軟包裝 干式復合工藝概述

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. 干式復合工藝概述 第一章、復合概論 一、復合的概念 1、復合的概念： 就是使用特定的設備，借助各種膠粘物質，使二層或二層以上的薄膜或其它基材均勻粘合在一起的工藝方法。 2、 復合的目的： 就是合理組合各種基材，綜合其優(yōu)點，從而達到包裝的要求。 單一的薄膜，具有各自的特性，但很難同時具有包裝所需的全部特性，如印刷性能、熱封性能、機械強度、阻氣性能、阻濕性能、阻光性能、耐高溫性能、耐低溫性能、耐介質性能（如酸、辣、油、鹽、酒等）、透明度、柔軟度、挺度等等。 二、復合的種類 1、 干式復合： 就是在基材表面涂布一層溶劑型膠粘劑，經過烘道除去溶劑而干燥，然后與另一基材通過熱輥壓合成膜的復合方式。 2、 濕式復合： 就是在基材表面涂布一層水溶性膠粘劑，然后與另一基材通過熱輥壓合成膜，再經過烘道干燥的復合方式。 濕式復合一般要求其中一種基材具有較強的透過性能，如紙，以便水分能在復合后滲透揮發(fā)。 3、 擠出復合： 就是用擠出機將聚乙烯樹脂或其它樹脂加熱熔融、經過模唇流出形成片狀薄膜后立即與另一種或二種基材通過冷卻輥壓合成膜的復合方式。 4、 蠟式復合： 就是以衛(wèi)生級微晶石蠟作膠粘劑，將石蠟在加熱槽中熔融后均勻涂布在基材上，然后與另一基材通過壓輥壓合成膜的復合方式。 5、 無溶劑復合： 就是將經加熱后粘度變小的非溶劑型膠粘劑涂布在基材上，然后與另一基材通過熱輥壓合成膜的復合方式。 6、 熱熔復合： 就是將聚乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蠟放在一起加熱熔融后均勻涂布在基材上，然后與另一基材通過壓輥壓合成膜的復合方式。 7、 多層共擠復合：就是將多種不同性能的樹脂通過多臺擠出機共擠進入模具復合成膜的復合方式。 第二章、干式復合 一、干式復合定義 把液態(tài)黏合劑涂布到一層薄膜上（第一基材），經過烘箱使黏合劑中的溶劑蒸發(fā)后成固態(tài)“干”的狀態(tài)，再與另一層薄膜（第二基材）經熱壓貼合成復合薄膜的工藝。 二、干式復合特點 1、對基材的實用性廣?？捎糜诟鞣N塑料薄膜、鋁箔、鍍鋁薄膜以及紙張的復合。 2、復合PE材料時，無氧化臭味，熱合性更好。 3、比擠出復合剝離強度高、薄膜品整、剛性好。 4、適用于多品種、少數量的產品復合，基材與黏合劑更換方便。 5、生產效率高。復合最高速度可達250m/min左右，一般為130-150m/min，加工寬度為400-1400mm。 6、使用聚氨酯黏合劑，其粘合強度達，并有良好的耐熱性和耐化學藥品性，可用作耐高溫蒸煮袋等。 7、復合操作簡單，只要干燥溫度和張力控制適當，就可順利生產。 三、干式復合缺點 1、有殘留溶劑在制品中，有引起火災和爆炸等的危險。 2、黏合劑與涂布性能難掌握。 3、對基材的厚度均勻性及蕩邊要求高。 4、黏合劑用量大，能源消耗大，其生產成本高。 5、目前仍以溶劑型聚氨酯黏合劑為主，或多或少有一定的毒性。 四、干式復合工藝流程 第一基材放卷 → 涂布 → 烘干 → 復合 → 收卷 → 熟化 第二基材放卷 第三章、膠粘劑附著力基本原理分析 膠粘劑（涂料、油墨）附著力的機理人們并未完全了解，但形成了一些假設理論，并用以分析附著過程和影響附著力的因素。 一、附著力 當兩種物體被放在一起達到緊密的界面分子接觸，以至生成新的界面層時就生成了附著力。 當膠粘劑涂布于基材上，在干燥和固化的過程中附著力就生成了。這些力的大小取決于基材表面和膠粘劑的性質。 廣義上講附著力可分為二類：主價力和次價力?；瘜W鍵即為主價力，具有比次價力高得多的附著力。次價力基于以氫鍵為代表的弱得多的物理作用力。這些作用力在具有極性基團(如羧基)的基材上更常見，而在非極性表面如聚乙烯上則較少。 鍵的強度和鍵能強度 類　　型 能量(千卡/摩爾) 實　　　例 共價鍵 主價力 15～170 絕大多數有機物 氫 鍵 次價力 <12 水 色散力 次價力 <10 絕大多數分子 偶極力 次價力 <5 極性有機物 誘導力 次價力 <0.5 非極性有機物 二、附著力理論 １、機械連接理論 在亞微觀狀態(tài)下觀察，基材表面是粗糙的，充滿孔洞、凹陷。具有良好流動性能的液態(tài)膠粘劑流入并填滿這些孔洞、凹陷，干燥固化后形成鉤錨、榫接、鉚合等機械連接力?；牡拇植诔潭雀?、表面積大，附著力就大。只有當膠粘劑完全滲透到粗糙表面的不規(guī)則界面處，才對附著力有利。 只要涂膜稍具流動性，就很少會產生不可釋放應力。但隨著涂膜粘度、剛性的增加和對基材附著力的形成，就會產生大量的應力。膠粘劑在基材的凹凸處的厚度顯然不同，這種不同導致物理性質不同。不均一的涂層會產生很大的內部應力，甚至會導致膜層的破裂。 ２、化學鍵理論 在界面間產生化學鍵，互相反應的化學基團牢牢結合在基材和膠粘劑上。這類連結最強且耐久性最好。 含反應性基團如羥基和羧基的膠粘劑傾向于和含有類似基團的基材有更強的附著力。光譜分析法可證實這一點。 ３、靜電理論 膠粘劑和基材表面都帶有殘余電子而形成帶電雙電層，這些電子的相互作用也能提高附著力。 靜電力主要來源于色散力和由永久偶極子引起的相互作用力（一個分子的正電區(qū)和另一個分子的負電區(qū)）。誘導偶極子之間的吸引力稱為色散力或倫敦力，是范德華力（分子間力）的一種。 當膠粘劑分子與基材分子之間的間距超過０.5納米（5埃）時，這些力的作用明顯降低。所以保證一定壓力用壓輥使膠粘劑與基材緊密接觸是非常重要的。 4、擴散理論 當膠粘劑與基材接觸時，大分子的某些短鏈會向界面另一邊進行不同程度的擴散。即鏈段穿過界面后相互擴散形成交錯網狀結構。 由于長鏈性質不同及擴散系數較低，非相似聚合物通常不相容。完整的大分子穿過界面互相擴散是不可能的。實驗表明，局部鏈段擴散很容易發(fā)生，并在界面產生10 ~ 1000埃的擴散界面層。 三、附著力形成機理 1、機理描述 當不相似的兩種材料密切接觸時，在空氣中的兩個自由表面消失，形成新的界面。界面相互作用的性質決定了涂料和底材之間成鍵的強度，這種相互作用的程度基本由一相被另一相的潤濕性決定,使用液體涂料時，液相的流動性也有很大幫助，因此潤濕可被看作涂料和底材的密切接觸。為了保持涂層與底材的附著力，除了保證初步的潤濕外，在涂膜形成后的完全潤濕和固化后仍保持鍵合情況不變是很重要的。 成膜方式 (a)、冷卻到熔融溫度（玻璃化溫度Tg）以下 (b)、化學交聯(lián)反應 (c)、溶劑和稀釋劑的揮發(fā) (d)、粘結料在干燥時也有交聯(lián)能力。因此涂料對底材的潤濕是形成附著鍵的關鍵。 2、界面現象 附著力形成機理的前提是液體涂料在固體基材上產生有效潤濕。涂料在液態(tài)時的表面張力以及基材和固態(tài)涂膜的表面能是影響界面連接強度和附著力形成的重要參數。 液體的表面張力數值低于固體的表面張力（表面自由能）數值時，液體才能在該固體上有效潤濕，才可能充分鋪展。二者數值差越大，潤濕、鋪展的程度越好。 1）潤濕 潤濕過程就是相界面上一種流體被另一種流體所取代的過程。衡量潤濕程度的參數是接觸角。 2）、凈吸力 物體表面和內部分子的受力狀態(tài)是不同的。 如圖： A1 表面分子 B1 B2 A1 A2 C1 C2 B D D1 B2 C A2 F 液體內部某分子在各個方向所受力是均等的。 液體表面某分子所受的各個方向的吸引力，其中A1、A2的力可以互相抵消，C向力及B、D向下的合力為F，B、D水平分力也互相抵消，所以分子受到一個垂直于液體表面指向液體內部的”合吸力”，通常稱為凈吸力，由于有凈吸力的存在，致使液體表面的分子有被拉入液體內部的傾向，所以任何液體表表都有自發(fā)縮小的傾向，這也是液體表面表現出表面張力的原因。 固體表面分子同樣存在凈吸力，只是固體分子不能象液體分子一樣可以自由移動，不能產生表面收縮，但以自由能的形式存在于表面。 3）、表面張力 以球形液滴鋪展到表面為例 液滴體積V不變,表面積S小 液滴體積V不變,表面積S大 表面積變大、意味著液體內部的某些分子被“拉到“表面并鋪于表面上。當內部分子被拉到表面時，需要克服內部分子的吸引力而消耗功。因此，表面張力可定義為增加單位面積所消耗的功。 表面張力的單位是Ｎ／Ｍ。是作用在單位長度上的力。 分子間力可以引起凈吸力。而凈吸力引起表面張力，表面張力永遠和液體表面相切，而和凈吸力相互垂直。 4)、表面潤濕 把液滴放在固體表面時，會出現二種現象：一種是液滴會立即鋪展開來，即固體被液體所潤濕；另一種是液滴團聚成球狀不鋪展，即固體不被液體所潤濕。 B B θ θ A C A C 圖A θ＜90 圖B θ＞90 液體對固體的潤濕程度，通常用液－固二相的接觸界面AC與液體表面的切線AB之間的夾角（稱接觸角）的大小來表示。 液體對固體的潤濕程度 接 觸 角 潤 濕 狀 況 備 注 θ ＞ 90 固體不為液體所潤濕 θ = 180 固體表面完全不潤濕 此現象一般不存在 θ＜ 90 固體為液體所潤濕 θ = 0 固體完全被潤濕 基材可以被表面張力、接觸角小的涂料所潤濕、或者說二者較接近時才能潤濕。理論上講：若某種物體表面自由能低于33dyn/cm，就幾乎無法附著目前所知的任何一種膠粘劑。 溶劑的表面張力 (dyn/cm) 溶 劑 表面張力 溶 劑 表面張力 溶 劑 表面張力 水 72.7 醋酸丁酯 25.2 石腦油 22.0 乙二醇 48.4 正丁醇 24.6 正辛烷 21.8 丙二醇 36.0 石油溶劑油 24.0 脂肪烴石腦油 19.9 鄰二甲苯 30.0 甲基異丁酮 23.6 正己烷 18.4 甲苯 28.4 甲醇 23.6 涂料中典型聚合物和助劑的表面張力 (dyn/cm) 聚合物 表面張力 聚合物 表面張力 三聚氰胺樹脂 57.6 聚甲基丙烯酸甲酯 41 聚乙烯醇縮丁醛 53.6 65%豆油醇酸 38 苯代三聚氰胺樹脂 52 聚醋酸乙烯酯 36.5 聚乙二酸己二酰胺 46.5 聚甲基丙烯酸丁酯 34.6 Epon 828 46 聚丙烯酸正丁酯 33.7 脲醛樹脂 45 Modaflow 32 聚酯三聚氰胺涂膜 44.9 聚四氟乙烯 Mw 1,088 21.5 聚環(huán)氧乙烷二醇,Mw6000 42.9 聚二甲基矽氧烷 Mw 1,200 19.8 聚氯乙烯 41.9 聚二甲基矽氧烷 Mw162 15.7 四、膠粘劑轉移機理 對基材具有良好潤濕性的膠粘劑，借助毛細現象的作用，在壓力作用下由網輥上的網眼轉移到基材上。 1、 毛細現象 插在溶液中的毛細管中的液面高于或低于溶液液面的現象，稱為毛細現象。毛細現象是由液體的表面張力引起的。 圖A 圖B 液面升高現象 液面降低現象 當液體能夠充分潤濕毛細管壁時，毛細管中的液面會高于溶液的液面，如圖A所示； 當液體不能夠潤濕毛細管壁時，毛細管中的液面會低于溶液的液面，如圖B所示； 在涂膠壓輥作用下，薄膜與網輥接觸進入壓合區(qū)時，交界處形成了毛細管。當膠粘劑能夠充分潤濕基材時，在毛細作用下，液面會自動上升，即膠粘劑上升到基材表面。同時由于離心力的作用，膠粘劑也會加速轉移到基材上。而在膠粘劑轉移之前，毛細現象也有助于克服離心力的作用使膠粘劑附著在網眼內。這時網眼事實上就是毛細管。 壓輥 毛細管（網眼） 毛細管（接觸點前小區(qū)域） 網輥 網輥 2、 壓力原理 復合的基礎，是在一定壓力下膠粘劑分子與基材表面分子達到一定距離才可能產生分子間力。一般距離在2 ~ 4 A 3、 膠粘劑的轉移過程 復合過程中膠粘劑是在強制受壓的情況下進入基材與網輥之間的。隨后膠膜在基材與網輥之間因接觸和受壓及潤濕和鋪展形成相互之間的附著力。在輥與輥的出口處（減壓部位）。先是在膠膜的內部形成微細絲，最后膠絲破裂膠膜被分離成二部分，分別附著在基材上及網輥上。使膠膜分裂并轉移到相應物面上的力是膠粘劑對基材的附著力。假使附著力很弱（如未經電暈處理、壓輥缺陷等），膠膜不會分裂、也就不能正常轉移到基材上。附著力在膠膜分離過程中作用時間是非常短暫的，只有萬分之幾秒，而且是周期性的沖擊力。膠膜的分裂、轉移是膠膜對附著力的一種動態(tài)響應。由于作用時極短、這時膠粘劑表現出固體的剛性特點即彈性，也就是拉得太長（膠絲）會斷裂，斷裂后會回彈的特性。而膠粘劑能夠拉成絲、是由于膠粘劑是流體、具有粘滯性、能流動，所以可伸展得很長。在膠粘劑成絲的過程中，是其粘滯性起主要作用、彈性起輔助作用，而在膠粘劑的斷裂過程中是膠粘劑的彈性起主要作用，膠粘劑的粘滯性起輔助作用。膠膜在上述過程中所表現來的阻止膠膜破裂的能力，叫膠粘劑的粘著性，即分子間的連結力，是其在附著力作用下的一種表現。如果粘著性大于附著力，則膠粘劑不會轉移到基材上。 在膠膜的破裂過程中，有二個因素起主要作用：一個是膠膜內空洞形成的機會及擴展情況，主要與膠粘劑分裂過程中的壓力分布及膠粘劑樹脂此時的物理性能有關；另一個是膠膜形成絲狀纖維的能力，叫膠粘劑的拉絲性。 膠粘劑轉移瞬間的粘彈性是決定膠粘劑分離和轉移性能好壞的重要因素。而復合過程中，速度、刮刀距離、溶劑配方、壓力分布（壓輥的軟硬影響）都會影響粘彈性，所以控制好轉移瞬間膠粘劑的粘彈性對復合效果致關重要。 值得注意的是使用同一配比的同一種膠粘劑，若網眼的深度和大小不同，膠粘劑因其表面積與體積比不同，網眼內膠粘劑的溶劑揮發(fā)隨之不同，因而表現出來的粘彈性也不同，所以導致復合效果的不同。即不同的粘彈性狀態(tài)，導致轉移效果不同，復合效果也就不同。 壓輥 膠膜的破裂 版輥 也就是說，不同的粘彈性狀態(tài)，需要不同的網輥（網眼的形狀、大小和深度不同，即網輥線數不同），才能獲得良好的涂布效果。 或者說，對于某一確定參數的網輥，需要對涂料的粘彈性狀態(tài)進行調整，使之適合于該網 輥涂布。 因此，測量并確定網輥適合的粘彈性范圍是非常重要的。 我們調整涂料工作液的配比，就是調整其工作濃度，就是調整其粘度，事實上就是調整其粘彈性。只有這時的粘度在該網輥的適宜范圍內才能獲得良好的涂布效果。有很多技術工作者調整配比只是為了達到需要的涂布量，這是不夠全面的。在設置的工作濃度下，雖然涂布量滿足了要求，但如果工作液的粘度不適合網輥，就會出現轉移不良問題，如復合后出現白點或在刮刀處出現溢膠等問題。 4、涂布效果良好的標志 1）、單位涂布面積上的厚度均勻性好。即各處的厚度差小。 厚度差大會導致視覺差異：出現水紋、橘皮、白點等現象。 2）、溶劑揮發(fā)充分，殘留量最小。 3）、涂布量滿足功能性要求。 5、判斷涂料是否適合網輥 判斷涂料是否適合某根網輥的涂布是一件很有趣的事。但并不一定非要上機試驗才能得出結果。 前提：1）、測定該網輥的適宜粘度范圍?？梢宰稣扯扰R界試驗，即調整溶劑添加量后復合，得出出現問題（如白點、透明度低、溢膠等）時粘度的最高點和最低點。粘度最低點和最高點之間的范圍為適宜粘度范圍。不同網輥的適宜粘度范圍是不同的。即使相同線數的網輥，因制造工藝不同適宜粘度范圍也有差異。 2）、測定該網輥的濕膠涂布量 調配：1）、根據網輥的濕膠上膠量和功能要求的干膠量，確定待測涂料的工作濃度 2）、添加適量溶劑，使涂料達到所確定的工作濃度 3）、測定該濃度下涂料的粘度 判斷：1）、若此時粘度在該網輥的適宜粘度范圍內，則可得到良好的涂布效果。數值越靠近適宜粘度范圍的中間值，涂布適性越好。 2）、若此時粘度在該網輥的適宜粘度范圍外，則不能得到良好的涂布效果。涂布適性差 注意：1）、可以選用不同號的粘度杯測量粘度，但要用同一種。而且都在常溫下測定。 2）、通過測量并建立待測涂料的粘度—濃度曲線或圖表（可以要求供應商提供），再結合本廠網輥的濕膠量和所需的干膠量，我們可以知道該涂料適合哪一根網輥。 即：若在選定網輥的適宜粘度范圍內，若干膠量也能滿足要求則適合該網輥涂布。 五、涂布液粘彈性的控制 1、涂布液的粘彈性主要表現為涂料的粘度，由涂料本身的性質決定。總體上講，網紋輥式涂布要求涂料的粘度較低，同時因為還要保證一定的涂布量，因此理想中的涂料就是高固含量、低粘度的涂料。顯而易見這樣即保證了要求的涂布量，又保證轉移均勻，同時降低能耗。 2、在涂料中填加溶劑可以降低粘度。填加適量的溶劑調節(jié)涂布液的粘度以適應網紋輥是保證涂布能夠順利進行的最基本的方法。填加溶劑就是調整涂料的工作濃度，事實上就是初步確定了涂布液的粘度。 3、改變刮膠距離能改變涂料工作液的粘度。在走膜方向上刮刀刮膠點與壓輥壓合點之間的直線距離稱為刮膠距離，刮膠距離大，網眼中的溶劑進一步揮發(fā)，膠粘劑的粘度增加較大；刮膠距離小，膠粘劑的粘度增加較小。調整刮膠距離事實上就是進一步細調涂布液的工作濃度。 4、一般情況下，溫度升高涂料的粘度會下降。 如：PVDC乳液涂布，當溫度升高至常溫時，會使粘度下降到不適合涂布的程度，所以要要保持25℃的涂布溫度。 又如：無溶劑膠粘劑常溫下粘度極大，當升高溫度時，粘度度迅速下降，到60℃時其粘度適合涂布，所以要保持在60℃條件下涂布。 5、一般情況下，濕度升高，溶劑揮發(fā)能力下降，膠粘劑因溶劑揮發(fā)粘度升高的程度減弱。 6、復合速度加快時，相對溶劑揮發(fā)能力下降，粘度升高的程度也下降。一般情況下，低粘度工作液在低速復合效果不好時，提高復合速度會有所改善。 8、 粘彈性相同、網輥也相同時，因涂膠壓輥的硬度不同，轉移能力也不同。一般情況下，硬度高的壓輥適合線數高、網點小的網輥；硬度低的壓輥適合線數低、網點大的網輥。 9、在生產過程中，涂布液的粘度會逐漸升高，尤其在環(huán)境溫度較高、生產準備時間過長、或訂單量大、一次性配膠量大且敞口放置時，涂布液粘度極易上升到不適合涂布的程度，這時需要適當補充溶劑，調整到適宜的工作粘度。 六、判斷膠液轉移的好壞程度 察看從涂布輥出口到烘箱進口之間膠的涂布狀況，可以大致分析出膠粘劑從網輥轉移到基材的好壞程度。 粘度適宜 高粘度臨界點 粘度偏高 （尚有微弱流動性） （網紋清晰） （破網-出現空點） 粘度偏低 涂布量過大 膠結晶 （流動性過大） （橘皮狀） (晶點) 。 。 。 。 。 第四章、復合基材 一、軟包裝對基材的要求 1、衛(wèi)生性能好--------無毒、無臭、無味 2、化學穩(wěn)定性好------耐酸、耐堿、耐油性好 3、物理機械性能好----抗張強度、沖擊強度、阻隔性、耐熱、耐寒性好 4、加工適性好--------印刷適性好、易成型、熱封，開口性好、抗靜電好 二、軟包裝材料功能結構 1、印刷功能層 2、阻隔功能層 3、熱封功能層 有時一種材料可以兼有二種或三種功能。 三、復合基材的分類 1、按加工方式分類 1）、流延膜 特性：①、厚度均勻性好 ②、縱橫向性能均衡 ③、光學性能好，透明度優(yōu)良 ④、抗張強度低，伸長率最大，內應力?。崾湛s?。? ⑤、熱封性能最好⑥ 2）、吹脹膜 特性：①、厚度均勻性比流延膜差 ②、縱橫向性能不均衡 ③、光學性能好，透明度優(yōu)良，但比流延膜差 ④、抗張強度比流延膜差，伸長率比流延膜小，內應力大（熱收縮大） ⑤、熱封性能好 3）、定向膜 ①、厚度均勻性最好 ②、雙向定向膜縱橫向性能均衡 ③、光學性能好，透明度優(yōu)良 ④、抗張強度高，伸長率小，內應力小（熱收縮?。? ⑤、無熱封性好 4）、深加工膜 在以上三類膜上進行蒸鍍、涂布功能涂料、模壓鐳射效果等所得的材料。 2、按軟包裝材料功能分類 1）、印刷層材料 ①、BOPP；②、PET；③、NY；④、PE；⑤、PAPER；⑥、PT；⑦、AL；⑧、matBOPP 2）、阻隔層材料 ①、AL；②、VMPET；③、NY；④、VMCPP；⑤、PET；⑥、VMBOPP；⑦、涂氧化硅（或氧化鋁）；⑧、PVDC涂層；⑨、PVA層；⑩、EVOH； 3）、熱封層材料 ①、LDPE；②、CPP；③、IPP；④、熱封BOPP；⑤、珠光BOPP；⑥、BOPP涂丙稀酸；⑦、PP 合成紙； 4）、剛性材料 ①、紙；②、PP合成紙； 四、常用復合基材的性能 1、BOPP（雙向拉伸聚丙烯）----常用作干式復合涂膠膜、擠出復合的基材 1）、透明質輕，密度在塑料中最低,為0.9 ~ 0.91 T/m3 2）、機械強度好，抗張強度達到365 ~ 390kg/ m2 3）、化學穩(wěn)定性好，耐酸、堿、油 4）、阻氣性、阻濕性中等，隔絕異味性、防紫外線穿透性差 5）、表面強度大、彈性大，不易斷裂 6）、耐熱性能好，熔點在164 ~ 170℃，長期使用溫度為 -50 ~ 115 ℃ 7）、無毒、無臭、無味，衛(wèi)生性能好 8）、靜電高 matOPP(霧面)是在BOPP共擠PE或PP的共聚物時通過霧化效果制成的. 珠光膜是在PP樹脂中加入珠光母料、碳酸鈣粉末、橡膠等生成的發(fā)泡BOPP，具有特殊的珠光效果，具有微弱的熱封性，熱封強度為0.2N/15mm，密度為0.68 ~ 0.7 KOPP是在BOPP上涂布聚偏二氯乙烯，提高阻氣性。具有微弱的熱封性。 YBOPP是模壓后具有彩虹效果的特殊BOPP，模壓層有微弱的熱封性。 3、 PET（聚對苯對二甲酸乙二醇酯薄膜）----常用作干式復合、濕式復合的涂膠膜、擠出復合的基材 1）、機械強度大，抗張強度與鋁箔相當，是NY的3倍，聚乙烯的5 ~ 10倍 2）、挺度好、耐沖擊性能好 3）、耐熱性和耐寒性好，熔點在260℃，軟化點在230 ~ 240℃，可長期在 –70 ~ 150℃下使用 4）、阻氣性、阻濕性、隔絕異味性優(yōu)良、防紫外線穿透性差 5）、化學穩(wěn)定性好，耐酸、油、藥品性能好，耐強堿性差。硝基苯、氯仿、苯甲醇可溶解 6）、靜電高 7）、透明度好 8）、密度在1.35 ~ 1.4之間 4、 NY（尼龍薄膜）----常用作干式復合涂膠膜、擠出復合基材 1）、機械強度大，抗張強度高 2）、耐寒性、耐磨性、耐穿刺性好，可長期在 -70℃ ~ 200℃下使用 3）、耐折強度高 4）、衛(wèi)生性能好，無毒、無色、無異味 5）、耐油、耐有機溶劑性好 6）、吸潮、透濕性大 7）、干燥后靜電大 8）、密度1.13 ~ 1.14 5、 PE（聚乙烯）---常用作干式復合、擠出復合的內層膜 1）、透濕率低、防潮性好 2）、熱封性優(yōu)良，軟化點為80 ~ 90℃，熔點為110 ~ 120℃ 3）、耐油脂性差 4）、耐低溫性好，常用作冷凍包裝 5）、化學穩(wěn)定性好 6、 CPP（流延聚丙烯）---常用作干式復合的內層膜 1）、熱封性好 2）、耐溫性好，可作耐蒸煮包裝 3）透明度好 4）、挺度好 5）、耐寒性差。均聚丙烯膜10 ℃下就有低溫脆性，不能使用在0 ℃以下的包裝場合，而共聚丙烯可用在-10 ℃以上的耐冷凍包裝膜上 7、 AL（鋁箔）---常用作干式復合、擠出復合的中間層膜、濕式復合的涂膠膜 分為硬鋁和軟鋁，硬鋁厚度為20-25um,軟鋁厚度為7-60um。密度為2.7。 1）、阻隔性好，阻光、阻氣、阻水性好 2）、機械強度低，耐折性差 3）、耐酸、耐堿、耐水性差 4）、可在 –70℃ ~ 371 ℃下使用 8、 PAPER（紙）--常用作干式復合、擠出復合的中間層、濕式復合的底層基材 1）、無毒、易燃 2）、剛性好、挺度高 3）、易印刷、好粘結、易吸潮 4）、透過性大 5）、機械強度低 9、 PT（玻璃紙） 玻璃紙是以天然纖維素（紙漿）為原料的纖維素酯薄膜。密度為1.4-1.55 1）、有優(yōu)良的透明性、良好的光澤及美麗的外觀。耐陽光照射不泛黃，不老化。 2）、具有良好的印刷適性。 3）、抗張強度大，伸長率小，切割性好，但脆性大，易斷裂。 4）、不帶或很少帶靜電，不易粘上灰塵。 5）、撕裂強度小，容易撕破。 6）、耐油，耐油脂性好，不易被污弄臟。 7）、對氣體的香味有很好的阻隔性。 8）、耐熱性好。易吸水。 9）、玻璃紙沒有一般塑料的熱可塑性，扭結后不反彈。 防潮玻璃紙 在玻璃紙上涂布了硝基纖維素酯，聚氯乙烯、PVDC等的玻璃為防潮玻璃紙，它具有優(yōu)良的防潮性和優(yōu)良的熱粘合性 9、鍍鋁膜9、鍍鋁膜（MPET、MCPP、MOPP、MPE） 在高真空狀態(tài)下將鋁的蒸氣沉淀堆積到各種基膜上的一種膜。鍍鋁層的厚度一般為40-70nm 1）、亮麗的裝飾性 2）、更好的阻隔性 3）、不透光性 阻隔性能同鍍鋁層的厚度有關。鍍鋁層越厚，透過率越小 10、PVDC涂布膜（KOPP、KPET、KNY） 即在BOPP膜涂布上PVDC，使之具有更好的阻水、阻氣性能。 11、EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物） 是塑料中氧氣透過率最小的材料之一。 1）、氧氣透過性能好，保香性好。 2）、吸濕性大，高濕條件下影響氧氣透過性能，不能在高濕條件下體現良好的阻氧性能。 3）、耐油性、耐藥品性好。 4）、透明性優(yōu)異。 12、特殊CPP 12、特殊CPP 1）、RCPP（高溫蒸煮CPP） RCPP是CPP的一種，也是通過流延成型的聚丙烯，其配方中添加了碳酸鈣，使得其有耐高溫的性能。能耐121 ℃。其他性能與CPP相似。 2）、SCPP（超高溫蒸煮CPP） SCPP是CPP的一種，也是通過流延成型的聚丙烯，其有耐135 ℃高溫的性能。其他性能與CPP相似。 3）、GCPP（與PE有良好結合力的CPP） GCPP是CPP的一種，其特點是用均聚和共聚的PP共擠和特殊的配方，與流延PE有良好的復合強度。 五、附表 表1 鋁箔厚度與阻隔性的關系 五、附表 表1 不同厚度AL的水蒸氣透過率 厚 度 m 水蒸氣透過率，G/m2.24h 9 1.08-10.70 13 0.6-4.8 18 0-1.24 25 0-0.46 30-150 0 表2 鋁箔厚度與針空數的關系 厚度，m 6.5 7 8 9 10 15 20 23 針孔數，個/m2 220 110 30 20 10 5 2 0 透濕性，g/m2.day* — 7以下 — 5以下 — 2．5以下 0 0 表3 鍍鋁前后的透濕量對比 基 材 厚度 m 鍍鋁前透過率 鍍鋁后透過率 PET 12 40-45 0.3-0.6 CPP 25 15-20 1.0-1.5 OPP 20 5-7 0.8-1.2 表4 K涂層對透過率的影響 材 料 膜厚 m 透氧量,ml/m2.24h 透濕量,g/m2.24h(65%R.H) BOPP 18 2300 7 K-OPP（涂2） 20 225 5 K-OPP(二面涂4） 22 25 4 OPA 15 40 240 K－OPA（涂2） 17 16 12 PETP 12 77 20 K－PETP（涂2） 14 17 12 表5 材料的透過率 WVTR (g/m2/day) OTR（CC/m2/day/760mmHg） PE30 14.95 7694 PE40 9.874 7846 PE50 7.153 5213 PE60 7.182 4921 PE80 5.017 2532 PE100 3.651 2930 PE120 2.565 1299.77 BOPP20 6.429 2414.84 BOPP38 3.38 1051.73 RFBOPP25 5.18 1781.8 PEAL40 6.136 2058.23 MB400(17) 9.181 1956.43 MB666 8.828 1278.98 CPP20 11.4 4638.23 CPP40 8.21 2034 RCP60 6.109 2165.05 KOPP22 3.62 16.5485 KPT20 17.17 1.379 MOPP20 0.7922 67.459 MCPP25 3.062 73.78 MPET12 0.953 3.662 PET12 35.89 115.49 第五章、干式復合用膠粘劑 一、膠粘劑 凡是能將二種以上不同（或相同）物質或材料粘接起來，使它們成為一個整體而達到某種使用目的的材料就是膠粘劑。 二、軟包裝用膠粘劑必須具備的基本性能 1、柔軟性----------- 膠質要象薄膜一樣，要求柔軟、可折疊.(有較低的玻璃化溫度) 2、耐熱------------- 要能承受制袋或煮沸、蒸煮時的溫度要求 3、耐寒性----------- 要能承受低溫冷藏或冷凍保存的溫度要求（有較低的脆化溫度） 4、抗介質性--------- 要能承受內容物及環(huán)境中各種介質的侵蝕 5、良好的粘接性能--- 應對所使用的復合材料有良好的粘接力 6、良好的衛(wèi)生性能--- 應無毒、無異味、無臭氣 7、 良好的涂布性能--- 流動性、流平性好 三、常用干式復合膠粘劑 9、 單組分壓敏膠： 有用天然橡膠制成的，也有用合成橡膠制成的，還有用丙烯酸酯類制成的。 單組膠的特點： 對被粘結物表面要求不高，許多非極性材料，表面張力小也能粘牢，對聚烯烴不用表面處理也能復合，配膠簡單，殘留液在較長時間后仍可使用。粘結力不高，耐熱性不好。 10、 單組分聚氨酯膠粘劑 固含量100%，常溫下粘度較高，隨溫度上升粘度急劇下降，因而具有良好的涂布性能。以空氣中的水分作固化劑，得到良好的粘結強度，用于無溶劑復合。 11、 雙組分聚氨酯膠粘劑 由主劑和固化劑二種組分組成，主劑和固化劑分別貯存，使用時按一定比例混合，用溶劑稀釋后涂布。 12、 水性膠 丙烯酸或聚氨酯類樹脂，以水作溶劑。也分為單組膠和雙組膠 四、 干復用溶劑型聚氨酯雙組膠的種類和特點 a) 按功能分類： 1）、普 通 膠：用于包裝普通產品的復合。如餅干、涼果、瓜子、膨化食品的包裝 2）、耐介質膠：用于含刺激性物質產品的復合。如酸、辣、咸、酒、溶劑等物質的包裝。 3）、耐水煮膠：用于100℃水煮產品的復合。 4）、耐蒸煮膠：用于121℃以上溫度蒸煮產品的復合。如扒雞、馬肉、板栗、素食產品的包裝 b) 按主劑中固含量分類： 主要有50%固含膠和75%固含膠。另有30%、66%、80%固含量等。固化劑含量一般為75%。固含量指膠粘劑中固形物的含量，即起粘結作用的物質的含量。 例如： 1kg50%固含膠主劑中有效成分的含量為：1kg50% = 500g 1kg75%固含膠主劑中有效成分的含量為：1kg75% = 750g c) 50% 固含膠和75% 固含膠性能比較 1）、通常情況下，75% 固含膠粘度比50% 固含膠要低，因而具有更好的涂布性能和轉移性能（流動性更好），可在較高的濃度下工作，一般在20% ~ 40%。 2）、通常情況下，50% 固含膠初粘力比75% 固含膠要高，因而產生隧道的機會比較小，更適合復合AL及剛性強的材料。50% 固含膠工作濃度一般在20% ~ 30%。 3）、通常情況下，50% 固含膠復合后材料卷曲程度更小。 五、 雙組分聚氨酯膠粘劑的化學結構和作用機理 1、化學結構： H O 聚氨酯是指分子結構中含有 —N—C—O—基團的聚合物，統(tǒng)稱為聚氨酯甲酸酯（Polyurethane）。 預聚體由主劑和固化劑二個組分構成，分別包裝保存。使用時按一定比例混合，用溶劑稀釋到一定濃度（20% ~ 45%）后涂布。 主劑由含許多活潑氫，如羥基、氨基等的物質組成，一般為多元羥基化合物； 固化劑由多異氰酸酯化合物組成。 2、作用機理 當固化劑中的異氰酸酯與主劑中的活潑氫接觸時，發(fā)生加成反應，生成氨基甲酸酯結構，主劑與固化劑分子相互結合，分子量成倍增加，并生成帶支鏈的立體交聯(lián)結構，因而具有耐高低溫、抗介質侵蝕、粘結力高等特點。由于聚氨酯膠分子中含有大量的極性基團，偶極距大，對被粘材料有很大的親和力，所以能同多種材料起到粘接作用。固化劑中的異氰酸酯基（-NCO即 -N=C=O）或其它活潑的反應性基團，除了能與主劑中的活潑氫反應外，也可以與被粘結材料的表面物質中的活潑氫反應，生成化學鍵，使膠粘劑分子同時與被粘的二種材料起架橋作用，產生更強的粘結力。聚氨酯膠粘劑經充分交聯(lián)固化后，具有很高的內聚力，膠膜強韌柔軟，又具有很好的耐熱性和抗介質侵蝕的性能（可用于含酸、辣、咸、甜、油、酒包裝用途）。 H 反應式（1）： n（R1—OH）+ n（R2—N = C = O） （R2—N—C = O）n O—R1 H O ＝ （R2—N—C—O—R1）n 反應式（2）：二元醇與二異氰酸酯 H H mHO—R1—OH + nO=C=N—R2—N=C=O O=C—N—R2—N—C=O）x HO—R1—O O—R1—OH O H H O = HO—R1—O—C—N—R2—N—C—O x R1—OH 3、芳香族聚氨酯膠粘劑 和 脂肪族聚氨酯膠粘劑 1）、芳香族聚氨酯膠粘劑 聚氨酯膠粘劑預聚體中，—NCO基團直接與芳香環(huán)相連的原料，稱為芳香族異氰酸酯，用它們制成的膠粘劑，稱為芳香族聚氨酯膠粘劑。 芳香族常用原料為甲苯二異氰酸酯（TDI）和4，4—二異氰酸酯二苯基甲烷（MDI）。 甲苯二異氰酸酯（TDI）有二種同分異構體： CH3 CH3 NCO OCN NCO NCO 2，4-甲苯二異氰酸酯 2，6-甲苯二異氰酸酯 4，4—二異氰酸酯二苯基甲烷（MDI）： OCN CH2 NCO 芳香族異氰酸酯在高溫下水解會生成芳香胺，而芳香胺是致癌物質，因而芳香族膠粘劑的發(fā)展應用受到一定程度的限制。高溫蒸煮用聚氨酯膠粘劑不允許采用芳香族異氰酸酯原料。 CH3 CH3 NCO + 2H2O NH2 + 2CO2 NCO NH2 （TDI） （TDA） 2）、脂肪族聚氨酯膠粘劑 聚氨酯膠粘劑預聚體中，—NCO基團不直接與芳香環(huán)相連的原料，稱為脂肪族異氰酸酯，用它們制成的膠粘劑，稱為脂肪族聚氨酯膠粘劑。 脂肪族異氰酸酯在高溫下水解生成脂肪胺，脂肪胺不具致癌作用 例如： OCN—CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 —NCO H2N—CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 或 NH2 OCN—CH2— —CH2—NCO H2N—CH2— —CH2NH2 4、聚酯型、聚醚型 和 己內酯型聚氨酯膠粘劑 根據預聚體化學結構上的不同，聚氨酯膠粘劑分為聚酯型、聚醚型和己內酯型。不同化學結構的預聚體，使聚氨酯膠粘劑的性能也不同。 1）、聚酯型膠粘劑 聚酯型膠粘劑是指預聚體中采用聚酯多元醇。聚酯多元醇端基含有羥基（-OH），是與異氰酸 O 基起膠粘作用的主要基團。主鏈含有酯基（-C-O-），主鏈的化學結構決定了膠粘劑的物性。因為酯基的極性大，內聚能（12.2Kj/mol）比醚基（-CH2-O-CH2-）的內聚能（4.2Kj/mol）高，分子間作用力大，內聚強度比較大，機械強度就高，所以具有較高的強度和硬度，但在高溫下易被降解。同時由于酯基的極性作用，使其與極性基材的粘附力、抗熱氧化性比聚醚型好。 2）、聚醚型膠粘劑 聚醚型膠粘劑是指預聚體中采用聚醚多元醇。聚醚多元醇是端羥基的齊聚物，主鏈上的烴基由醚鍵聯(lián)結。由于醚基較易旋轉，具有較好的柔順性，因而膠質較軟、有優(yōu)越的抗低溫性能?？顾庑阅芤脖容^好，但通常粘合強度不如聚酯型。 3）、己內酯型 以ε-己內酯和ε-己內酯與甲基己內酯的混合物與乙二醇制成的聚合型。 兼有聚酯型和聚醚型的優(yōu)點，但成本很高。 目前市售膠粘劑大多采用聚酯型或聚醚型與異氰酸酯加成聚合成預聚體為膠粘劑的主體部分。這類膠粘劑只有進行改性才能提高其耐熱、耐水解、耐濕熱等性能。 物質的性質與結構有關，因此原材料不同，膠粘劑剝離強度也不同。對同一材料來講，交聯(lián)度大，耐熱性高。即耐熱性取決于高聚物的立體性，而剝離強度同分子量、分子量分布及有效基團的多少有關。線型高聚物內聚力較高，但同材料的親和力較低。多元醇與帶有3個或3個以上-NCO基團的異氰酸酯反應生成的是網狀交聯(lián)結構，其內聚力（強度）顯著提高。 5、膠粘劑的不利反應 化學反應中，反應物之間是按一定當量對應進行的，這樣才可以獲得適當的反應結果。因此膠粘劑的主劑和固化劑需要按一定的配比混合。如果某一個組分過量或少量，就會影響粘結效果。 主反應： 異氰酸酯與多元醇的反應： R1—NCO + R2—OH R1NHCOOR2 （1） 副反應： 由于異氰酸根是雜原子形成的累積雙鍵，非?；顫?，容易和—OH、—COOH、—NH2等含活潑氫原子的基團起反應，其間生成的中間產物還會進一步與異氰酸酯反應。這些反應消耗了固化劑的量，使主劑與固化劑的量失衡，導致反應不完全，影響粘合效果。如果膠粘劑及溶劑中水分、游離酸、游離醛含量超標，常會產生剝離強度降低、粘合劑長期處于不干狀態(tài)、外觀氣泡、異味等現象。 1）、異氰酸酯與水的反應： 首先生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，氨基甲酸再分解成二氧化碳及胺。在過量的異氰酸酯存在下，所生成的胺會與異氰酸酯繼續(xù)反應生成脲。 R—NCO + H2O 慢 R—NHCOOH 快 R—NH2 + CO2 R—NH2 + R—NCO 快 R—NHCONH—R （取代脲） （2） 2）、異氰酸酯與脲的反應： R—NCO + R1—N H—C—NH—R2 R—NH—C—N—C—R2 （縮二脲）（3） O O R1 O 3）、異氰酸酯與羧酸的反應： R1—NCO + R2—COOH R1—N H—C—R2 + CO2 （4） O 上述反應速度的大小順序為： （1）~（2）＞（4）＞（3） 六、固化及熟化 1、固化的概念 就是指液態(tài)膠粘劑變成固態(tài)的過程，即膠粘劑的化學反應達到完全的程度。 2、熟化的概念 熟化，是把復合后的制品在40~60℃的恒溫室中放置6~72小時的過程，即通過提高溫度加快化學反應速度，使復合制品能夠迅速進行正常的后續(xù)加工，是為了縮短生產周期。 事實上即使不進行人工熟化，自然狀態(tài)下復合制品膠粘劑的化學反應在7~10天也會達到基本完全的程度。同時即使經過熟化，復合制品也要在7天左右才能達到反應完全的程度。而反應完全時復合膜的剝離強度不一定是最高的。在反應完全以前，剝離強度一直是在變化的，不同的膠粘劑變化程度不一樣，一般都有一個遞增 ~ 衰減 ~ 穩(wěn)定的過程。 對于聚氨酯膠粘劑而言，固化過程是使膠中-NCO基團反應完全，或使溶劑揮發(fā)完全、聚氨酯分子鏈結晶，使膠粘劑與基材產生足夠的粘接力的過程。 熟化不僅有利于膠粘劑本身的固化，還有利于加速膠中的-NCO基團與基材表面的活性氫基團相反應。加熱還可使膠層軟化，以增加對基材表面的潤濕，并有利于分子運動，在粘接界面上找到產生分子作用力的“搭檔，對提高粘接力有利。 3、熟化溫度對復合制品的影響 1）、熟化溫度對復合膜外觀的影響 熟化溫度的控制非常重要。溫度高可以快速固化，但導致-NCO基團與膠中或基材表面、空氣中的水分加速反應，產生的CO2氣體來不及擴散，而膠層的粘度增加很快，氣泡就留在膠層中，有時會嚴重影響外觀。 2）、熟化溫度對熱封層摩擦系數的影響 熟化溫度過高會引起復合膜熱封層中的滑爽劑向薄膜內層遷移，導致摩擦系數迅速提高，嚴重影響后工序制袋或自動包裝，如袋子開口性不良、在制袋機或包裝機上拉不動膜料等等。應盡可能采用低溫熟化，甚至在必要時進行常溫熟化。 4、熟化室對復合制品的影響 熟化室的設計非常重要。大多數廠家的熟化室設計是非常不合理的。設計的原則有二條：一是室內各點之間的溫差盡可能小，以2℃之內為佳；二是一定要有有效的排風裝置，新風補風量在15%到20%之間為宜。熟化室的排風是降低溶劑殘留的重要手段，即使有明顯的氣味，在排風良好的熟化室中放置7天左右，也可基本排除異味。室內溫差過大可能導致這樣的情況：一卷復合膜左右兩端受溫明顯不一樣，兩端的摩擦系數也不一樣，很可能導致一邊可以順利制袋或順利上機包裝，而另一邊制袋后開口不良或上機包裝拉不動料。 第六章、復合涂布輥 一、涂布方式 涂布是指將涂布輥浸在涂布液中旋轉，使涂布液不斷轉移到輥上，然后再在一定壓力下轉移到被涂布的基材上。涂布的要求是使涂布物質能夠均勻分布在基材上。根據涂布輥的形態(tài)，涂布方式分為光輥涂布和網輥涂布。一般根據所需要的涂布量和涂布物質的工作粘度選擇涂布方式。 1、 光輥涂布 光輥涂布是指涂布輥是一光滑圓輥。適合于涂布液粘度較低、涂布量不大的情況。涂布量不易得到嚴格控制，一般情況下，光輥涂布不需要刮刀，涂布量取決于涂布液的粘度及涂布輥與壓輥之間的間隙，視涂布物不同，涂布液的溫度可能較大程度影響粘度，所以涂布溫度對涂布的影響也可能很大，如蠟、熱熔膠、PVDC等。涂布壓力增大一般使涂布量下降。 2、 網輥涂布 1）、網輥涂布 是指涂布輥上雕有各種形狀的網穴，網輥浸入涂布液后，再經過刮刀刮膠，使網穴中的涂布液均勻地轉移到基材上。 2）、網輥的線數和目數 網輥線數是指每厘米長度上網穴的數量。單位是線/厘米（lpc/m）。網輥目數是指每英寸長度上網穴的數量。單位是目/英寸（lpi/inch）。1英寸 = 2.54厘米 （1lpi = 2.54lpc）。實際操作過程中的換算一般取近似值：1英寸 = 2.5厘米。 高線數網輥涂布量較小，但涂層均勻，透明度較好；低線數網輥涂布量較大，涂層均勻程度稍差，因而透明度也稍差。 軟包裝中常見的網紋輥線數為60lpi ~ 250lpi（24lpc ~ 100lpc），其中又以100 ~ 150為最常用。 3）、網穴形狀 常用的網穴形狀有如下幾種： A、棱柱形 即腐蝕輥，網穴的四個角為圓弧狀 VR = b2d - { 0.86 R3（b+d）- 0.67R3 } VR：網穴的四個角為圓弧形狀時的網穴容積 b：圓弧的邊長 d：網穴的深度 R：網穴圓弧的半徑 B、四棱椎形（PYRAMID CONFIGURATION） V = 網點面積S網點深度h/3 = a2h/3 = a3tg（90-θ）/2）/12 = 2h3tg2（θ/2）/3 a：網穴軸向寬度，又稱網點值 b：網穴縱向長度 h：網穴深度