工艺技术-干式复合工艺概述(doc 37页)

干 式 复 合 工 艺 第一章 复 合 概 论 一、复合的概念 1、 复合的概念： 就是使用特定的设备，借助各种胶粘物质，使二层或二层以上的薄膜或其它基材均匀 粘合在一起的工艺方法。 2、 复合的目的： 就是合理组合各种基材，综合其优点，从而达到包装的要求。 单一的薄膜，具有各自的特性，但很难同时具有包装所需的全部特性，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、复合的种类 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，然后与另一基材 通过热辊压合成膜的复合方式。 2、 湿式复合： 就是在基材表面涂布一层水溶性胶粘剂，然后与另一基材通过热辊压合成膜，再经过 烘道干燥的复合方式。 湿式复合一般要求其中一种基材具有较强的透过性能，以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 与另一种或二种基材通过冷却辊压合成膜的复合方式。 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 与另一基材通过压辊压合成膜的复合方式。 5、 无溶剂复合： 就是将经加热后粘度变小的非溶剂型胶粘剂涂布在基材上，然后与另一基材通过热辊 压合成膜的复合方式。 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 匀涂布在基材上，然后与另一基材通过压辊压合成膜的复合方式。 7、 多层共挤复合：就是将多种不同性能的树脂通过多台挤出机共挤进入模具复合成膜的复合方 式。 第三章 胶粘剂附着力基本原理分析 胶粘剂（涂料、油墨）附着力的机理人们并未完全了解，但形成了一些假设理论，并用以分析 附着过程和影响附着力的因素。 一、附着力 当两种物体被放在一起达到紧密的界面分子接触，以至生成新的界面层时就生成了附着力。 当胶粘剂涂布于基材上，在干燥和固化的过程中附着力就生成了。这些力的大小取决于基材表 面和胶粘剂的性质。 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，具有比次价力高得多的附 着力。次价力基于以氢键为代表的弱得多的物理作用力。这些作用力在具有极性基团(如羧基) 的基材 上更常见，而在非极性表面如聚乙烯上则较少。 键的强度和键能强度 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 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，基材表面是粗糙的，充满孔洞、凹陷。具有良好流动性能的液态胶粘剂 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。基材的粗糙程度高、 表面积大，附着力就大。只有当胶粘剂完全渗透到粗糙表面的不规则界面处，才对附着力有利。 只要涂膜稍具流动性，就很少会产生不可释放应力。但随着涂膜粘度、刚性的增加和对基材附 着力的形成，就会产生大量的应力。胶粘剂在基材的凹凸处的厚度显然不同，这种不同导致物理性 质不同。不均一的涂层会产生很大的内部应力，甚至会导致膜层的破裂。 、化学键理论 在界面间产生化学键，互相反应的化学基团牢牢结合在基材和胶粘剂上。这类连结最强且耐久 性最好。 含反应性基团如羟基和羧基的胶粘剂倾向于和含有类似基团的基材有更强的附着力。光谱分析 法可证实这一点。 、静电理论 胶粘剂和基材表面都带有残余电子而形成带电双电层，这些电子的相互作用也能提高附着力。 静电力主要来源于色散力和由永久偶极子引起的相互作用力（一个分子的正电区和另一个分子 的负电区） 。诱导偶极子之间的吸引力称为色散力或伦敦力，是范德华力（分子间力）的一种。 当胶粘剂分子与基材分子之间的间距超过.5 纳米（5 埃）时，这些力的作用明显降低。所以保证 一定压力用压辊使胶粘剂与基材紧密接触是非常重要的。 4、扩散理论 当胶粘剂与基材接触时，大分子的某些短链会向界面另一边进行不同程度的扩散。即链段穿过 界面后相互扩散形成交错网状结构。 由于长链性质不同及扩散系数较低，非相似聚合物通常不相容。完整的大分子穿过界面互相扩 散是不可能的。实验表明，局部链段扩散很容易发生，并在界面产生 10 1000 埃的扩散界面层。 三、附着力形成机理 1、机理描述 当不相似的两种材料密切接触时，在空气中的两个自由表面消失，形成新的界面。界面相互作 用的性质决定了涂料和底材之间成键的强度，这种相互作用的程度基本由一相被另一相的润湿性决 定,使用液体涂料时，液相的流动性也有很大帮助，因此润湿可被看作涂料和底材的密切接触。为了 保持涂层与底材的附着力，除了保证初步的润湿外，在涂膜形成后的完全润湿和固化后仍保持键合 情况不变是很重要的。 成膜方式 (a)、冷却到熔融温度（玻璃化温度 Tg）以下 (b)、化学交联反应 (c)、溶剂和稀释剂的挥发 (d)、粘结料在干燥时也有交联能力。因此涂料对底材的润湿是形成附着键的关键。 2、界面现象 附着力形成机理的前提是液体涂料在固体基材上产生有效润湿。涂料在液态时的表面张力以及 基材和固态涂膜的表面能是影响界面连接强度和附着力形成的重要参数。 液体的表面张力数值低于固体的表面张力（表面自由能）数值时，液体才能在该固体上有效润 湿，才可能充分铺展。二者数值差越大，润湿、铺展的程度越好。 1）润湿 润湿过程就是相界面上一种流体被另一种流体所取代的过程。衡量润湿程度的参数是接触角。 2） 、净吸力 物体表面和内部分子的受力状态是不同的。 如图： A1 表面分子 B1 B2 A1 A2 C1 C2 B D D1 B2 C A2 F 液体内部某分子在各个方向所受力是均等的。 液体表面某分子所受的各个方向的吸引力，其中 A1、A2 的力可以互相抵消，C 向 力及 B、 D 向下的合力为 F， B、D 水平分力也互相抵消，所以分子受到一个垂直于液体 表面指向液体内部的”合吸力”，通常称为净吸力，由于有净吸力的存在，致使液体表面 的分子有被拉入液体内部的倾向，所以任何液体表表都有自发缩小的倾向，这也是液体 表面表现出表面张力的原因。 固体表面分子同样存在净吸力，只是固体分子不能象液体分子一样可以自由移动， 不能产生表面收缩，但以自由能的形式存在于表面。 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、意味着液体内部的某些分子被“拉到“表面并铺于表面上。当内部分 子被拉到表面时，需要克服内部分子的吸引力而消耗功。因此，表面张力可定义为增加 单位面积所消耗的功。 表面张力的单位是。是作用在单位长度上的力。 分子间力可以引起净吸力。而净吸力引起表面张力，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：一种是液滴会立即铺展开来，即固体被 液体所润湿；另一种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 A C 图 A 90 图 B 90 液体对固体的润湿程度，通常用液固二相的接触界面 AC 与液体表面的切线 AB 之间 的夹角（称接触角）的大小来表示。 液体对固体的润湿程度 接 触 角 润 湿 状 况 备 注 90 固体不为液体所润湿 = 180 固体表面完全不润湿 此现象一般不存在 90 固体为液体所润湿 = 0 固体完全被润湿 基材可以被表面张力、接触角小的涂料所润湿、或者说二者较接近时才能润湿。理 论上讲：若某种物体表面自由能低于 33dyn/cm，就几乎无法附着目前所知的任何一种胶 粘剂。 溶剂的表面张力 (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 涂料中典型聚合物和助剂的表面张力 (dyn/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 53.6 65%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 34.6 Epon 828 46 聚丙烯酸正丁酯 33.7 脲醛树脂 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 对基材具有良好润湿性的胶粘剂，借助毛细现象的作用，在压力作用下由网辊上的 网眼转移到基材上。 1、 毛细现象 插在溶液中的毛细管中的液面高于或低于溶液液面的现象，称为毛细现象。毛细现 象是由液体的表面张力引起的。 图 A 图 B 液面升高现象 液面降低现象 当液体能够充分润湿毛细管壁时，毛细管中的液面会高于溶液的液面，如图 A 所示； 当液体不能够润湿毛细管壁时，毛细管中的液面会低于溶液的液面，如图 B 所示； 在涂胶压辊作用下，薄膜与网辊接触进入压合区时，交界处形成了毛细管。当胶粘 剂能够充分润湿基材时，在毛细作用下，液面会自动上升，即胶粘剂上升到基材表面。 同时由于离心力的作用，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 象也有助于克服离心力的作用使胶粘剂附着在网眼内。这时网眼事实上就是毛细管。 压辊 毛细管（网眼） 毛细管（接触点前小区域） 网辊 网辊 2、压力原理 复合的基础，是在一定压力下胶粘剂分子与基材表面分子达到一定距离才可能产生分子 间力。一般距离在 2 4 A 3、 胶粘剂的转移过程 复合过程中胶粘剂是在强制受压的情况下进入基材与网辊之间的。随后胶膜在基材与网 辊之间因接触和受压及润湿和铺展形成相互之间的附着力。在辊与辊的出口处（减压部位） 。 先是在胶膜的内部形成微细丝，最后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相应物面上的力是胶粘剂对基材的附着力。假使附着力很弱（如 未经电晕处理、压辊缺陷等） ，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非常短暂的，只有万分之几秒，而且是周期性的冲击力。胶膜的分裂、 转移是胶膜对附着力的一种动态响应。由于作用时极短、这时胶粘剂表现出固体的刚性特点 即弹性，也就是拉得太长（胶丝）会断裂，断裂后会回弹的特性。而胶粘剂能够拉成丝、是 由于胶粘剂是流体、具有粘滞性、能流动，所以可伸展得很长。在胶粘剂成丝的过程中，是 其粘滞性起主要作用、弹性起辅助作用，而在胶粘剂的断裂过程中是胶粘剂的弹性起主要作 用，胶粘剂的粘滞性起辅助作用。胶膜在上述过程中所表现来的阻止胶膜破裂的能力，叫胶 粘剂的粘着性，即分子间的连结力，是其在附着力作用下的一种表现。如果粘着性大于附着 力，则胶粘剂不会转移到基材上。 在胶膜的破裂过程中，有二个因素起主要作用：一个是胶膜内空洞形成的机会及扩展情 况，主要与胶粘剂分裂过程中的压力分布及胶粘剂树脂此时的物理性能有关；另一个是胶膜 形成丝状纤维的能力，叫胶粘剂的拉丝性。 胶粘剂转移瞬间的粘弹性是决定胶粘剂分离和转移性能好坏的重要因素。而复合过程中， 速度、刮刀距离、溶剂配方、压力分布（压辊的软硬影响）都会影响粘弹性，所以控制好转 移瞬间胶粘剂的粘弹性对复合效果致关重要。 值得注意的是使用同一配比的同一种胶粘剂，若网眼的深度和大小不同，胶粘剂因其表 面积与体积比不同，网眼内胶粘剂的溶剂挥发随之不同，因而表现出来的粘弹性也不同，所 以导致复合效果的不同。即不同的粘弹性状态，导致转移效果不同，复合效果也就不同。 压辊 胶膜的破裂 版辊 也就是说，不同的粘弹性状态，需要不同的网辊（网眼的形状、大小和深度不同，即网辊线数 不同） ，才能获得良好的涂布效果。 或者说，对于某一确定参数的网辊，需要对涂料的粘弹性状态进行调整，使之适合于该网辊涂 布。 因此，测量并确定网辊适合的粘弹性范围是非常重要的。 我们调整涂料工作液的配比，就是调整其工作浓度，就是调整其粘度，事实上就是调整其粘弹 性。只有这时的粘度在该网辊的适宜范围内才能获得良好的涂布效果。有很多技术工作者调整配比 只是为了达到需要的涂布量，这是不够全面的。在设置的工作浓度下，虽然涂布量满足了要求，但 如果工作液的粘度不适合网辊，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、涂布效果良好的标志 1） 、单位涂布面积上的厚度均匀性好。即各处的厚度差小。 厚度差大会导致视觉上颜色差异：出现水纹、橘皮、白点等现象。 2） 、溶剂挥发充分，残留量最小。 3） 、涂布量满足功能性要求。 5、判断涂料是否适合网辊 判断涂料是否适合某根网辊的涂布是一件很有趣的事。但并不一定非要上机试验才能得出结果。 前提：1） 、测定该网辊的适宜粘度范围。可以做粘度临界试验，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）时粘度的最高点和最低点。粘度最低点和最高点 之间的范围为适宜粘度范围。不同网辊的适宜粘度范围是不同的。即使相同线数的网辊， 因制造工艺不同适宜粘度范围也有差异。 2） 、测定该网辊的湿胶涂布量 调配：1） 、根据网辊的湿胶上胶量和功能要求的干胶量，确定待测涂料的工作浓度 2） 、添加适量溶剂，使涂料达到所确定的工作浓度 3） 、测定该浓度下涂料的粘度 判断：1） 、若此时粘度在该网辊的适宜粘度范围内，则可得到良好的涂布效果。数值越靠近适宜粘 度的中间值，涂布适性越好。 2） 、若此时粘度在该网辊的适宜粘度范围外，则不能得到良好的涂布效果。涂布适性差 注意：1） 、可以选用不同号的粘度杯测量粘度，但要用同一种。而且都在常温下测定。 2） 、通过测量并建立待测涂料的粘度浓度曲线或图表（可以要求供应商提供） ，再结合本厂 网辊的湿胶量和所需的干胶量，我们可以知道该涂料适合哪一根网辊。 即：若在选定网辊的适宜粘度范围内，若干胶量也能满足要求则适合该网辊涂布。 五、涂布液粘弹性的控制 1、涂布液的粘弹性主要表现为涂料的粘度，由涂料本身的性质决定。总体上讲，网纹辊式涂布 要求涂料的粘度较低，同时因为还要保证一定的涂布量，因此理想中的涂料就是高固含量、 低粘度的涂料。显而易见这样即保证了要求的涂布量，又保证转移均匀，同时降低能耗。 2、在涂料中填加溶剂可以降低粘度。填加适量的溶剂调节涂布液的粘度以适应网纹辊是保证涂 布能够顺利进行的最基本的方法。填加溶剂就是调整涂料的工作浓度，事实上就是初步确 定了涂布液的粘度。 3、改变刮胶距离能改变涂料工作液的粘度。在走膜方向上刮刀刮胶点与压辊压合点之间的直线 距离称为刮胶距离，刮胶距离大，网眼中的溶剂进一步挥发，胶粘剂的粘度增加较大；刮 胶距离小，胶粘剂的粘度增加较小。调整刮胶距离事实上就是进一步细调涂布液的工作浓 度。 4、一般情况下，温度升高涂料的粘度会下降。 如：PVDC 乳液涂布，当温度升高至常温时，会使粘度下降到不适合涂布的程度，所以要要 保持 25的涂布温度。 又如：无溶剂胶粘剂常温下粘度极大，当升高温度时，粘度度迅速下降，到 60时其粘度 适合涂布，所以要保持在 60条件下涂布。 5、一般情况下，湿度升高，溶剂挥发能力下降，胶粘剂因溶剂挥发年度升高的程度减弱。 6、复合速度加快时，相对溶剂挥发能力下降，粘度升高的程度也下降。一般情况下，低粘度工 作液在低速复合效果不好时，提高复合速度会有所改善。 8、 粘弹性相同、网辊也相同时，因涂胶压辊的硬度不同，转移能力也不同。一般情况下，硬度 高的压辊适合线数高、网点小的网辊；硬度低的压辊适合线数低、网点大的网辊。 第四章 复合基材 一、软包装对基材的要求 1、卫生性能好-无毒、无臭、无味 2、化学稳定性好-耐酸、耐碱、耐油性好 3、物理机械性能好-抗张强度、冲击强度、阻隔性、耐热、耐寒性好 4、加工适性好-印刷适性好、易成型、热封，开口性好、抗静电好 二、软包装材料功能结构 1、印刷功能层 2、阻隔功能层 3、热封功能层 有时一种材料可以兼有二种或三种功能。 三、复合基材的分类 1、按加工方式分类 1） 、流延膜 特性：、厚度均匀性好 、纵横向性能均衡 、光学性能好，透明度优良 、抗张强度低，伸长率最大，内应力小（热收缩小） 、热封性能最好 2） 、吹胀膜 特性：、厚度均匀性比流延膜差 、纵横向性能不均衡 、光学性能好，透明度优良，但比流延膜差 、抗张强度比流延膜差，伸长率比流延膜小，内应力大（热收缩大） 、热封性能好 3） 、定向膜 、厚度均匀性最好 、双向定向膜纵横向性能均衡 、光学性能好，透明度优良 、抗张强度高，伸长率小，内应力小（热收缩小） 、无热封性好 4、深加工膜 在以上三类膜上进行蒸镀、涂布功能涂料、模压镭射效果等所得的材料。 2、按软包装材料功能分类 1） 、印刷层材料 、BOPP；、PET；、NY；、PE；、PAPER；、PT；、AL；、matBOPP 2） 、阻隔层材料 、AL；、MPET；、NY；、MCPP；、PET；、MBOPP；、珠光 BOPP 3） 、热封层材料 、LDPE；、CPP；、IPP；、热封 BOPP；、珠光 BOPP； 四、常用复合基材的性能 1、BOPP（双向拉伸聚丙烯）-常用作干式复合涂胶膜、挤出复合的基材 1） 、透明质轻，密度在塑料中最低,为 0.9 0.91 T/m3 2） 、机械强度好，抗张强度达到 365 390kg/ m2 3） 、化学稳定性好，耐酸、碱、油 4） 、阻气性、阻湿性中等，隔绝异味性、防紫外线穿透性差 5） 、表面强度大、弹性大，不易断裂 6） 、耐热性能好，熔点在 164 170，长期使用温度为 -50 115 7） 、无毒、无臭、无味，卫生性能好 8） 、静电高 matOPP(雾面)是在 BOPP 共挤 PE 或 PP 的共聚物时通过雾化效果制成的. 珠光膜是在 PP 树脂中加入珠光母料、碳酸钙粉末、橡胶等生成的发泡 BOPP，具有特殊的珠光效 果，具有微弱的热封性，热封强度为 0.2N/15mm，密度为 0.68 0.7 KOPP 是在 BOPP 上涂布聚偏二氯乙烯，提高阻气性。具有微弱的热封性。 YBOPP 是模压后具有彩虹效果的特殊 BOPP，模压层有微弱的热封性。 2、 PET（聚对苯对二甲酸乙二醇酯薄膜）-常用作干式复合、湿式复合的涂胶膜、挤出复合的基 材 1） 、机械强度大，抗张强度与铝箔相当，是 NY 的 3 倍，聚乙烯的 5 10 倍 2） 、挺度好、耐冲击性能好 3） 、耐热性和耐寒性好，熔点在 260，软化点在 230 240，可长期在 70 150下使用 4） 、阻气性、阻湿性、隔绝异味性优良、防紫外线穿透性差 5） 、化学稳定性好，耐酸、耐药品、耐油性能好，耐强碱性差。硝基苯、氯仿、苯甲醇可溶解 6） 、静电高 7） 、透明度好 8） 、密度在 1.35 1.4 之间 3、 NY（尼龙薄膜）-常用作干式复合涂胶膜、挤出复合基材 1） 、机械强度大，抗张强度高 2） 、耐寒性、耐磨性、耐穿刺性好，可长期在 -70 200下使用 3） 、耐折强度高 4） 、卫生性能好，无毒、无色、无异味 5） 、耐油、耐有机溶剂性好 6） 、吸潮、透湿性大 7） 、干燥后静电大 8） 、密度 1.13 1.14 4、 PE（聚乙烯）-常用作干式复合、挤出复合的内层膜 1） 、透湿率低、防潮性好 2） 、热封性优良，软化点为 80 90，熔点为 110 120 3） 、耐油脂性差 4） 、耐低温性好，常用作冷冻包装 5） 、化学稳定性好 5、 CPP（流延聚丙烯）-常用作干式复合的内层膜 1） 、热封性好 2） 、耐温性好，可作耐蒸煮包装 3）透明度好 4） 、挺度好 5） 、耐寒性差。均聚丙烯膜 10 下就有低温脆性，不能使用在 0 以下的包装场合， 而共聚丙烯可用在-10 以上的耐冷冻包装膜上 6、 AL（铝箔）-常用作干式复合、挤出复合的中间层膜、湿式复合的涂胶膜 分为硬铝和软铝，硬铝厚度为 20-25um,软铝厚度为 7-60um。密度为 2.7。 1） 、阻隔性好，阻光、阻气、阻水性好 2） 、机械强度低，耐折性差 3） 、耐酸、耐碱、耐水性差 4） 、可在 70 371 下使用 7、 PAPER（纸）-常用作干式复合、挤出复合的中间层、湿式复合的底层基材 1） 、无毒、易燃 2） 、刚性好、挺度高 3） 、易印刷、好粘结、易吸潮 4） 、透过性大 5） 、机械强度低 8、 PT（玻璃纸） 玻璃纸是以天然纤维素（纸浆）为原料的纤维素酯薄膜。密度为 1.4-1.55 1） 、有优良的透明性、良好的光泽及美丽的外观。耐阳光照射不泛黄，不老化。 2） 、具有良好的印刷适性。 3） 、抗张强度大，伸长率小，切割性好，但脆性大，易断裂。 4） 、不带或很少带静电，不易粘上灰尘。 5） 、撕裂强度小，容易撕破。 6） 、耐油，耐油脂性好，不易被污弄脏。 7） 、对气体的香味有很好的阻隔性。 8） 、耐热性好。易吸水。 9） 、玻璃纸没有一般塑料的热可塑性，扭结后不反弹。 防潮玻璃纸 在玻璃纸上涂布了硝基纤维素酯，聚氯乙烯、PVDC 等的玻璃为防潮玻璃纸，它具有 优良的防潮性和优良的热粘合性 9、镀铝膜 在高真空状态下将铝的蒸气沉淀堆积到各种基膜上的一种膜。镀铝层的厚度一般为 40- 70nm 1） 、亮丽的装饰性 2） 、更好的阻隔性 3） 、不透光性 阻隔性能同镀铝层的厚度有关。镀铝层越厚，透过率越小 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、阻气性能。 11、EVOH（乙烯-乙烯醇共 聚物） 是塑料中氧气透过率最小的材料之一。 1） 、氧气透过性能好，保香性好。 2） 、吸湿性大，高湿条件下影响氧气透过性能，不能在高湿条件下体现良好的阻氧性能。 3） 、耐油性、耐药品性好。 4） 、透明性优异。 12、特殊 CPP 1） 、RCPP（高温蒸煮 CPP） RCPP 是 CPP 的一种，也是通过流延成型的聚丙烯，其配方中添加了碳酸钙，使得其有耐 高温的性能。能耐 121 。其他性能与 CPP 相似。 2） 、SCPP（超高温蒸煮 CPP） SCPP 是 CPP 的一种，也是通过流延成型的聚丙烯，其有耐 135 高温的性能。其他性 能与 CPP 相似。 3） 、GCPP（与 PE 有良好结合力的 CPP） GCPP 是 CPP 的一种，其特点是用均聚和共聚的 PP 共挤和特殊的配方，与流延 PE 有良好 的复合强度。 五、附表 表 1 铝箔厚度与阻隔性的关系 厚度 um 水蒸气透过率，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 铝箔厚度与针空数的关系 厚度，um 6.5 7 8 9 10 15 20 23 针孔数，个/m2 220 110 30 20 10 5 2 0 透湿性，g/m2.day* 7 以下 5 以下 25 以 下 0 0 表 3 镀铝前后的透湿量对比 基材 厚度 um 镀铝前透过率 镀铝后透过率 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 涂层对透过率的影响 材料 膜厚 um 透氧量,ml/m2.24h 透湿量,g/m2.24h(65%R.H) BOPP 18 2300 7 K-OPP 20 225 5 K-OPP(二面） 22 25 4 OPA 15 40 240 KOPA 17 16 12 PETP 12 77 20 KPETP 14 17 12 表 5 材料的透过率 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 干式复合用胶粘剂 一、胶粘剂 凡是能将二种以上不同（或相同）物质或材料粘接起来，使它们成为一个整体而达到某种 使用目的的材料就是胶粘剂。 二、软包装用胶粘剂必须具备的基本性能 1、柔软性- 胶质要象薄膜一样，要求柔软、可折叠.(有较低的玻璃化温度) 2、耐热- 要能承受制袋或煮沸、蒸煮时的温度要求 3、耐寒性- 要能承受低温冷藏或冷冻保存的温度要求（有较低的脆化温度） 4、抗介质性- 要能承受内容物及环境中各种介质的侵蚀 5、良好的粘接性能- 应对所使用的复合材料有良好的粘接力 6、良好的卫生性能- 应无毒、无异味、无臭气 7、良好的涂布性能- 流动性、流平性好 二、 常用干式复合胶粘剂 1、 单组分压敏胶： 有用天然橡胶制成的，也有用合成橡胶制成的，还有用丙烯酸酯类制成的。 单组胶的特点： 对被粘结物表面要求不高，许多非极性材料，表面张力小也能粘牢，对聚烯烃不用表面 处理也能复合，配胶简单，残留液在较长时间后仍可使用。粘结力不高，耐热性不好。 2、 单组分聚氨酯胶粘剂 固含量 100%，常温下粘度较高，随温度上升粘度急剧下降，因而具有良好的涂布性能。 以空气中的水分作固化剂，得到良好的粘结强度，用于无溶剂复合。 3、 双组分聚氨酯胶粘剂 由主剂和固化剂二种组分组成，主剂和固化剂分别贮存，使用时按一定比例混合，用溶 剂稀释后涂布。 4、 水性胶 丙烯酸类树脂，以水作溶剂。也分为单组胶和双组胶 三、 干复用溶剂型聚氨酯双组胶的种类和特点 1、 按功能分类： 1） 、普 通 胶：用于包装普通产品的复合。如饼干、凉果、瓜子、膨化食品的包装 2） 、耐介质胶：用于含刺激性物质产品的复合。如酸、辣、咸、酒、溶剂等物质的包装。 3） 、耐水煮胶：用于 100水煮产品的复合。 4） 、耐蒸煮胶：用于 121以上温度蒸煮产品的复合。如扒鸡、马肉、板栗、素食产品的包装 2、 按主剂中固含量分类： 主要有 50%固含胶和 75%固含胶。另有 30%、66%、80%固含量等。固化剂含量一般为 75%。 固含量指胶粘剂中固形物的含量，即起粘结作用的物质的含量。 例如： 1kg50%固含胶主剂中有效成分的含量为：1kg50% = 500g 1kg75%固含胶主剂中有效成分的含量为：1kg75% = 750g 3、 50% 固含胶和 75% 固含胶性能比较 1） 、通常情况下，75% 固含胶粘度比 50% 固含胶要低，因而具有更好的涂布性能和转移性 能（流动性更好） ，可在较高的浓度下工作，一般在 20% 40%。 2） 、通常情况下，50% 固含胶初粘力比 75% 固含胶要高，因而产生隧道的机会比较小，更 适合复合 AL 及刚性强的材料。50% 固含胶工作浓度一般在 20% 30%。 3） 、通常情况下，50% 固含胶复合后材料卷曲程度更小。 四、 双组分聚氨酯胶粘剂的化学结构和作用机理 1、化学结构： H O 聚氨酯是指分子结构中含有 NCO基团的聚合物，统称为聚氨酯甲酸酯 （Polyurethane） 。 预聚体由主剂和固化剂二个组分构成，分别包装保存。使用时按一定比例混合， 用溶剂稀释到一定浓度（20% 45%）后涂布。 主剂由含许多活泼氢，如羟基、氨基等的物质组成，一般为多元羟基化合物； 固化剂由多异氰酸酯化合物组成。 2、作用机理 当固化剂中的异氰酸酯与主剂中的活泼氢接触时，发生加成反应，生成氨基甲酸酯结构，主剂 与固化剂分子相互结合，分子量成倍增加，并生成带支链的立体交联结构，因而具有耐高低温、抗 介质侵蚀、粘结力高等特点。由于聚氨酯胶分子中含有大量的极性基团，偶极距大，对被粘材料有 很大的亲和力，所以能同多种材料起到粘接作用。固化剂中的异氰酸酯基（-NCO 即 -N=C=O）或其它 活泼的反应性基团，除了能与主剂中的活泼氢反应外，也可以与被粘结材料的表面物质中的活泼氢 反应，生成化学键，使胶粘剂分子同时与被粘的二种材料起架桥作用，产生更强的粘结力。聚氨酯 胶粘剂经充分交联固化后，具有很高的内聚力，胶膜强韧柔软，又具有很好的耐热性和抗介质侵蚀 的性能（可用于含酸、辣、咸、甜、油、酒包装用途） 。 H 反应式（1）： n（R1O H）+ n（R2N = C = O） （R2NC = O）n OR1 H O （R2NC OR1）n 反应式（2）：二元醇与二异氰酸酯 H H mHOR1OH + nO=C=NR2N=C=O （O=CNR2NC=O）x HOR1O OR1OH O H H O = HOR1OCNR2NCO x R1OH 3、芳香族聚氨酯胶粘剂 和 脂肪族聚氨酯胶粘剂 1） 、芳香族聚氨酯胶粘剂 聚氨酯胶粘剂预聚体中，NCO 基团直接与芳香环相连的原料，称为芳香族异氰酸酯，用 它们制成的胶粘剂，称为芳香族聚氨酯胶粘剂。 芳香族常用原料为甲苯二异氰酸酯（TDI）和 4，4 二异氰酸酯二苯基甲烷（ MDI） 。 甲苯二异氰酸酯（TDI）有二种同分异构体： CH3 CH3 NCO OCN NCO NCO 2，4-甲苯二异氰酸酯 2，6-甲苯二异氰酸酯 4，4二异氰酸酯二苯基甲烷（MDI）： OCN CH2 NCO 芳香族异氰酸酯在高温下水解会生成芳香胺，而芳香胺是致癌物质，因而芳香族胶粘剂的 发展应用受到一定程度的限制。高温蒸煮用聚氨酯胶粘剂不允许采用芳香族异氰酸酯原料。 CH3 CH3 NCO + 2H2O NH2 + 2CO2 NCO NH2 （TDI） （TDA） 2） 、脂肪族聚氨酯胶粘剂 聚氨酯胶粘剂预聚体中，NCO 基团不直接与芳香环相连的原料，称为脂肪族异氰酸酯， 用它们制成的胶粘剂，称为脂肪族聚氨酯胶粘剂。 脂肪族异氰酸酯在高温下水解生成脂肪胺，脂肪胺不具致癌作用 例如： OCNCH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2NCO H2NCH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2NH2 或 OCNCH2 CH2NCO H2NCH2 CH2NH2 4、聚酯型、聚醚型 和 己内酯型聚氨酯胶粘剂 根据预聚体化学结构上的不同，聚氨酯胶粘剂分为聚酯型、聚醚型和己内酯型。不同化学 结构的预聚体，使聚氨酯胶粘剂的性能也不同。 1） 、聚酯型胶粘剂 聚酯型胶粘剂是指预聚体中采用聚酯多元醇。聚酯多元醇端基含有羟基（-OH） ，是与异氰 酸 O 基起胶粘作用的主要基团。主链含有酯基（-C-O-） ，主链的化学结构决定了胶粘剂的物性。因 为酯基的极性大，内聚能（12.2Kj/mol）比醚基（-CH2-O-CH2-）的内聚能（4.2Kj/mol）高， 分子间作用力大，内聚强度比较大，机械强度就高，所以具有较高的强度和硬度，但在高温下 易被降解。同时由于酯基的极性作用，使其与极性基材的粘附力、抗热氧化性比聚醚型好。 2） 、聚醚型胶粘剂 聚醚型胶粘剂是指预聚体中采用聚醚多元醇。聚醚多元醇是端羟基的齐聚物，主链上的烃 基由醚键联结。由于醚基较易旋转，具有较好的柔顺性，因而胶质较软、有优越的抗低温性能。 抗水解性能也比较好，但通常粘合强度不如聚酯型。 3） 、己内酯型 以 -己内酯和 -己内酯与甲基己内酯的混合物与乙二醇制成的聚合型。 兼有聚酯型和聚醚型的优点，但成本很高。 目前市售胶粘剂大多采用聚酯型或聚醚型与异氰酸酯加成聚合成预聚体为胶粘剂的主体部 分。这类胶粘剂只有进行改性才能提高其耐热、耐水解、耐湿热等性能。 物质的性质与结构有关，因此原材料不同，胶粘剂剥离强度也不同。对同一材料来讲，交 联度大，耐热性高。即耐热性取决于高聚物的立体性，而剥离强度同分子量、分子量分布及有 效基团的多少有关。线型高聚物内聚力较高，但同材料的亲和力较低。多元醇与带有 3 个或 3 个以上-NCO 基团的异氰酸酯反应生成的是网状交联结构，其内聚力（强度）显著提高。 5、胶粘剂的不利反应 化学反应中，反应物之间是按一定当量对应进行的，这样才可以获得适当的反应结果。因 此胶粘剂的主剂和固化剂需要按一定的配比混合。如果某一个组分过量或少量，就会影响粘结 效果。 主反应： 异氰酸酯与多元醇的反应： R1NCO + R2OH R1NHCOOR2 （1） 副反应： 由于异氰酸根是杂原子形成的累积双键，非常活泼，容易和OH、COOH、NH2 等 含活泼氢原子的基团起反应，其间生成的中间产物还会进一步与异氰酸酯反应。这些反应消耗 了固化剂的量，使主剂与固化剂的量失衡，导致反应不完全，影响粘合效果。如果胶粘剂及溶 剂中水分、游离酸、游离醛含量超标，常会产生剥离强度降低、粘合剂长期处于不干状态、外 观气泡、异味等现象。 1） 、异氰酸酯与水的反应： 首先生成不稳定的氨基甲酸，氨基甲酸再分解成二氧化碳及胺。在过量的异氰酸酯存在下， 所生成的胺会与异氰酸酯继续反应生成脲。 RNCO + H2O 慢 RNHCOOH 快 RNH2 + CO2 RNH2 + RNCO 快 RNHCONHR （取代脲） （2） 2） 、异氰酸酯与脲的反应： RNCO + R1N HCNHR2 RNHCNCR2 （缩二脲） （3） O O R1 O 3） 、异氰酸酯与羧酸的反应： R1NCO + R2COOH R1N HCR2 + CO2 （4） O 上述反应速度的大小顺序为： （1）（2）（4 ）（3） 六、固化及熟化 1、固化的概念 就是指液态胶粘剂变成固态的过程，即胶粘剂的化学反应达到完全的程度。 2、熟化的概念 熟化，是把复合后的制品在 4060的恒温室中放置 672 小时的过程，即通过提高温度加快 化学反应速度，使复合制品能够迅速进行正常的后续加工，是为了缩短生产周期。 事实上即使不进行人工熟化，自然状态下复合制品胶粘剂的化学反应在 710 天也会达到基本完 全的程度。同时即使经过熟化，复合制品也要在 7 天左右才能达到反应完全的程度。而反应完全时 复合膜的剥离强度不一定是最高的。在反应完全以前，剥离强度一直是在变化的，不同的胶粘剂变 化程度不一样，一般都有一个递增 衰减 稳定的过程。 对于聚氨酯胶粘剂而言，固化过程是使胶中-NCO 基团反应完全，或使溶剂挥发完全、聚氨酯分 子链结晶，使胶粘剂与基材产生足够的粘接力的过程。 熟化不仅有利于胶粘剂本身的固化，还有利于加速胶中的-NCO 基团与基材表面的活性氢基团相 反应。加热还可使胶层软化，以增加对基材表面的润湿，并有利于分子运动，在粘接界面上找到产 生分子作用力的“搭档，对提高粘接力有利。 3、熟化温度对复合制品的影响 1） 、熟化温度对复合膜外观的影响 熟化温度的控制非常重要。温度高可以快速固化，但导致-NCO 基团与胶中或基材表面、空气中 的水分加速反应，产生的 CO2 气体来不及扩散，而胶层的粘度增加很快，气泡就留在胶层中，有时 会严重影响外观。 2） 、熟化温度对热封层摩擦系数的影响 熟化温度过高会引起复合膜热封层中的滑爽剂向薄膜内层迁移，导致摩擦系数迅速提高，严重 影响后工序制袋或自动包装，如袋子开口性不良、在制袋机或包装机上拉不动膜料等等。应尽可能 采用低温熟化，甚至在必要时进行常温熟化。 4、熟化室对复合制品的影响 熟化室的设计非常重要。大多数厂家的熟化室设计是非常不合理的。设计的原则有二条：一是 室内各点之间的温差尽可能小，以2之内为佳；二是一定要有有效的排风装置，新风补风量在 15%到 20%之间为宜。熟化室的排风是降低溶剂残留的重要手段，即使有明显的气味，在排风良好的熟化 室中放置 7 天左右，也可基本排除异味。室内温差过大可能导致这样的情况：一卷复合膜左右两端 受温明显不一样，两端的摩擦系数也不一样，很可能导致一边可以顺利制袋或顺利上机包装，而另 一边制袋后开口不良或上机包装拉不动料。 第六章 复合涂布辊 一、涂布方式 涂布是指将涂布辊浸在涂布液中旋转，使涂布液不断转移到辊上，然后再在一定压力下转移到 被涂布的基材上。涂布的要求是使涂布物质能够均匀分布在基材上。根据涂布辊的形态，涂布方式 分为光辊涂布和网辊涂布。一般根据所需要的涂布量和涂布物质的工作粘度选择涂布方式。 1、 光辊涂布 光辊涂布是指涂布辊是一光滑圆辊。适合于涂布液粘度较低、涂布量不大的情况。涂布量不易 得到严格控制，一般情况下，光辊涂布不需要刮刀，涂布量取决于涂布液的粘度及涂布辊与压辊之 间的间隙，视涂布物不同，涂布液的温度可能较大程度影响粘度，所以涂布温度对涂布的影响也可 能很大，如蜡、热熔胶、PVDC 等。涂布压力增大一般使涂布量下降。 2、 网辊涂布 1） 、网辊涂布 是指涂布辊上雕有各种形状的网穴，网辊浸入涂布液后，再经过刮刀刮胶，使网穴中的涂布液 均匀地转移到基材上。 2） 、网辊的线数和目数 网辊线数是指每厘米长度上网穴的数量。单位是线/厘米（lpc/m） 。网辊目数是指每英寸长度上 网穴的数量。单位是目/英寸（lpi/inch） 。1 英寸 = 2.54 厘米 （1lpi = 2.54lpc） 。实际操作过程 中的换算一般取近似值：1 英寸 = 2.5 厘米。 高线数网辊涂布量较小，但涂层均匀，透明度较好；低线数网辊涂布量较大，涂层均匀程度稍 差，因而透明度也稍差。 软包装中常见的网纹辊线数为 60lpi 250lpi（24lpc 100lpc） ，其中又以 100 150 为最常用。 3） 、网穴形状 常用的网穴形状有如下几种： A、棱柱形 即腐蚀辊，网穴的四个角为圆弧状 VR = b2d - 0.86 R3（b+d）- 0.67R 3 VR：网穴的四个角为圆弧形状时的网穴容积 b：圆弧的边长 d：网穴的深度 R：网穴圆弧的半径 B、四棱椎形（PYRAMID CONFIGURATION） V = 网点面积 S网点深度 h/3 = a2h/3 = a3tg（90-）/2）/12 = 2h3tg2（/2）/3 a：网穴轴向宽度，又称网点值 b：网穴纵向长度 h：网穴深度 ：网穴轴向角度 V：网穴容积 b a h 轴向 a C、四棱台形（QUAD CONFIGURATION） 这是工业生产中普遍接受的常规网穴形状。用于柔性版 印刷、复合、凹版涂布等过程中向薄膜、铝箔及其它 基材上转移被涂介质。 a h b b a V = （S1 + S2 + S1S2）h/3 S1：网穴上底的面积 = （a2+b2+ab）h/6 S2：网穴下底的面积 = （3a2-4h2/tg2-4ah/tg）h/6 a： 网穴的轴向长度或对角线长度 b： 网穴底面的轴向长度或对角线长度 h： 网穴的深度 V： 网穴的容积 D、三螺线形（TRI-HELICAL CONFIGURATION） 适用于涂布量较大、涂布液粘度较高液体的涂布，如胶粘剂、蜡及其它表面涂布材料，尤其适 用于粗糙表面的涂布。 此外，还有六棱台形、连体四棱锥形、织物形等。为了加强涂布的均匀性，网穴之间还可 以以通沟连接（印刷凹版的专色版往往加上通沟，以防墨色发花，即水纹现象） 。 3、网辊涂布的涂布量 网辊涂布方式的涂布量范围较宽，即可以进行大涂布量，也可以进行小涂布量。 网辊涂布的涂布量可以得到比较精确的控制，一般取决于网穴的形态（形状、大小、深度） 、线 数（每英寸或厘米长度上网穴的数量） 、涂布液的密度、工作粘度、刮刀的角度、刮刀与涂布线的距 离、压辊的压力、硬度等因素。 表 1 正四棱台形网辊的参数与涂布量（干固量） 线 数 line/inch 网 深 micro 25% 工作浓度 30% 工作浓度 35% 工作浓度 40% 工作浓度 45% 工作浓度 50% 工作浓度 200 24 0.78 0.97 1.16 1.44 1.71 2.14 190 30 0.98 1.22 1.45 1.8 2.14 2.66 180 36 1.17 1.46 1.74 2.16 2.58 2.75 165 44 1.3 1.71 2.12 2.64 3.15 3.9 150 50 1.63 2.02 2.41 2.99 3.57 4.43 140 56 1.83 2.26 2.71 3.35 3.99 4.97 130 60 1.96 2.43 2.9 3.6 4.29 5.31 120 64 2.09 2.59 3.08 3.82 4.56 5.67 110 78 2.54 3.16 3.77 4.67 5.57 6.91 96 88 2.9 3.58 4.25 5.27 6.28 7.81 85 98 3.19 3.96 4.73 5.86 6.99 8.69 75 108 3.52 4.37 5.22 6.47 7.71