包装印刷软包装干式复合工艺概述模板.doc
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1、干式复合工艺概述第一章、复合概论一、复合概念1、复合概念:就是使用特定设备,借助多种胶粘物质,使二层或二层以上薄膜或其它基材均匀粘合在一起工艺方法。2、 复合目标:就是合理组合多种基材,综合其优点,从而达成包装要求。单一薄膜,含有各自特征,但极难同时含有包装所需全部特征,如印刷性能、热封性能、机械强度、阻气性能、阻湿性能、阻光性能、耐高温性能、耐低温性能、耐介质性能(如酸、辣、油、盐、酒等)、透明度、柔软度、挺度等等。二、复合种类1、 干式复合:就是在基材表面涂布一层溶剂型胶粘剂,经过烘道除去溶剂而干燥,然后和另一基材经过热辊压合成膜复合方法。2、 湿式复合:就是在基材表面涂布一层水溶性胶粘剂
2、,然后和另一基材经过热辊压合成膜,再经过烘道干燥复合方法。湿式复合通常要求其中一个基材含有较强透过性能,如纸,方便水分能在复合后渗透挥发。3、 挤出复合:就是用挤出机将聚乙烯树脂或其它树脂加热熔融、经过模唇流出形成片状薄膜后立即和另一个或二种基材经过冷却辊压合成膜复合方法。4、 蜡式复合:就是以卫生级微晶石蜡作胶粘剂,将石蜡在加热槽中熔融后均匀涂布在基材上,然后和另一基材经过压辊压合成膜复合方法。5、 无溶剂复合:就是将经加热后粘度变小非溶剂型胶粘剂涂布在基材上,然后和另一基材经过热辊压合成膜复合方法。6、 热熔复合:就是将聚乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡放在一起加热熔融后均
3、匀涂布在基材上,然后和另一基材经过压辊压合成膜复合方法。7、 多层共挤复合:就是将多个不一样性能树脂经过多台挤出机共挤进入模具复合成膜复合方法。第二章、干式复合一、干式复合定义把液态黏合剂涂布到一层薄膜上(第一基材),经过烘箱使黏合剂中溶剂蒸发后成固态“干”状态,再和另一层薄膜(第二基材)经热压贴合成复合薄膜工艺。二、干式复合特点1、对基材实用性广。可用于多种塑料薄膜、铝箔、镀铝薄膜和纸张复合。2、复合PE材料时,无氧化臭味,热合性愈加好。3、比挤出复合剥离强度高、薄膜品整、刚性好。4、适适用于多品种、少数量产品复合,基材和黏合剂更换方便。5、生产效率高。复合最高速度可达250m/min左右,
4、通常为130-150m/min,加工宽度为400-1400mm。6、使用聚氨酯黏合剂,其粘合强度达,并有良好耐热性和耐化学药品性,可用作耐高温蒸煮袋等。7、复合操作简单,只要干燥温度和张力控制合适,就可顺利生产。三、干式复合缺点1、有残留溶剂在制品中,有引发火灾和爆炸等危险。2、黏合剂和涂布性能难掌握。3、对基材厚度均匀性及荡边要求高。4、黏合剂用量大,能源消耗大,其生产成本高。5、现在仍以溶剂型聚氨酯黏合剂为主,或多或少有一定毒性。四、干式复合工艺步骤 第一基材放卷 涂布 烘干 复合 收卷 熟化 第二基材放卷第三章、胶粘剂附着力基础原理分析胶粘剂(涂料、油墨)附着力机理大家并未完全了解,但形
5、成了部分假设理论,并用以分析附着过程和影响附着力原因。一、附着力当两种物体被放在一起达成紧密界面分子接触,以至生成新界面层时就生成了附着力。当胶粘剂涂布于基材上,在干燥和固化过程中附着力就生成了。这些力大小取决于基材表面和胶粘剂性质。广义上讲附着力可分为二类:主价力和次价力。化学键即为主价力,含有比次价力高得多附着力。次价力基于以氢键为代表弱得多物理作用力。这些作用力在含有极性基团(如羧基)基材上更常见,而在非极性表面如聚乙烯上则较少。键强度和键能强度类型能量(千卡/摩尔)实例共价键主价力15170绝大多数有机物氢 键次价力12水色散力次价力10绝大多数分子偶极力次价力5极性有机物诱导力次价力
6、0.5非极性有机物二、附着力理论、机械连接理论在亚微观状态下观察,基材表面是粗糙,充满孔洞、凹陷。含有良好流动性能液态胶粘剂流入并填满这些孔洞、凹陷,干燥固化后形成钩锚、榫接、铆合等机械连接力。基材粗糙程度高、表面积大,附着力就大。只有当胶粘剂完全渗透到粗糙表面不规则界面处,才对附着力有利。只要涂膜稍具流动性,就极少会产生不可释放应力。但伴随涂膜粘度、刚性增加和对基材附着力形成,就会产生大量应力。胶粘剂在基材凹凸处厚度显然不一样,这种不一样造成物理性质不一样。不均一涂层会产生很大内部应力,甚至会造成膜层破裂。、化学键理论在界面间产生化学键,相互反应化学基团牢牢结合在基材和胶粘剂上。这类连结最强
7、且耐久性最好。含反应性基团如羟基和羧基胶粘剂倾向于和含有类似基团基材有更强附着力。光谱分析法可证实这一点。、静电理论胶粘剂和基材表面全部带有残余电子而形成带电双电层,这些电子相互作用也能提升附着力。静电力关键起源于色散力和由永久偶极子引发相互作用力(一个分子正电区和另一个分子负电区)。诱导偶极子之间吸引力称为色散力或伦敦力,是范德华力(分子间力)一个。当胶粘剂分子和基材分子之间间距超出.5纳米(5埃)时,这些力作用显著降低。所以确保一定压力用压辊使胶粘剂和基材紧密接触是很关键。4、扩散理论当胶粘剂和基材接触时,大分子一些短链会向界面另一边进行不一样程度扩散。即链段穿过界面后相互扩散形成交错网状
8、结构。因为长链性质不一样及扩散系数较低,非相同聚合物通常不相容。完整大分子穿过界面相互扩散是不可能。试验表明,局部链段扩散很轻易发生,并在界面产生10 1000埃扩散界面层。三、附着力形成机理1、机理描述当不相同两种材料亲密接触时,在空气中两个自由表面消失,形成新界面。界面相互作用性质决定了涂料和底材之间成键强度,这种相互作用程度基础由一相被另一相润湿性决定,使用液体涂料时,液相流动性也有很大帮助,所以润湿可被看作涂料和底材亲密接触。为了保持涂层和底材附着力,除了确保初步润湿外,在涂膜形成后完全润湿和固化后仍保持键合情况不变是很关键。成膜方法(a)、冷却到熔融温度(玻璃化温度Tg)以下(b)、
9、化学交联反应(c)、溶剂和稀释剂挥发(d)、粘结料在干燥时也有交联能力。所以涂料对底材润湿是形成附着键关键。2、界面现象附着力形成机理前提是液体涂料在固体基材上产生有效润湿。涂料在液态时表面张力和基材和固态涂膜表面能是影响界面连接强度和附着力形成关键参数。液体表面张力数值低于固体表面张力(表面自由能)数值时,液体才能在该固体上有效润湿,才可能充足铺展。二者数值差越大,润湿、铺展程度越好。1)润湿润湿过程就是相界面上一个流体被另一个流体所替换过程。衡量润湿程度参数是接触角。2)、净吸力物体表面和内部分子受力状态是不一样。图: A1 表面分子 B1 B2 A1 A2 C1 C2 B D D1 B2
10、 C A2 F 液体内部某分子在各个方向所受力是均等。液体表面某分子所受各个方向吸引力,其中A1、A2力能够相互抵消,C向力及B、D向下协力为F,B、D水平分力也相互抵消,所以分子受到一个垂直于液体表面指向液体内部”合吸力”,通常称为净吸力,因为有净吸力存在,致使液体表面分子有被拉入液体内部倾向,所以任何液体表表全部有自发缩小倾向,这也是液体表面表现出表面张力原因。固体表面分子一样存在净吸力,只是固体分子不能象液体分子一样能够自由移动,不能产生表面收缩,但以自由能形式存在于表面。3)、表面张力以球形液滴铺展到表面为例液滴体积V不变,表面积S小液滴体积V不变,表面积S大 表面积变大、意味着液体内
11、部一些分子被“拉到“表面并铺于表面上。当内部分子被拉到表面时,需要克服内部分子吸引力而消耗功。所以,表面张力可定义为增加单位面积所消耗功。表面张力单位是。是作用在单位长度上力。分子间力能够引发净吸力。而净吸力引发表面张力,表面张力永远和液体表面相切,而和净吸力相互垂直。4)、表面润湿 把液滴放在固体表面时,会出现二种现象:一个是液滴会立即铺展开来,即固体被液体所润湿;另一个是液滴团聚成球状不铺展,即固体不被液体所润湿。 B B A C AC图A 90 图B 90液体对固体润湿程度,通常见液固二相接触界面AC和液体表面切线AB之间夹角(称接触角)大小来表示。液体对固体润湿程度接 触 角润 湿 状
12、 况备 注 90固体不为液体所润湿 = 180 固体表面完全不润湿此现象通常不存在 90固体为液体所润湿 = 0固体完全被润湿基材能够被表面张力、接触角小涂料所润湿、或说二者较靠近时才能润湿。理论上讲:若某种物体表面自由能低于33dyn/cm,就几乎无法附着现在所知任何一个胶粘剂。溶剂表面张力 (dyn/cm)溶 剂表面张力溶 剂表面张力溶 剂表面张力水72.7醋酸丁酯25.2石脑油22.0乙二醇48.4正丁醇24.6正辛烷21.8丙二醇36.0石油溶剂油24.0脂肪烃石脑油19.9邻二甲苯30.0甲基异丁酮23.6正己烷18.4甲苯28.4甲醇23.6涂料中经典聚合物和助剂表面张力 (dyn
13、/cm)聚合物表面张力聚合物表面张力三聚氰胺树脂57.6聚甲基丙烯酸甲酯 41聚乙烯醇缩丁醛 53.665%豆油醇酸38苯代三聚氰胺树脂 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 34.6Epon 82846聚丙烯酸正丁酯 33.7脲醛树脂45Modaflow 32聚酯三聚氰胺涂膜 44.9聚四氟乙烯 Mw 1,088 21.5聚环氧乙烷二醇,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、胶粘剂转移机理对基材含有良好润湿性胶粘剂,借助毛细现象作用,在压力作用下由网辊上网眼转移到基材上。1、
14、毛细现象插在溶液中毛细管中液面高于或低于溶液液面现象,称为毛细现象。毛细现象是由液体表面张力引发。图A图B液面升高现象 液面降低现象当液体能够充足润湿毛细管壁时,毛细管中液面会高于溶液液面,图A所表示;当液体不能够润湿毛细管壁时,毛细管中液面会低于溶液液面,图B所表示;在涂胶压辊作用下,薄膜和网辊接触进入压合区时,交界处形成了毛细管。当胶粘剂能够充足润湿基材时,在毛细作用下,液面会自动上升,即胶粘剂上升到基材表面。同时因为离心力作用,胶粘剂也会加速转移到基材上。而在胶粘剂转移之前,毛细现象也有利于克服离心力作用使胶粘剂附着在网眼内。这时网眼实际上就是毛细管。 压辊毛细管(网眼)毛细管(接触点前
15、小区域) 网辊 网辊2、 压力原理复合基础,是在一定压力下胶粘剂分子和基材表面分子达成一定距离才可能产生分子间力。通常距离在2 4 A3、 胶粘剂转移过程复合过程中胶粘剂是在强制受压情况下进入基材和网辊之间。随即胶膜在基材和网辊之间因接触和受压及润湿和铺展形成相互之间附着力。在辊和辊出口处(减压部位)。先是在胶膜内部形成微细丝,最终胶丝破裂胶膜被分离成二部分,分别附着在基材上及网辊上。使胶膜分裂并转移到对应物面上力是胶粘剂对基材附着力。假使附着力很弱(如未经电晕处理、压辊缺点等),胶膜不会分裂、也就不能正常转移到基材上。附着力在胶膜分离过程中作用时间是很短暂,只有万分之几秒,而且是周期性冲击力
16、。胶膜分裂、转移是胶膜对附着力一个动态响应。因为作用时极短、这时胶粘剂表现出固体刚性特点即弹性,也就是拉得太长(胶丝)会断裂,断裂后会回弹特征。而胶粘剂能够拉成丝、是因为胶粘剂是流体、含有粘滞性、能流动,所以可伸展得很长。在胶粘剂成丝过程中,是其粘滞性起关键作用、弹性起辅助作用,而在胶粘剂断裂过程中是胶粘剂弹性起关键作用,胶粘剂粘滞性起辅助作用。胶膜在上述过程中所表现来阻止胶膜破裂能力,叫胶粘剂粘着性,即分子间连结力,是其在附着力作用下一个表现。假如粘着性大于附着力,则胶粘剂不会转移到基材上。在胶膜破裂过程中,有二个原因起关键作用:一个是胶膜内空洞形成机会及扩展情况,关键和胶粘剂分裂过程中压力
17、分布及胶粘剂树脂此时物理性能相关;另一个是胶膜形成丝状纤维能力,叫胶粘剂拉丝性。胶粘剂转移瞬间粘弹性是决定胶粘剂分离和转移性能好坏关键原因。而复合过程中,速度、刮刀距离、溶剂配方、压力分布(压辊软硬影响)全部会影响粘弹性,所以控制好转移瞬间胶粘剂粘弹性对复合效果致关关键。 值得注意是使用同一配比同一个胶粘剂,若网眼深度和大小不一样,胶粘剂因其表面积和体积比不一样,网眼内胶粘剂溶剂挥发随之不一样,所以表现出来粘弹性也不一样,所以造成复合效果不一样。即不一样粘弹性状态,造成转移效果不一样,复合效果也就不一样。 压辊胶膜破裂 版辊也就是说,不一样粘弹性状态,需要不一样网辊(网眼形状、大小和深度不一样
18、,即网辊线数不一样),才能取得良好涂布效果。或说,对于某一确定参数网辊,需要对涂料粘弹性状态进行调整,使之适合于该网辊涂布。所以,测量并确定网辊适合粘弹性范围是很关键。我们调整涂料工作液配比,就是调整其工作浓度,就是调整其粘度,实际上就是调整其粘弹性。只有这时粘度在该网辊适宜范围内才能取得良好涂布效果。有很多技术工作者调整配比只是为了达成需要涂布量,这是不够全方面。在设置工作浓度下,即使涂布量满足了要求,但假如工作液粘度不适合网辊,就会出现转移不良问题,如复合后出现白点或在刮刀处出现溢胶等问题。 4、涂布效果良好标志1)、单位涂布面积上厚度均匀性好。即各处厚度差小。厚度差大会造成视觉差异:出现
19、水纹、橘皮、白点等现象。2)、溶剂挥发充足,残留量最小。3)、涂布量满足功效性要求。5、判定涂料是否适合网辊判定涂料是否适合某根网辊涂布是一件很有趣事。但并不一定非要上机试验才能得出结果。前提:1)、测定该网辊适宜粘度范围。能够做粘度临界试验,即调整溶剂添加量后复合,得出出现问题(如白点、透明度低、溢胶等)时粘度最高点和最低点。粘度最低点和最高点之间范围为适宜粘度范围。不一样网辊适宜粘度范围是不一样。即使相同线数网辊,因制造工艺不一样适宜粘度范围也有差异。2)、测定该网辊湿胶涂布量调配:1)、依据网辊湿胶上胶量和功效要求干胶量,确定待测涂料工作浓度 2)、添加适量溶剂,使涂料达成所确定工作浓度
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