干式复合工艺概述5892.docx
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1、干 式 复 合合 工 艺第一章 复 合 概概 论一、复合合的概念念1、 复合的概概念:就是使用用特定的的设备,借借助各种种胶粘物物质,使使二层或或二层以以上的薄薄膜或其其它基材材均匀粘粘合在一一起的工工艺方法法。2、 复合的目目的:就是合理理组合各各种基材材,综合合其优点点,从而而达到包包装的要要求。单一的薄薄膜,具具有各自自的特性性,但很很难同时时具有包包装所需需的全部部特性,如如印刷性性能、热热封性能能、机械械强度、阻阻气性能能、阻湿湿性能、阻阻光性能能、耐高高温性能能、耐低低温性能能、耐介介质性能能(如酸酸、辣、油油、盐、酒酒等)、透透明度、柔柔软度、挺挺度等等等。二、复合合的种类类1、
2、 干式复合合:就是在基基材表面面涂布一一层溶剂剂型胶粘粘剂,经经过烘道道除去溶溶剂而干干燥,然然后与另另一基材材通过热热辊压合合成膜的的复合方方式。2、 湿式复合合:就是在基基材表面面涂布一一层水溶溶性胶粘粘剂,然然后与另另一基材材通过热热辊压合合成膜,再再经过烘烘道干燥燥的复合合方式。湿式复合合一般要要求其中中一种基基材具有有较强的的透过性性能,以以便水分分能在复复合后渗渗透挥发发。3、 挤出复合合:就是用挤挤出机将将聚乙烯烯树脂或或其它树树脂加热热熔融、经经过模唇唇流出形形成片状状薄膜后后立即与与另一种种或二种种基材通通过冷却却辊压合合成膜的的复合方方式。4、 蜡式复合合:就是以卫卫生级微
3、微晶石蜡蜡作胶粘粘剂,将将石蜡在在加热槽槽中熔融融后均匀匀涂布在在基材上上,然后后与另一一基材通通过压辊辊压合成成膜的复复合方式式。5、 无溶剂复复合:就是将经经加热后后粘度变变小的非非溶剂型型胶粘剂剂涂布在在基材上上,然后后与另一一基材通通过热辊辊压合成成膜的复复合方式式。6、 热熔复合合:就是将聚聚乙烯-丙烯酸酸酯共聚聚物、乙乙烯-醋醋酸乙烯烯共聚物物、石蜡蜡放在一一起加热热熔融后后均匀涂涂布在基基材上,然然后与另另一基材材通过压压辊压合合成膜的的复合方方式。7、 多层共挤挤复合:就是将将多种不不同性能能的树脂脂通过多多台挤出出机共挤挤进入模模具复合合成膜的的复合方方式。第三章 胶粘粘剂附
4、着着力基本本原理分分析胶粘剂(涂涂料、油油墨)附附着力的的机理人人们并未未完全了了解,但但形成了了一些假假设理论论,并用用以分析析附着过过程和影影响附着着力的因因素。一、附着着力当两种物物体被放放在一起起达到紧紧密的界界面分子子接触,以以至生成成新的界界面层时时就生成成了附着着力。当胶粘剂剂涂布于于基材上上,在干干燥和固固化的过过程中附附着力就就生成了了。这些些力的大大小取决决于基材材表面和和胶粘剂剂的性质质。广义上讲讲附着力力可分为为二类:主价力力和次价价力。化化学键即即为主价价力,具具有比次次价力高高得多的的附着力力。次价价力基于于以氢键键为代表表的弱得得多的物物理作用用力。这这些作用用力
5、在具具有极性性基团(如羧基基)的基基材上更更常见,而而在非极极性表面面如聚乙乙烯上则则较少。键的强度度和键能能强度类型型能量(千千卡/摩摩尔)实例共价键主价力151170绝大多数数有机物物氢键次价力12水色散力次价力10绝大多数数分子偶极力次价力5极性有机机物诱导力次价力0.55非极性有有机物二、附着着力理论论、机械械连接理理论在亚微观观状态下下观察,基基材表面面是粗糙糙的,充充满孔洞洞、凹陷陷。具有有良好流流动性能能的液态态胶粘剂剂流入并并填满这这些孔洞洞、凹陷陷,干燥燥固化后后形成钩钩锚、榫榫接、铆铆合等机机械连接接力。基基材的粗粗糙程度度高、表表面积大大,附着着力就大大。只有有当胶粘粘剂
6、完全全渗透到到粗糙表表面的不不规则界界面处,才才对附着着力有利利。只要涂膜膜稍具流流动性,就就很少会会产生不不可释放放应力。但但随着涂涂膜粘度度、刚性性的增加加和对基基材附着着力的形形成,就就会产生生大量的的应力。胶胶粘剂在在基材的的凹凸处处的厚度度显然不不同,这这种不同同导致物物理性质质不同。不不均一的的涂层会会产生很很大的内内部应力力,甚至至会导致致膜层的的破裂。、化学学键理论论在界面间间产生化化学键,互互相反应应的化学学基团牢牢牢结合合在基材材和胶粘粘剂上。这这类连结结最强且且耐久性性最好。含反应性性基团如如羟基和和羧基的的胶粘剂剂倾向于于和含有有类似基基团的基基材有更更强的附附着力。光
7、光谱分析析法可证证实这一一点。、静电电理论胶粘剂和和基材表表面都带带有残余余电子而而形成带带电双电电层,这这些电子子的相互互作用也也能提高高附着力力。静电力主主要来源源于色散散力和由由永久偶偶极子引引起的相相互作用用力(一一个分子子的正电电区和另另一个分分子的负负电区)。诱诱导偶极极子之间间的吸引引力称为为色散力力或伦敦敦力,是是范德华华力(分分子间力力)的一一种。当胶粘剂剂分子与与基材分分子之间间的间距距超过.5纳纳米(55埃)时时,这些些力的作作用明显显降低。所所以保证证一定压压力用压压辊使胶胶粘剂与与基材紧紧密接触触是非常常重要的的。4、扩散散理论当胶粘剂剂与基材材接触时时,大分分子的某
8、某些短链链会向界界面另一一边进行行不同程程度的扩扩散。即即链段穿穿过界面面后相互互扩散形形成交错错网状结结构。由于长链链性质不不同及扩扩散系数数较低,非非相似聚聚合物通通常不相相容。完完整的大大分子穿穿过界面面互相扩扩散是不不可能的的。实验验表明,局局部链段段扩散很很容易发发生,并并在界面面产生110 10000埃埃的扩散散界面层层。三、附着着力形成成机理1、机理理描述当不相似似的两种种材料密密切接触触时,在在空气中中的两个个自由表表面消失失,形成成新的界界面。界界面相互互作用的的性质决决定了涂涂料和底底材之间间成键的的强度,这这种相互互作用的的程度基基本由一一相被另另一相的的润湿性性决定,使
9、用液液体涂料料时,液液相的流流动性也也有很大大帮助,因因此润湿湿可被看看作涂料料和底材材的密切切接触。为为了保持持涂层与与底材的的附着力力,除了了保证初初步的润润湿外,在在涂膜形形成后的的完全润润湿和固固化后仍仍保持键键合情况况不变是是很重要要的。成膜方式式(a)、冷冷却到熔熔融温度度(玻璃璃化温度度Tg)以以下(b)、化化学交联联反应(c)、溶溶剂和稀稀释剂的的挥发(d)、粘粘结料在在干燥时时也有交交联能力力。因此此涂料对对底材的的润湿是是形成附附着键的的关键。2、界面面现象附着力形形成机理理的前提提是液体体涂料在在固体基基材上产产生有效效润湿。涂涂料在液液态时的的表面张张力以及及基材和和固
10、态涂涂膜的表表面能是是影响界界面连接接强度和和附着力力形成的的重要参参数。液体的表表面张力力数值低低于固体体的表面面张力(表表面自由由能)数数值时,液液体才能能在该固固体上有有效润湿湿,才可可能充分分铺展。二二者数值值差越大大,润湿湿、铺展展的程度度越好。1)润湿湿润湿过程程就是相相界面上上一种流流体被另另一种流流体所取取代的过过程。衡衡量润湿湿程度的的参数是是接触角角。2)、净净吸力物体表面面和内部部分子的的受力状状态是不不同的。如图: A11 表面分分子 BB1 B2 AA1 A22 C11 C22 B D DD1 B2 C A22 FF 液体内部部某分子子在各个个方向所所受力是是均等的的
11、。液体表面面某分子子所受的的各个方方向的吸吸引力,其其中A11、A22的力可可以互相相抵消,CC向力及及B、DD向下的的合力为为F,BB、D水水平分力力也互相相抵消,所所以分子子受到一一个垂直直于液体体表面指指向液体体内部的的”合吸力力”,通常常称为净净吸力,由由于有净净吸力的的存在,致致使液体体表面的的分子有有被拉入入液体内内部的倾倾向,所所以任何何液体表表表都有有自发缩缩小的倾倾向,这这也是液液体表面面表现出出表面张张力的原原因。固体表面面分子同同样存在在净吸力力,只是是固体分分子不能能象液体体分子一一样可以以自由移移动,不不能产生生表面收收缩,但但以自由由能的形形式存在在于表面面。3)、
12、表表面张力力以球形液液滴铺展展到表面面为例液滴体积V不变,表面积S小液滴体积V不变,表面积S大 表表面积变变大、意意味着液液体内部部的某些些分子被被“拉到“表面并并铺于表表面上。当当内部分分子被拉拉到表面面时,需需要克服服内部分分子的吸吸引力而而消耗功功。因此此,表面面张力可可定义为为增加单单位面积积所消耗耗的功。表面张力力的单位位是。是是作用在在单位长长度上的的力。分子间力力可以引引起净吸吸力。而而净吸力力引起表表面张力力,表面面张力永永远和液液体表面面相切,而而和净吸吸力相互互垂直。4)、表表面润湿湿 把液液滴放在在固体表表面时,会会出现二二种现象象:一种种是液滴滴会立即即铺展开开来,即即
13、固体被被液体所所润湿;另一种种是液滴滴团聚成成球状不不铺展,即即固体不不被液体体所润湿湿。B B A C AAC图A 900 图图B 900液体对固固体的润润湿程度度,通常常用液固二相相的接触触界面AAC与液液体表面面的切线线AB之之间的夹夹角(称称接触角角)的大大小来表表示。液体对固固体的润润湿程度度接 触 角润 湿 状 况况备 注 90固体不为为液体所所润湿 = 1880固体表面面完全不不润湿此现象一一般不存存在 90固体为液液体所润润湿 = 0固体完全全被润湿湿基材可以以被表面面张力、接接触角小小的涂料料所润湿湿、或者者说二者者较接近近时才能能润湿。理论上讲:若某种物体表面自由能低于33
14、dyn/cm,就几乎无法附着目前所知的任何一种胶粘剂。溶剂的表表面张力力 (ddyn/cm)溶 剂剂表面张力力溶 剂剂表面张力力溶 剂剂表面张力力水72.77醋酸丁酯酯25.22石脑油22.00乙二醇48.44正丁醇24.66正辛烷21.88丙二醇36.00石油溶剂剂油24.00脂肪烃石石脑油19.99邻二甲苯苯30.00甲基异丁丁酮23.66正己烷18.44甲苯28.44甲醇23.66涂料中典典型聚合合物和助助剂的表表面张力力 (dynn/cmm)聚合物表面张力力聚合物表面张力力三聚氰胺胺树脂57.66聚甲基丙丙烯酸甲甲酯 41聚乙烯醇醇缩丁醛醛 53.6665%豆豆油醇酸酸38苯代三聚聚氰
15、胺树脂 52聚醋酸乙乙烯酯 36.55聚乙二酸酸己二酰酰胺 46.55聚甲基丙丙烯酸丁丁酯 34.66Eponn 822846聚丙烯酸酸正丁酯酯 33.77脲醛树脂脂45Modaafloow 32聚酯三聚聚氰胺涂涂膜 44.99聚四氟乙乙烯 MMw 11,0888 21.55聚环氧乙乙烷二醇醇,Mww60000 42.99聚二甲基基矽氧烷烷 Mww 1,2000 19.88聚氯乙烯烯 41.99聚二甲基基矽氧烷烷 Mww1622 15.77四、胶粘粘剂转移移机理对基材具具有良好好润湿性性的胶粘粘剂,借借助毛细细现象的的作用,在在压力作作用下由由网辊上上的网眼眼转移到到基材上上。1、 毛细现象象
16、插在溶液液中的毛毛细管中中的液面面高于或或低于溶溶液液面面的现象象,称为为毛细现现象。毛毛细现象象是由液液体的表表面张力力引起的的。图A图BB液面升高高现象 液面降降低现象象当液体能能够充分分润湿毛毛细管壁壁时,毛毛细管中中的液面面会高于于溶液的的液面,如如图A所所示;当液体不不能够润润湿毛细细管壁时时,毛细细管中的的液面会会低于溶溶液的液液面,如如图B所所示;在涂胶压压辊作用用下,薄薄膜与网网辊接触触进入压压合区时时,交界界处形成成了毛细细管。当当胶粘剂剂能够充充分润湿湿基材时时,在毛毛细作用用下,液液面会自自动上升升,即胶胶粘剂上上升到基基材表面面。同时时由于离离心力的的作用,胶胶粘剂也也
17、会加速速转移到到基材上上。而在在胶粘剂剂转移之之前,毛毛细现象象也有助助于克服服离心力力的作用用使胶粘粘剂附着着在网眼眼内。这这时网眼眼事实上上就是毛毛细管。 压辊毛毛细管(网网眼)毛细管(接接触点前前小区域域) 网辊网辊2、压力力原理复合的基基础,是是在一定定压力下下胶粘剂剂分子与与基材表表面分子子达到一一定距离离才可能能产生分分子间力力。一般般距离在在2 4 A3、 胶粘剂的的转移过过程复合过程程中胶粘粘剂是在在强制受受压的情情况下进进入基材材与网辊辊之间的的。随后后胶膜在在基材与与网辊之之间因接接触和受受压及润润湿和铺铺展形成成相互之之间的附附着力。在在辊与辊辊的出口口处(减减压部位位)
18、。先先是在胶胶膜的内内部形成成微细丝丝,最后后胶丝破破裂胶膜膜被分离离成二部部分,分分别附着着在基材材上及网网辊上。使使胶膜分分裂并转转移到相相应物面面上的力力是胶粘粘剂对基基材的附附着力。假假使附着着力很弱弱(如未未经电晕晕处理、压压辊缺陷陷等),胶胶膜不会会分裂、也也就不能能正常转转移到基基材上。附附着力在在胶膜分分离过程程中作用用时间是是非常短短暂的,只只有万分分之几秒秒,而且且是周期期性的冲冲击力。胶胶膜的分分裂、转转移是胶胶膜对附附着力的的一种动动态响应应。由于于作用时时极短、这这时胶粘粘剂表现现出固体体的刚性性特点即即弹性,也也就是拉拉得太长长(胶丝丝)会断断裂,断断裂后会会回弹的
19、的特性。而而胶粘剂剂能够拉拉成丝、是是由于胶胶粘剂是是流体、具具有粘滞滞性、能能流动,所所以可伸伸展得很很长。在在胶粘剂剂成丝的的过程中中,是其其粘滞性性起主要要作用、弹弹性起辅辅助作用用,而在在胶粘剂剂的断裂裂过程中中是胶粘粘剂的弹弹性起主主要作用用,胶粘粘剂的粘粘滞性起起辅助作作用。胶胶膜在上上述过程程中所表表现来的的阻止胶胶膜破裂裂的能力力,叫胶胶粘剂的的粘着性性,即分分子间的的连结力力,是其其在附着着力作用用下的一一种表现现。如果果粘着性性大于附附着力,则则胶粘剂剂不会转转移到基基材上。在胶膜的的破裂过过程中,有有二个因因素起主主要作用用:一个个是胶膜膜内空洞洞形成的的机会及及扩展情情
20、况,主主要与胶胶粘剂分分裂过程程中的压压力分布布及胶粘粘剂树脂脂此时的的物理性性能有关关;另一一个是胶胶膜形成成丝状纤纤维的能能力,叫叫胶粘剂剂的拉丝丝性。胶粘剂转转移瞬间间的粘弹弹性是决决定胶粘粘剂分离离和转移移性能好好坏的重重要因素素。而复复合过程程中,速速度、刮刮刀距离离、溶剂剂配方、压压力分布布(压辊辊的软硬硬影响)都都会影响响粘弹性性,所以以控制好好转移瞬瞬间胶粘粘剂的粘粘弹性对对复合效效果致关关重要。 值得注意意的是使使用同一一配比的的同一种种胶粘剂剂,若网网眼的深深度和大大小不同同,胶粘粘剂因其其表面积积与体积积比不同,网网眼内胶胶粘剂的的溶剂挥挥发随之之不同,因因而表现现出来的
21、的粘弹性性也不同同,所以以导致复复合效果果的不同同。即不不同的粘粘弹性状状态,导导致转移移效果不不同,复复合效果果也就不不同。 压辊胶膜的破破裂 版辊也就是说说,不同同的粘弹弹性状态态,需要要不同的的网辊(网网眼的形形状、大大小和深深度不同同,即网网辊线数数不同),才才能获得得良好的的涂布效效果。或者说,对对于某一一确定参参数的网网辊,需需要对涂涂料的粘粘弹性状状态进行行调整,使使之适合合于该网网辊涂布布。因此,测测量并确确定网辊辊适合的的粘弹性性范围是是非常重重要的。我们调整整涂料工工作液的的配比,就就是调整整其工作作浓度,就就是调整整其粘度度,事实实上就是是调整其其粘弹性性。只有有这时的的
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