项目四软包装复合.ppt

1,软包装设计与加工,主讲人：赵素芬,项目四软包装复合,学习情景一干法复合,任务一干法复合材料准备,1.任务告知：,学会看软包装干法复合工艺单学会软包装膜的检验及上胶膜的选择；能进行胶黏剂的选用与配制；,拟实现的能力目标,2.任务引入：,什么是干法复合，它有什么特点？干法复合的上胶膜如何确定？干法复合胶黏剂有哪些类型，如何合理地选用？聚氨酯胶黏剂的反应原理是什么？如何计算主剂、固化剂和溶剂的使用量？,问题思考：,3.任务的实施：,学生分组，实训工厂现场操作；,4.任务的深化：,胶黏剂粘接机理,5.布置作业：,查阅文献资料，撰写如何选用胶黏剂的报告撰写实训任务总结报告,6.归纳总结：,基材的检测与上胶膜的确定胶黏剂的选用胶黏剂的配置,干式复合认识,指在干的状态下进行复合的一种方法，是在一种基材上涂好胶粘剂，经过烘道干燥，将胶粘剂中的溶剂全部烘干，在加热状态下将胶粘剂熔化，再将另一种基材与之贴合，然后经过冷却，经熟化处理后具有优良性能的复合材料的过程。,干式复合认识,1-第一放卷基膜2-涂胶辊3-烘道4-复合辊5-第二基膜放卷6-复合收卷,干式复合认识,工艺单的阅读,一、软包装复合薄膜性能要求：1）基材膜表面应光滑平整，有良好的光泽性、透明性，无过多的黑黄点、僵块，无孔洞，无皱褶。2）复合基材膜表面张力必须在38dyn/cm以上。,基膜的准备,二、上胶膜的确定一般应具有较好的拉伸强度和较好的热稳定性。1、拉伸强度高、热稳定性好的有OPP、ONY、PET、VMPET膜。CPP、VMCPP、PE在热作用下易发生伸长，收卷后易产生较大的收缩应力。2、软铝易发生撕裂现象，一般不作载胶膜。,基膜的准备,3、纸张有很强的吸收作用，一般也不作胶膜。,思考？,纸/Al/PE,纸：确保上胶量达到4g/m2以上，并且机速要很慢，确保吸入纸内溶剂充分挥发。,基膜的准备,PE延伸性大，复合后较多起皱、隧道现象。,思考？,Al/PE,基膜的准备,思考？,BOPET/VMPET,VMPET：BOPET是印刷膜，以避免油墨与胶黏剂相互影响，同时，由于其表面有油墨，平滑度较差，上胶量较多。,基膜的准备,一、对胶黏剂的要求：1、柔软性2、耐热性3、耐寒性4、良好的粘接性5、抗介质性6、卫生性能好,胶黏剂的选用,二、软包装干法复合用胶黏剂的主要分类：1、脂溶性聚氨酯胶黏剂,聚氨酯粘合剂的基本构成：1）主剂：含有很多活泼氢如羟基、羧基和氨基的物质。2）固化剂：含有异氰酸酯的化合物（-NCO）3）溶剂：乙酸乙酯，甲乙酮，丙酮，甲苯单独或混合；,胶黏剂的选用,反应过程：1、R2NCO+HORR2NHCOOR,2、R2NCO+H2OR2NHCOOHR2NHCOOHR2NH2+CO2,胶黏剂的选用,a普通型胶黏剂缺点：耐温性差，未经改性不能用作蒸煮袋复合胶黏剂；对金属的粘接力低。,胶黏剂的选用,b功能性胶黏剂快速固化型（50下熟化48h，满足某些急件的交货期要求）镀铝专用胶（柔软、分子量分布较窄）铝塑复合胶黏剂（抗油性，初粘力稍高）,胶黏剂的选用,抗介质胶黏剂高温蒸煮胶黏剂（耐10030min、12140min、12530min、13530min）低溶剂残留、低摩擦系数（溶剂的释放性，在低温下完成熟化）,胶黏剂的选用,2、醇溶性聚氨酯胶黏剂1）醇溶胶对湿度不敏感，使用的溶剂中允许含有少量水分，可在各种气候尤其是潮湿环境条件下使用；2）醇溶胶具有快速固化的特点；3）醇溶性的聚氨酯印刷油墨有良好的相溶性和黏接性能；4)不耐100高温，不能包装含有有机溶剂的液体农药。,胶黏剂的选用,3、水溶性聚氨酯胶黏剂特点：1）胶黏剂的性能差：水的表面张力为72N/m，基材一般有40N/m；2）水的热容量大，烘干需消耗更多的能量；3）对设备的锈蚀。,胶黏剂的选用,三、干式复合胶黏剂的选用：1、根据包装产品的使用要求来选择胶黏剂包装袋的使用温度有13530min、12530min、12140min、水煮30min、8530min、室温、冷冻和深冻等。,适用,还特别需要考虑：高速自动包装，热封温度对胶黏剂耐热性的考验。,胶黏剂的选用,案例1PET12/Al7/PE结构的高速自动药品包装卷膜。,现象分析：自动包装时面层在封刀上的位置出现了离层现象。该批用普通胶生产有此现象，用铝箔专用蒸煮胶就无此现象。,胶黏剂的选用,2.根据包装的产品性质来选用胶黏剂有时包装袋在包装内容物一段时间后才出现脱层现象，这是由于胶黏剂耐内容物性较差。如榨菜包装时胶黏剂需要耐酸、辣；如洗涤包装时胶黏剂的耐碱性等。,胶黏剂的选用,3.根据复合材料的结构选用胶黏剂复合包装材料多种多样，常用材料有BOPP（光膜、珠光膜、消光膜等）、PET、BOPA、Al、镀铝膜（VMPET、VMCPP等）、CPP、PE等。单PE膜就千差万别。如PE膜方面，必须考虑PE膜助剂析出的问题，应选用对助剂能够适应的胶黏剂。,胶黏剂的选用,4.根据所用的干式复合设备选用胶黏剂如设备的张力控制系统水平较差，对张力的控制精度不高，跟踪反馈较差，应选初粘力较好的胶黏剂。据有关资料介绍，初粘力在1.0N/15mm以下时，复合物极易产生皱折、“隧道”等故障；初粘力在1.01.8N/15mm，则故障有可能产生；当初粘力在1.8N/15mm时，就不会产生皱折、“隧道”等故障。,胶黏剂的选用,对于三层复合，特别是铝箔产品而言，其在复合面层后经几个小时的熟化反应就可以大大提高胶层的粘接力，在很大程度上避免了面层的起皱现象，这在设备张力控制不是很好的状态下有很好的参考意义。另对初粘力较低的胶黏剂应避免太大的涂布量。,胶黏剂的选用,案例2PET12/Al7/PE50结构的药品包装卷膜工艺条件（面层复合）：YH2100：YH2100B：乙酸乙酯1：0.3：1.2（工作浓度为39%）；60m，120L网辊；烘箱温度35、46、57，复合温度为50，机速50m/min；上胶量估计3.4g/m2；熟化数小时后再复合内层。（YH2100为低黏度普通型脂溶性聚氨酯胶黏，厂家并不推荐用于含铝箔结构的产品。）,胶黏剂的选用,现象：面层复合在收卷直径稍大一点时即出现层间挤出现象（竹笋形状），在调整锥度值及初始张力后仍收卷不剂，复合内层熟化完成后膜面有明显的“隧道”现象。,胶黏剂的选用,解决：此后，相同胶黏剂换用35m，170L网线辊生产的含铝箔结构的产品表现正常。,胶黏剂的选用,说明什么问题？,5、根据胶黏剂的工作浓度选择胶黏剂在相同的工艺条件下，胶黏剂的工作浓度越大，越具有经济性，透明度越好。一般固含量越高的胶黏剂其工作浓度越高，固含量在50%的胶黏剂其工作浓度在20%30%；而固含量在75%的胶黏剂的工作浓度在30%40%。,胶黏剂的选用,假设胶黏剂干基涂布量在3.0g/m2的情况下：A法：使用固含量50%的胶黏剂，工作浓度为25%，湿胶量需12.0g/m2B法：使用固含量50%的胶黏剂，工作浓度为40%，湿胶量需7.5g/m2A法比B法多耗用乙酸乙酯4.5g/m2,约0.0315元/m2，另将这些溶剂彻底挥发，还必须多耗用一定的热量。,选用高固体胶黏剂,胶黏剂的选用,6、根据与油墨之间的匹配来选择胶黏剂1）油墨中残留的醇类与固化剂NCO反应2）油墨对乙酯的吸附能力要明显大于塑料光膜对溶剂的吸附，因而加重了油墨处的干燥负荷。在上胶量偏大、设备干燥能力有限的情况下表现得最为明显。,胶黏剂的选用,案例分析3ONY15/mPE65芽菜750g包装袋工艺条件：小型复合机（干燥能力相对不足），YH2100胶，配比1：0.3：1.2，60m，120L网辊，机速50m/min，上胶量为3.94g/m2。,胶黏剂的选用,现象分析：水煮20min后，油墨处出现起皱现象，内层与印刷膜之间出现脱层，印刷油墨与ONY膜间没有离层，且剥开后油墨处的胶黏剂带有明显的黏性。透明处的热合强度仍达45N/15mm。,胶黏剂的选用,四、胶黏剂的使用1、胶液的配制：1）向主剂加入适量稀释剂，搅拌均匀；2）再加入固化剂，均匀，并用溶剂洗固化剂容器；3）将剩余的溶剂加入，往一个方向搅拌5min以上。,胶黏剂的选用,3、对溶剂的要求：一般选用乙酸乙酯，不含-OH，-COOH，-NH2及含水量，会使固化剂比例失调。,胶黏剂的选用,4、浓度的确定及稀释剂加入量：,其中：C为浓度，质量分数m为干基上胶量，g/m2u为凹版涂胶辊网点深度，mD为胶液的密度，g/m3(4-6)是经验系数，一般取5,胶黏剂的选用,例：上胶量为3.5g/m2，凹网辊深度为70um，D=1.00g/cm3，求该粘合剂的浓度。解：直接套用公式：,胶黏剂的选用,2、稀释剂的量：（反应前后固体质量的平衡）,胶黏剂的选用,例1：C=25%,解：,胶黏剂的选用,例2已知一种胶黏剂主剂固含量为（502）%，固化剂含量为（752）%，现配比为主剂：固化剂：乙酸乙酯10：2：12。求：1）其工作浓度为多少？2）现将其配成27%工作浓度的胶液，则需要添加乙酸乙酯的用量。,胶黏剂的选用,任务二干法复合工艺控制,1.任务告知：,认识干法复合设备的结构，明确每部分结构的作用；能进行干法复合工艺的控制；干法复合设备的操作与维护。,拟实现的能力目标,2.任务引入：,干法复合设备有哪些部分组成？每部分有什么作用？干法复合工艺需怎样有效控制？干法复合设备如何操作，应注意什么事项？,问题思考：,3.任务的实施：,下实训基地现场观察干法复合机的结构；学生分组协同操作；,4.布置作业：,查阅文献资料：撰写任务总结报告,5.归纳总结：,干法复合机结构上胶量的确定干法复合工艺控制干法复合机操作,干法复合机结构,干法复合机通常由放卷装置、涂胶装置、干燥装置、复合装置和收卷装置组成。,一、干法复合机结构,一、干法复合机结构,涂胶装置,1、凹版辊涂胶原理：网纹辊浸入胶盘，胶液注满网孔，离开胶液，表面平滑处的胶液由刮刀刮去，网纹辊与涂胶基膜接触时，在橡胶辊加压下，胶液转移到了基膜，利用胶液的流动性，自动铺开流平，由网点变成均匀、连续。,涂胶装置,2、凹版的选用：,涂胶装置,涂胶装置,思考1：网纹辊的线数与上胶量的关系？如何确定网纹辊的线数？,线数越高，凹辊的深度就越浅，上胶量越少。,思考2：若胶液的黏度、流平性差，用凹版辊上胶会造成什么质量故障？,透明性差，产生白点。,如何判断胶液的流平性？,观察涂胶干燥后的干基是否平滑、表面有无明显凹点。,涂胶装置,流平性差如何解决？,加抹平辊。,3、刮刀：需经常检查，保证刀刃平直，刮刀是否有垃圾，一般与涂布辊切线成3545度，刮刀压力以能均匀刮胶为原则，一般为200-400kPa。S刮刀距离：S越大，乙酸乙酯的挥发粘度会增大，容易堵版，胶黏剂转移低降低。,涂胶装置,4、清洁维护：停机时用乙酸乙酯清洗干净，用洗版液对网辊定期清洗。,涂胶装置,5、光辊,将带胶辊或计量辊表面胶液全面与基材接触，从而使大部分胶液转移到基材上去。,压力的大小对上胶量的多少起很大的作用。,优点：上胶量随时可调整缺点：上胶不均匀。,涂胶装置,干燥装置是将涂布基材上的粘合剂的溶剂加热蒸发并抽走。1、烘道长度一般为67m，整个烘道分三段加热，一般是第一段约50-60，第二段约70，第三段约75-80。,第一阶段不可过高？,溶剂逐次逸出，否则表面硬化，内层溶剂残留在胶内，会极大影响牢度、透明度、增加气味,干燥设备,2、通风装置：分为三段，装有三进风和三排风，即每一通道设置一个进风口，一个加热器和一个出风口。风速：进出风要平衡（膜抖动，引起皱纹）,干燥设备,各段区的温度和空气流量，需根据黏合剂的种类、基材的耐热性及收缩率和复合时基膜的线速度综合考虑。,干燥设备,由于EAC的沸点为70，而第二段超过70时蒸发残留的EAC少，第三段用更高温度蒸发，同时降低风量，如果风量过大则不利于温度提升，但必须保证足够的风量。PET膜可设定温度为60，70，80。OPP类可设定为60，70，70。,干燥设备,干燥后溶剂残留量达到10mg/m2以下，要求高的控制在35mg/m2常用载膜对乙酸乙酯释放的速率：PETNYBOPP横向收缩率一般不超过2%，如基膜收缩率大，残留溶剂多，则应放慢线速度，降低温度，加大排风量。,干燥设备,复合装置,1、预热部基膜A经过烘道后具有较高的温度，基膜B只有室温，膜的温度过低将影响到胶黏剂与基材B的亲和黏着性，影响胶黏剂对基材B的初粘能力，影响剥离强度。,复合装置,2、复合部复合部由复合钢辊、复合压辊组成，其表面应光洁。,复合装置,3、冷却部冷却的作用：1）冷却定型，强制冷却能减少复合基材的热收缩量，避免收卷后产生很大的收缩应力。2）让胶黏剂冷却，产生更大的内聚力，收卷要尽量卷紧一点。,复合装置,干法复合工艺主要控制上胶量、复合部分控制、张力控制、熟化控制等。,二、复合工艺控制,上胶量就是每平方料基材面积上有多少质量干基胶黏剂，g/m2。一般来讲，上胶量越多，剥离强度增大，但上胶必须与设备的干燥能力及包装材料的结构相匹配。,上胶量的控制,表1涂布量参考值,上胶量的控制,上胶量的控制,相关说明：1）多色印刷等涂布量较多的薄膜，其表面平整度较差，只有相对较多的上胶厚度才能填平其表面的凹隙。2）纸塑复合，胶黏剂有部分被吸入纤维之中，另外纸张表面的平滑度较差。3）蒸煮用复合膜为获得较高的剥离强度和封合强度，上胶量较高。,1、复合温度复合钢辊表面的温度多数控制在6585之间，由基材的运转的线速度、基材的导热性、基材的厚度、胶黏剂的活化性能等综合因素确定。若速度快、导热性好（如含铝箔）、基膜较厚，则复合钢辊的表面温度应高一些。但若温度太高，基材耐热性不好，会粘在钢辊上或熔化。如LDPE，高于100就会造成故障。,复合部控制,2、复合压力复合部的结构有二辊式和三辊式。,复合压力指复合胶辊与复合钢辊间的压力，线压力1020kgf/cm复合压力要适中，太大基材有被压延变形的可能，太小时又可能出现贴合不够紧密，牢度不好，出现小气泡。,复合部控制,3、复合角度基材与底膜之间的角度称为复合角；薄膜有展平辊，并且与橡胶压辊或复合钢辊有一定的包角，复合时尽量使复合角降低到最小，以减少外界空气被夹在薄膜中；铝箔无需展平辊，直接进入钢辊和橡胶压辊的共同切线方向。,复合部控制,复合部控制,张力主要包括放卷张力，烘道张力和收卷张力。,放卷张力随着卷径的减小要保持平衡；烘道张力与贴合膜放卷张力匹配：能否达到去张力后各基材的回缩程度一致。,张力控制,BOPP/AL/PE？,收卷张力：固定基材，尽量收卷复合材料，防止因张力不等而发生相对位移，达到内紧外松。有直线锥度和曲线锥度之分。直线锥度是指收卷张力随卷径的增大而线性减小；曲线锥度则是几乎在恒转矩的状态下，收卷张力随卷径的增大而缓慢的减小。,张力控制,采用锥度张力控制（20%60%），一般厚硬的锥度值小些，软性的锥度大些；,直线锥度,收卷张力随卷径的增大而减小的衰减率KT（%）（T初T终）/T初,张力控制,张力设定规律：抗拉强度大、较硬较厚的基材其初始张力相对较大（如PET）；抗拉强度较小、伸缩率较大的基材其张力的初始值就相对小一些，如（BOPP、PE等）。膜卷越宽初始张力也越大。,张力控制,熟化的目的使主剂和固化剂在一定时间内充分反应，达到最佳强度，去除低沸点的残留溶剂。熟化控制主要是熟化温度和熟化时间控制。温度太低，粘合剂反应缓慢；温度太高，基材膜添加剂析出，影响复合膜性能和增加异味。,熟化控制,熟化温度及时间主要视粘合剂品种而定：聚醚型粘合剂在4050熟化12小时以上聚酯型粘合剂在4050下熟化24小时以上蒸煮型粘合剂应在5060内熟化4896小时。,熟化控制,熟化条件还取决于以下因素：1、PET、BOPA、AL、CPP等薄膜因耐热性好、收缩温度高，熟化温度可提高；而LDPE、BOPP、EVA等熟化温度不可过高。2、上胶量高的产品熟化时间加大；3、以膜卷形式出厂的产品熟化时间可适当减少；4、膜厚、膜卷直径大时适当延长熟化时间；5、为降低残留溶剂量可适当延长熟化时间。,熟化控制,对熟化室的要求：1、熟化室的温度均匀一致2、膜卷放置时最好直立放置在托板上,熟化控制,任务三干法复合质量故障及解决办法,1.任务告知：,学会常见质量故障的识别；学会对其质量故障原因进行分析；能提出解决质量故障问题的对策。,拟实现的能力目标,2.任务引入：,常见的质量故障有哪些？如何有效鉴别这些质量故障？这些故障有什么原因引起的，如何解决？,问题思考：,3.任务的实施：,样张分析，并分组讨论故障解决办法；,4.归纳总结：,各种质量故障鉴别与分析质量故障操作方法,4.布置作业：,查阅文献资料：撰写任务总结报告,5.归纳总结：,干法复合常见质量故障,现象：两层膜之间未完全贴合。,一、气泡,原因分析：1、上胶量不足产生的气泡：未印刷的复合膜1.82.2g/m2，印刷的复合膜最好在2.8g/m2以上。堵版，夏季是堵版的高发季节。,一、气泡,原因分析：2、干燥不良产生的气泡：透明复合膜上表现为“雾蒙蒙”的，透明度差。首先取决于设备的干燥系统，其次考虑上胶量。,一、气泡,原因分析：3、较厚的薄膜从复合热辊处带进空气较厚的薄膜挺度，如压辊和刚辊之间的压强不够，容易带进空气，最简单的解决办法是增加涂布量。,一、气泡,原因分析：4、复合刚辊和压辊不平整产生气泡周期性地出现。,一、气泡,原因分析：5、溶剂含活性氢的含量较高，反应放出二氧化碳形成气泡；,一、气泡,原因分析：6、熟化室温度不够，未能消除气泡温度越高流动性越大，胶黏剂能“二次流平”。,一、气泡,现象：剥离时强度没有达到规定要求。,二、复合强度低,原因分析：1、固化剂失衡；部分固化剂与油墨、溶剂中的活泼氢发生反应,二、复合强度低,原因分析：2、表面张力不匹配使胶粘剂不能充分润湿被涂布表面BOPP、POPP、MOPP38达因PET42/48达因BOPA46/52达因PE38达因,二、复合强度低,原因分析：3、基材内助剂析出；开口剂（滑爽剂）,二、复合强度低,原因分析：4、复合热辊温度不够；热辊的作用是让干燥但尚未固化的胶熔化、流动，去润湿第二放卷的基材，如果温度不够则剥离强度下降，还伴随出现气泡、白点。第二放卷基材有预热辊的一定要开启。,二、复合强度低,原因分析：5、包装内容物侵蚀；农药类是侵蚀性最强的内容物；化妆品、食品尤其是腌制品中的有机酸会与铝箔袋中的铝层反应，引起剥离强度下降甚至脱层，建议内层PE改为CPP。,二、复合强度低,原因分析：6、涂布量不够；涂布量不够不但会产生气泡，也能使剥离强度下降。但涂布量太大会使油墨从印刷基材上脱落，转移。,二、复合强度低,原因分析：7、胶与油墨相容性不好；整体上看聚氨酯胶粘剂与氯化PP油墨、聚酰胺、聚氨酯油墨相容性是好的。但由于各厂油墨的配方有差异，各色油墨的连接料配比也有变化。,二、复合强度低,原因分析：8、水煮或蒸煮后剥离强度低选用适合的蒸煮胶是常识，最大的难题是BOPA/AL，BOPA/CPP结构，经水煮或蒸煮后有时强度会下降。常用的基材中BOPA会吸潮是众所周知的，如干燥状态下剥离强度5-6N/15mm左右，吸潮后最低降至2N左右，进口胶也不例外。,二、复合强度低,现象：复合两层膜，其中一层拱起形成隧道样的细微。,三、隧道,原因分析：1、膜的收缩率不一致,LDPE弹性模量特别小？AL是没有收缩率的材料？,增加LDPE厚度,采用初粘力高的胶水,三、隧道,2、胶初粘力低产生的隧道,3、收卷张力不当造成的隧道,原因分析：2、胶初粘力低产生的隧道更不理想的情况是张力控制部件简陋的小设备，没有张力检出器，只有磁粉制动器的电流表作控制张力的参考，用手指弹弹、摸摸“检出”张力，这样的生产条件“张力控制不当”是必然的，这时就要用初粘力高的黏合剂来补救，尽量不出隧道，膜卷曲就顾不上了。,三、隧道,原因分析：3、收卷张力不当造成的隧道收卷要求内外张力均匀过渡，卷芯略紧，至于卷松卷紧的程度就要实践经验了。收卷张力不当是指收卷太松或外紧内松，产生膜收缩，层间滑动，形成隧道。,三、隧道,四、残留溶剂超标,包括印刷溶剂残留和复合溶剂残留。,主要是设备干燥能力、涂布量和复合速度。,PET最容易释放，BOPA其次，BOPP最难。,学习情景二挤出复合工艺,任务一挤出复合材料准备,1.任务告知：,了解挤出复合的概念和特点；学会常见挤出材料的特性。,拟实现的能力目标,2.任务引入：,挤出复合跟干法复合有什么不同？挤出复合的优势在哪里？常见挤出材料的特性有哪些，跟加工性有什么关系？,问题思考：,3.任务的实施：,归纳挤出材料的特性与加工性能的关系,4.布置作业：,查阅文献资料：撰写任务总结报告,5.归纳总结：,挤出复合原理常见热粘接材料的特性AC剂及助剂,挤出复合,挤出复合的过程：挤出复合工艺是使用1台或多台挤出机和T型模头，把一种或多种热塑性塑料树脂（如PE、PP等）用挤出熔融塑化的方法通过T型模头流延到另一种基材的表面（如纸张、BOPP、无纺布等）上，并在热黏状态下压合，冷却定型成复合材料的过程。,即材料A(上AC剂)通过模头挤出树脂与材料B复合成材料C,挤出复合,挤出复合,复合的原理：PE是非极性材料，分子比较规整，分子极性很弱，在200左右的普通加工温度下，难以与其他材料黏结，在330以上的高温下，PE的熔体易在空气中氧化，产生极性，并具有足够的流动性、浸润性和铺展性。这是因为表面热氧化引入了大量的基团，如羰基、羟基、羧基等，还因脱氢形成不饱和双键。极性基团的引入增加了表面间的相互作用力以及与其他材料表面的作用力。分子链的断裂降低了表面分子量，降低黏度，促进了分子在基材表面的流动和扩散，达到了与其他基材复合的目的。,挤出复合,挤出复合的优点在复合中，树脂既是粘合剂又作为复合结构层，无需再使用其它粘合剂，因此生产成本较低，比干法复合降低13左右；并且无干式复合、湿法复合等复合方式的溶剂残留，安全环保；在复合中，可以任意的调节复合层的厚度；适应基材非常广泛，只要在表面适当的处理就可以进行复合；可以使用的原料非常广泛，几乎所有的热塑性塑料均可挤出；挤出温度高，复合后产品比其他复合产品柔软；生产周期短，无需像其他复合方式那样需要熟化过程。,挤出复合的缺点在开机升温、更换挤出树脂时，损耗较大。停机后开机，最少需要50kg的树脂用于清理模头或者冲料；生产过程中，生产控制、质量控制较困难；需要掌握复杂的参数；如需要掌握温度、压力等；挤出复合温度较高，容易出现树脂分解、氧化所造成的烟尘；挤出复合因为未加入任何溶剂，所以整体复合牢度比干式复合低，尤其是挤出复合速度较快时更容易出现这种情况。,挤出复合,工艺单的阅读,一、挤出复合前备料,主要有挤出复合薄膜、复合用基材、热粘接材料和增粘剂等。,常见的挤出复合薄膜有27层两层复合薄膜是在基材的一面挤出涂布热粘接材料，又称淋膜。其基材的复合面可预先进行印刷（反面凹印），挤出涂布后油墨层被夹在复合薄膜中间，不会脱落，印刷效果好，如玻璃纸PE的复合。,挤出结构,三层复合薄膜通常是在两层基材的中间涂布热粘接树脂，其特点是基材的选用灵活性大，可制得具有较好机械性能和阻隔性能的复合薄膜。另外，也可以在一基材的两面涂布热粘接材料制得，如PE铝箔/PE。其特点为结构对称，不发生卷曲，便于自动包装，但需要进行两次挤出复合加工。,挤出结构,多层挤出复合材料，其结构可按要求进行设计。能制得具有阻隔性好、机械强度高并能热封的复合材料，可用于多种产品的包装，如复合纸盒、复合软管等都是采用的多层挤出复合材料。但多层挤出复合材料，需经过多次复合，工艺复杂。,挤出结构,LDPE树脂（17CA）：具有熔融粘度低，流动性好，易粘附，价格低等特点。选用：1、模口温度:温度提高，可使PE膜充分氧化，增强亲和力，温度过高，表面过度氧化，不利于热封，同时会产生异味。在300-330。,热粘接材料,2、熔体指数:在一定温度（190）和压力（2.16kg）下,其熔体在10min内通过标准毛细管的质量值，以g/min表示。熔体指数越大，流动性越好，黏合力越大；熔体指数越大，分子量就越小，其耐热性、拉伸强度、刚性能差一些，但热封性能较好。熔体指数在5-8g/10min为宜，涂布在无纺布或纸上MI在12左右。,LDPE,MLLDPE（PT1450）：热封温度低（90），广泛应用于高速包装。较好的热黏性。常用于高速垂直自动包装机罐汤包装、酱料、调料等湿包装。优秀的抗污染性。常用于包装洗发水、沐浴露、油包等产品。因MLLDPE的分子量分布较窄，加工性能较差，一般是采用MLLDPE+LDPE共混，降低成本。,MLLDPE,案例61复膜原纸/1C7A/CPP树脂挤出温度310剥离强度（N/15mm）1C7A/CPP间：纵向：0.79、0.75、0.44AffinityPT1450（挤出涂覆级MLLPDE）与PP的热黏性很好，在BOPP与CPP复合时，中间挤出MLLDPE，不需要胶黏剂复合牢度就很好。AffinityPT1450因缩颈大，推荐使用低挤出负荷，288310的挤复温度可减少缩颈，提高热粘强度。,MLLDPE,PP,透明度高，BOPP与CPP复合时，复合牢度好，不用涂胶黏剂，是最佳包装材料，耐热性高，挤出温度为270-280。,VA的含量在10%20%左右，不适用于需经受较高温度的涂覆材料。改性EVA作为热封层材料常用作酸奶、果冻、布丁等塑料杯上的易撕揭盖膜。挤出温度一般控制在220230，脱辊性差，降低冷却水的温度（20）以下。,EVA（乙烯醋酸乙烯酯）,是由乙烯-甲基丙烯酸共聚物部分被金属离子（钠、锌、镁等）中和而制成的含有共价键及离子键的热塑性树脂。在82即可热封，高坚韧性和耐穿刺性能，极高的透明性，优良的耐化学性，树脂加工温度为270316。在铝箔或镀铝薄膜上，一般不需要底胶。,Surlyn（沙林）,色母料：是一种把超常量的颜料或染料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体，用于挤出树脂的共混改性。,芥酸酰胺：作聚乙烯、聚丙烯的抗接桔剂、润滑剂、脱模剂和抗静电剂。用0.05%0.2%芥酸酰胺可使聚丙烯膜之间的摩擦系数从0.55减少到0.11.,助剂,为提高涂覆强度，对表面光滑的铝箔、玻璃纸、聚酯、聚酰胺等基材要使用一些胶粘剂。,AC底胶,AC底胶,AC底胶,一般包装所必要的AC剂涂布量（干燥重量）钛系0.10.2g/亚胺系0.010.05g/异氰酸酯系(聚氨酯系)0.20.5g/,任务二挤出复合设备与控制,1.任务告知：,了解挤出设备的组成及每部分的作用；学会对挤出复合进行工艺控制。,拟实现的能力目标,2.任务引入：,挤出复合设备主要分哪几部分，每一部分的作用？挤出复合需要控制哪些要点？,问题思考：,3.任务的实施：,实训工厂现场操作,4.布置作业：,查阅文献资料：撰写任务总结报告,5.归纳总结：,挤出复合设备挤出复合工艺控制,挤出复合设备,挤出复合设备,挤出复合设备,挤出复合机由主要挤出系统、复合系统以及传动系统3大系统组成。,挤出系统，是用来完成熔融树脂的挤出，包括：料斗、料筒、承接管、T型模头；,复合系统，是用来将挤出的融片膜与基材复合在一起，并进行冷却，包括：冷却辊、硅胶辊、压合辊；,预处理系统，是用来对基材进行预先处理，以利于对基材的粘合，包括电晕处理装置、预热器、AC剂涂布干燥装置、静电消除装置。,传动装置，包括：收卷装置、放卷装置、张力控制器、纠偏控制器。,其他辅助装置，包括：修边装置、烟气收集装置。,料斗挤出复合用的料斗采用的是真空上料系统（封闭），避免人工装料产生的原材料、人力以及空间的浪费，并可以有效的防止杂质进行料筒内部。料斗的侧壁通常设计成适当的斜坡，用来防止树脂架桥或者挂料，以免中断生产。,挤出系统,料斗在料斗的底部安装电磁除铁器，用来防止机械零部件和树脂中的杂质进入料筒的内部。对于某些低熔点的树脂（如EVA、PE），由于料斗送料口直接与料筒相连，温度较高容易产生粘连后形成架桥，导致树脂输送中断，所以通常在料斗的下端配有冷却装置。,挤出系统,挤出系统,挤出系统,螺杆螺杆位于机筒内部，是挤出机最核心的部件，螺杆的形状直接决定了挤出机的产量和质量，挤出涂覆通常只有一根螺杆，但现在双螺杆已经普遍使用。现在介绍一下它的主要设计参数：,挤出系统,螺杆直径（D):螺杆的直径直接影响了挤出机的产量，挤出机的产量同螺杆的直径的平方成正比。直径为65mm的国产单螺杆挤出机，年加工最大达到450t。挤出复合用的挤出机螺杆其直径一般为45200mm，目前以直径为90mm和65mm的螺杆最为普遍，直径为200mm的螺杆主要用于3m以上的宽幅材料的涂覆。,挤出系统,长径比（L/D):螺杆的有效长度同螺杆直径的比值，长径比直接影响了塑料塑化效果，L/D比值越大，产量越高，挤出质量越好。适于挤出复合的螺杆长径比在20以上，通常为241281。,挤出系统,压缩比（）：是挤出机进料段螺槽体积（V进）同计量段螺槽体积（V计）之比。压缩比直接影响了塑料的机械性能。压缩比越大，产量愈小，而制品的质量愈好。PE挤出的压缩比通常在3.4-4之间。,挤出系统,螺杆的有效长度根据加工的温度以及功能分为3段：进料段：从进料口开始计算，接受从料斗来的固体塑料，将其初步压缩推进入压缩区，进料段前段有冷却装置，基本保持固体状态，后半段开始树脂开始熔融。树脂得到初步的塑化和挤压结实。进料段螺杆是等距等高的。,挤出系统,压缩段：把熔融的树脂进一步的塑化加热，并完成树脂所需的压缩比。根据树脂的类型，压缩段具有不同的类型，对于结晶型树脂，由固态变成液态的过程是突然的，即在很短的距离内发生的，所以螺杆是突变型螺杆，压缩段的螺杆体积是减小的，进一步进行树脂的压缩，并排出进料段夹带而来的空气。,挤出系统,计量段：计量段是均化压力、均化温度、均化流量下使物料稳定、均匀的被挤出口模，所以计量段的螺杆也是等距等高的。,挤出系统,挤出系统,挤出系统,承接管承接管又称机颈，连接着机筒和T型模头，包括滤网组和破碎板。其作用为：过滤熔体中未塑化的塑料以及杂质；使螺旋旋转转变为直流，并使熔体流动均匀；通过过滤网得到了进一步的压缩，提高了熔体的压力。,挤出系统,过滤网：通常形成一组，一般3个或者5个，网孔的大小也有大小，主要根据树脂的类型以及操作现场的洁净程度来选择，如40/60/80/20、20/100/20、80/100/120/80、80/100/120/180/80的设置等，较细的网目可使熔体流动均匀，塑化良好，但会使背压提高。,挤出系统,破碎板：厚度为1/4-1/3D的不锈钢板，板上的圆孔直径为3-5mm，开孔率50%，破碎板支撑着滤网组并使熔体进入口模时保持平流状态。,挤出系统,挤出系统,T型模头T型模头是挤出机的核心部件，T型模头的质量对挤出产品的质量有着决定性影响。,挤出系统,机头（T型）,1-调节孔2-口模面3-口模成型面4-内部调幅棒5-T型模头6-V型裁面,T型模头操作要领：1、每次开机前均要将调幅棒拉到最大位置，温度升到设定温度，挤出机开动时，用铜片对模唇进行清刮，加大挤出量直至出料平滑均匀为止。2、每次停机应将模唇底部用方木条或方铝、铜条封牢它，防止塑料在高温下模唇口上长时间与空气接触产生碳渍，难于清刮，影响品质质量。,机头（T型）,T型模头操作要领：3、阻流块和调幅棒的相对位置调节流延膜边部变薄。4、通过加工LDPE时模唇出膜口尺寸比基材宽2030mm，加工PP、EVA时由于缩幅较大，比基材宽3050mm。,机头（T型）,挤出系统安装在一个移动台上，使挤出机能上下、前后移动，以便于使用或维修，并不易损坏复合装置。,挤出系统,复合系统是用来将挤出的熔融片膜与基材复合在一起，并进行冷却。复合系统由冷钢辊、硅胶辊和压合辊组成。,复合系统,冷却辊它的作用是带走熔融片膜的热量，使复合薄膜冷却定型，并与硅胶辊配合完成对复合材料的加工。冷却辊的直径一般为450600mm，最大为1000mm。冷却辊的直径越大，复合材料与其接触冷却的时间越长，其冷却效果越好。冷却辊一般为水冷却，其内为夹套螺旋式冷却流道，以保证冷却均匀。冷却辊长度比复合机T型模头宽度稍长一些。,2、复合系统,冷却辊的表面有镜面和毛砂面两种。用镜面辊复合的薄膜透明度高，有光泽，但因降低了熔融塑料在辊上的流动性，容易产生纵向厚度波动，同时薄膜容易产生粘辊现象，影响其剥离性。其淋膜出来的产品称为亮光膜。用毛砂面辊复合的薄膜透明度和光泽稍差，由于熔融的树脂在辊上可以自由的流动，薄膜纵向厚度均匀，且不容易在薄膜内部产生气泡。其淋膜出来的产品称为亚光膜。,2、复合系统,亮光膜的设置仅仅是为了印刷显像效果和美观，但亚光膜在性能上要远强于亮光膜，比如厚度均一性、耐油性。,2、复合系统,硅胶辊硅胶辊的作用是与冷却辊一起，完成以熔融片膜和基材的加压。从挤出机挤出的熔融片膜的温度高达300以上，它要与硅胶辊接触，因此，要求硅胶辊的耐热性和耐磨性好，且不粘附薄膜，硅胶辊是将钢辊外面包裹2025mm厚的橡胶制成。包裹硅胶辊的橡胶一般是硅橡胶，其耐热性和耐磨性好、不易与聚乙烯黏附，易剥离，无毒，操作方便。,2、复合系统,硅胶辊的直径较小，约为冷却钢辊直径的12，一般为2OO300mm，其长度略大于模唇长度。硅胶辊的硬度一般为HV7585（对厚纸板而言，薄型纸通常采用HV60的硅胶辊），过低或过高都会对复合质量产生不利影响。为防止出现压力辊受热劣化、收缩、变形等现象，硅胶辊表面温度应保持在40以下，内开槽通冷却水。,2、复合系统,压合辊压合辊的作用是对硅胶辊加压和冷却。压辊表面镀铬，内部可通冷却水。压辊直径一般为250300mm，长度与硅胶辊相同。压合辊对硅胶辊施加压力是通过气缸来完成的。,2、复合系统,压力辊与冷却辊及机头模唇的相对位置,2、复合系统,优,好,差,挤出复合工艺控制,常见树脂的熔体温度：LDPE：320340LLDPE：310320PP：270280EVA：220240沙林：300320,挤出温度,温度的设定主要由所用的树脂决定，合理的温度设定对挤出复合极为重要。,温度太低，复合剥离强度差、塑化不良、外观暗淡；温度太高，则塑料易分解氧化发出臭味并降低热封性能、薄膜脆硬、挤出膜的缩幅增大。另外，T型模头较宽，两端易散发热量，因此，模头两端的温度设定可提高5。,挤出温度,冷却辊表面温度将冷却辊的表面温度提高至一定温度时，可以达到提高复合牢度及柔韧性的效果，但升温过高时将发生复合产品透明度降低、卷曲及粘膜等不良影响。因此，冷却辊表面温度的上升极限应控制在60左右。另外，冷却辊的升降温最好采用以冷热水循环装置进行的水温控制方式，控制水温以及水量的大小。,挤出温度,速度控制主要是螺杆转速、牵引速度与产品厚度和性能的匹配关系。螺杆转速高，牵引速度慢、薄膜厚度大；螺杆转速小，牵引速度快、薄膜厚度小。薄膜的厚度就是由螺杆的转速、牵引速度以及挤出的宽度决定的。机械速度=挤出量(树脂密度挤出宽度挤出厚度）,加工速度,牵引速度需要控制在一个合理的范围内，速度过快，容易使薄膜产生纵向取向，影响薄膜的热封性能。速度过快，使熔融的树脂没有得到充分的氧化，使复合牢度降低。速度过慢，使熔融树脂在空气中冷却时间过长，使复合牢度降低，薄膜透明度降低。挤出复合速度一般控制在150m/min以下。,加工速度,气隙是指从模唇到冷却辊和硅胶辊接触线间的距离，这段距离对于挤出复合十分重要。在气隙中，熔融的树脂需要经过一定的时间。时间长，使熔融树脂发生冷却，影响了复合牢度以及薄膜的透明度；但时间长也促使了熔融树脂与氧气发生了充分的接触，并提高了复合牢度。,气隙,气隙距离一般控制在50mm-100mm之间，机器出厂时就已经设定好，淋膜时一般不进行调节。根据其线速度和气隙可计算出气隙时间，最佳的气隙时间可能得到最强的黏合强度。计算公式如下：气隙时间=气隙线速度建议采用60110ms的气隙时间。,气隙,熔融树脂在口模下垂过程中会发生弹性回复，使得两边有一定的缩幅，不但使复合膜两边增厚，影响收卷及成品质量，还会使得挤出复合宽度控制困难。,缩幅控制,缩幅的产生导致必须要割除边上增厚的部分，导致大量的损耗。缩幅与树脂本身的特性有关，树脂熔指、密度越大，缩幅越大。缩幅除了与树脂本身的性能有关外，还与挤出温度及牵引速度有相当大的关系。,缩幅控制,树脂温度、牵引速度对缩幅的影响,缩幅控制,挤出复合的下一道工序就是材料的热封成型，要求材料要有好的热封性能，所以挤出复合加工过程中要特别注意对产品的热封性能进行控制。,挤出薄膜的热封性能控制,一般情况下，高熔融指数、低密度的树脂热封性能好。同时，加工过程中树脂的氧化度对热封性能影响比较大，在生产过程中，适当控制树脂的氧化度，避免树脂表面氧化过度，引起复合产品的热封性能下降。,挤出薄膜的热封性能控制,任务三挤出复合常见质量故障分析,1.任务告知：,了解挤出复合常见的质量问题；学会对其进行识别，并能进行问题分析。,拟实现的能力目标,2.任务引入：,挤出复合常见问题有哪些，有什么原因引起的？如何解决？,问题思考：,3.任务的实施：,分组进行样张分析,4.布置作业：,查阅文献资料：撰写任务总结报告,5.归纳总结：,常见质量故障,粘合不牢,粘接力一般取决于表面氧化度（树脂温度、气隙滞留时间）和黏度。,对于有底胶的粘接力主要取决于树脂表面氧化程度。,对与非底胶光滑薄膜的粘接力主要取决于两者的相容性。,1、树脂表面氧化不充分。,（增加气隙距离，降低收卷速度，臭氧发生器）,2、树脂与基材压着时温度过低。,（提高树脂温度，不使模口靠近冷却辊，通过烘箱对基材进行预热，减慢涂覆的线速度）,粘合不牢,3、AC剂对基材湿润性不强,（对基材的表面处理）,4、AC剂干燥不足,（提高干燥温度和通风量，降低收卷速度）,粘合不牢,5、基材不符合要求,（塑料表面张力，PE：38达因；BOPET：42或48；BOPA：46或52）,（印刷油墨适应性不好：无油墨处粘合力好，油墨部位黏结）,（塑料添加剂迁移到表面：选用添加剂含量低的材料）,（铝表面不被污染：如何检测？）,粘合不牢,乙醇：蒸馏水0：100%A级乙醇：蒸馏水10%：90%B级乙醇：蒸馏水20%：80%C级乙醇：蒸馏水30%：70%D级将未玷污折损的铝箔样品置于45度托板上，在两边和中间滴液，凡不呈珠状而摊平流下的即符合该级标准。,注意：铝箔清洁度差的一面总是在亮光面。,粘合不牢,1、膜唇温度不均匀，局部偏高。（温度升高5，流延速度明显加快，温度变化不超过2）2、塑膜口间隙不均匀。3、脏物附着于模口上的某些部位，局部改变了树脂的流动速率。4、阻流棒、阻流块、调幅棒三者位置未调整至最佳状态，边部厚度偏差较大。,厚度不均匀,1、树脂表面过度氧化1）降低树脂温度2）采用薄膜夹层加工法。在已挤复的300以上温度涂布面再涂布上160180的热封用PE。,热封性不良,2、挤出树脂的热封性有经时劣化现象经时劣化是指挤出树脂的热封性随时间逐渐降低的现象。挤出加工条件：氧化程度越高，经时劣化的倾向越大保存条件：保存的温度越高、湿度越大，经时劣化程度就越严重。,热封性不良,3、剥离剂的附着1）防粘喷粉撒布量过多2）硅油等剥离剂的附着,热封性不良,1、树脂的温度过低2、混进了其它树脂，或MI、密度不同的树脂3、树脂更换时清洗工作不充分4、挤出机混炼不够、塑化不良,表面鲨鱼皮状,1、挤出层表面呈鲨鱼皮状，表面粗糙。2、树脂温度偏高，爽滑剂在高温下失去作用。（表面摩擦系数过高，可在收卷前喷粉）（在挤出树脂中添加一定量的爽滑剂）,滑爽性不良（涂覆膜）,学习情景三无溶剂复合,任务一无溶剂复合工艺,1.任务告知：,了解无溶剂复合的特点；学会无溶剂复合胶黏剂的种类与特点；掌握无溶剂复合上胶系统；掌握无溶剂复合的上胶量控制和张力控制；学会判断常见的无溶剂复合质量故障,拟实现的能力目标,2.任务引入：,单组份胶黏剂和双组份胶黏剂有什么异同？无溶剂复合是怎么实现均匀上胶？怎么实现张力控制？常见的质量故障有哪些？是什么原因引起的？,问题思考：,3.任务的实施：,分组，现场操作,4.布置作业：,查阅文献资料：撰写任务总结报告,5.归纳总结：,无溶剂复合胶黏剂无溶剂复合设备无溶剂控制无溶剂常见质量故障,是采用无溶剂类胶粘剂，使膜状基材（塑料薄膜或其它膜状材料）相互帖合，然后经熟化（胶粘剂的化学反应）使各层基材牢固地结合在一起，从而取得多层复合薄膜的一种加工方法。,无溶剂复合,无溶剂复合,无溶剂复合的特点：1、不用有机溶剂，成本下降；2、没有有机溶剂挥发对环境的污染；3、不需干燥设备，降低了能耗；4、复合制品没有残留溶剂损害问题，并消除了溶剂对印刷油墨的侵袭；,无溶剂复合,5、无溶剂胶粘剂的涂布量要少于溶剂型胶粘剂的涂布量,节约了成本具有很好的经济性；6、消除了复合基材易受溶剂和高温干燥被损坏的影响，复合膜结构尺寸稳定性良好；7、设备较简单，占地面积小，节约了投资,无溶剂复合,一、无溶剂复合前备料,1、胶黏剂无溶剂胶粘剂与含溶剂胶粘剂相比，在分子量的大小上有很大差异。溶剂聚氨酯胶粘剂的分子量一般在几万到几十万。当没有溶剂时粘度也很大，甚至为胶状体，无法直接涂布。所以借助于溶剂溶解稀释到可涂布的粘度。,无溶剂聚氨酯胶粘剂的结构特点是：分子间吸引力大(可形成氢键)，在常温下粘度很高，当温度升高，氢键断裂，粘度下降。因此加温使粘度降到可涂布的粘度。,胶黏剂,无溶剂黏合剂特点：1、不使用溶剂2、上胶量少无溶剂黏合剂上胶量相对较少，一般在1.22.0g/m2，对于特殊的材料，上胶量在3g/m2左右。,胶黏剂,无溶剂黏合剂特点：3、成本低综合以上两方面所述，无溶剂黏合剂的使用总成本（单位复合材料消耗）比溶剂型黏合剂低。,胶黏剂,无溶剂复合用胶粘剂有单组份胶粘剂与双组份胶粘剂二大类。单组份胶粘剂主要用于含纸层的复合制品的复合，无溶剂复合机采用增湿装置之后，亦用于塑料薄膜之复合;双组份胶合剂，可用于各种基材的复合;,胶黏剂,1、单组份无溶剂胶粘剂：它们的分子结构上是端基为异氰酸酯，结构示意如下:OCN-R-NH-C-O-,O,胶黏剂,单组份无溶剂胶粘剂在复合时，依靠涂复膜附着的水份和空气中的水份，活泼的异氰酸酯基团发生化学反应而固化，产生良好的粘合效果：R-N=C=O+H2OR-NH2+CO2R-NH2+R-N=C=OR-NH-C-NH-R,O,胶黏剂,单组份无溶剂胶粘剂的主要优点是使用方便和适用期长。缺点：（1）特点是分子量大，粘度高，需要较高的操作温度（90）。（2）使用时需要加湿设备。,胶黏剂,(3)固化速度慢,熟化时间长;(4)固化时产生二氧化碳,处置不当可能产生气泡;(5)水份不足时固化不充分,粘合强度不够。,胶黏剂,2、双组份聚氨酯类无溶剂胶粘剂由主剂(端基为羟基)和固化剂(端基为异氰酸基)二种组份，使用时将两组份按一定比例混合后涂布、复合，经熟化二组份产生化学反应而交联，呈现出良好的粘合效果。,胶黏剂,双组份无溶剂胶粘剂中，有冷涂布型胶与热涂布型胶二种。冷涂胶粘剂分子量较低常温下（一般40左右）粘度较小，可在较低温度下施工，但初粘