,2008年,瓦克接手了这两家合资公司的其余份额,继续巩固VAE乳液及可再分散乳胶粉的市场领导者地位,并不断扩大市场占有率。瓦克在美洲、亚洲和欧洲地区均拥有VAE乳液及可再分散乳胶粉的综合型价值链。瓦克聚合物利用乙烯、乙酸等原材料,凭借有75年以上研发经验的综合性工艺进行醋酸乙烯酯(VAM)和醋酸乙烯-乙烯(VAE)生产。在这种综合生产系统中,所有副产品均可被返回生产过程,巧妙地得到回收利用。瓦克聚合物业务部门位于博格豪森和南京的生产基地拥有全球规模最大的VAE乳液工厂和喷雾干燥器,并在科隆、卡尔维特(美国肯塔基州)和蔚山(韩国)设有大型生产线。数年前,该业务部门以聚醋酸乙烯酯和醋酸乙烯共聚物为基础生产的乳液和可再分散乳胶粉产品,销售额突破了10亿欧元大关,在VINNAPAS®威耐实®75年成功史中再树丰碑。

随着产品行销世界,为客户提供就近服务也越来越重要。瓦克的应用技术中心网络遍布全球各地,最新成员为墨西哥城技术中心,其他技术中心分别位于博格豪森、首尔、新加坡、孟买、莫斯科、迪拜、上海、北京、圣保罗和美国阿伦敦。瓦克聚合物的专家通过这些技术中心与当地客户密切合作,向他们传授能够用来满足当地特殊需要的专业知识和技能,为客户寻找量身定制的解决方案,并根据当地的行业需求,对VINNAPAS®威耐实® 产品进行调整,使这些产品能够适应当地的气候条件──这对建筑业尤为重要──满足所在国家和地区的相关规定,或对建筑历史传承的要求。

为客户和分销商提供相应的专业知识培训,则是瓦克学院的工作。瓦克学院是瓦克自有的培训机构,在世界三大洲设有12个分院。瓦克学院的培训人员与瓦克技术中心的专家联系密切,而销售部门、研发实验室和应用技术中心同处一地,可使销售团队与研发团队之间的合作更为紧密,为当地客户提供的服务更为优异。

75年中,经过不断研发,瓦克首批化学先驱的创新精神最终孕育出了一个世界品牌──VINNAPAS®威耐实® 。如今,它已成为众多行业的技术平台。VINNAPAS®威耐实® 能够使胶粘剂、涂料、砂浆、地毯、无纺布、工程织物等许多产品准确而恰到好处地获得当前应用所要求的性能。未来应用对材料的要求将更高:它们不但必须满足更为特别的要求,还必须更有利于气候和环境保护,更加节能,更具可持续发展性。瓦克的VINNAPAS®威耐实® 粘结剂将在其中起到关键性作用,使更多创新型应用成为可能──在昨天如此,在今天如此,在明天更将如此。