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            塑料薄膜復合工藝流程分析

            發布時間:2018-04-24 點擊次數:89

            塑料薄膜復合工藝流程分析

            塑料薄膜復合工藝是制造復合材料的重要手段。通過復合工藝,可以將具有不同功能的兩種或兩種以上的塑料薄膜,加工成為同一體的新型復合膜,達到揚長避短、優熱互補的目的。
            目前主要使用的塑料薄膜復合工藝是即涂膠復合工藝,是涂膠后經干燥,讓液態膠層變成固態膠膜再復合的工藝。相對于擠出復合工藝的固態高分子材料,經高溫高壓作用力后變成粘流態均勻淋在印刷薄膜的“濕法復合法”來講,常被業內人士稱為“干法復合工藝”。實際上,就整個復合藝的研究來講,即除膠復合工藝也應被稱業“即除膠濕式復合工藝”才對。這樣才能符合它使用的膠粘劑是液態,添加的稀釋分散劑是液態,涂布到基膜上的膠層是液態的本相,才能反映它在“濕”狀態下的工藝流程。真正的干法復合工藝,應是使用的各種原材料、包括膠粘劑在內都是固態的,就是近年來開發應用和推廣的熱熔膠預涂膜干式復合工藝。除復合的工作瞬間要發生態變,完成復合外,其它的工作過程中,都不應有任何“濕”概念的物質出現。
            (一)即涂膠濕式復合工藝流程圖
            (二)基膜準備
            首先要根據客戶包裝的商品是保鮮、冷凍或要經高溫蒸煮、以及運輸方式、保質期的長短、成本的要求等,設計出一種既能全面滿足客戶要求、又易加工、成本低的組合復合結構物來。例如,有的要用OPP/PE,有的要用OPA/CPP,有的要用OPP/AL/PE,有的要用PETP/AL/CPP,要求更高的要用PETP/AL/OPA/CPP或用目前國際上新開拓的VMCPP材料。VMCPP含有一層薄的鍍鋁層,同BOPP、CPP相比,VMCPP的透氣率低10倍。
            其次,一旦確定了采用哪一種基材后,還要根據客戶要求袋子的大小尺寸來選擇基材的寬度或版面的排列方向,以期最大限度地利用現有設備的機能、效率和減少基材邊角料損耗,降低成本、提高效益。
            第三,所要進行復合的基膜,其表面必須是清潔、干燥、平整、無灰塵、無油污,對非極性的、表面致密光滑的聚烯烴材料來說,還要事先進行處理,使其表面狀態發生變化,表面張力提高到40mN/m,最少也要在38mN/m以上,這樣,印刷和膠粘才能達到一定的牢度。
            像聚乙烯、聚丙烯這樣的非極性材料,表面致密光潔,表面能很低,是十分惰性的,如果不進行表面處理,膠粘劑對它很難浸潤,與聚四氟乙烯(塑料王)一樣,是難粘材料。為了改變這種情況,可以用各種方法對其進行處理,其中最有效可行的是電暈處理。
            電暈處理后,薄膜的表面張力就可以從原來的3.0mN/m左右提高到38mN/m以上,高的可達40mN/m,對印刷和粘接大有好處。
            為什么電暈處理能對薄膜表面產生作用呢?
            (1)高頻高壓電源發生器在高壓電場下,電子流對塑料薄膜表面會進行強有力的沖擊,而且隨著電壓和電流的升高而增強,使表面起毛,變得粗糙,增加表面積。當膠粘劑與其表面接觸時,可產生良好的浸潤效果,膠粘劑會和塑料薄膜被拉毛了的凹溝形成極為復雜的滲透結合,盤根錯節,增加粘接牢度。這是一個物理作用。
            (2)在高壓電場下,空氣中的氧氣變成臭氧,臭氧又會分解成氧氣和新生態的氧原子:
            3O2→2O3
            O3→O2+[O]
            而新生態的氧原子是十分強烈的氧化劑,對聚乙烯或聚丙烯分子中的a-碳進行氧化,使其變為羰基或羥基:
            有了這種結構后,分子極性增大,表面張力提高,對具有很大極性的膠粘劑產生很大的親和力、吸引力,增加粘接牢度。另外,由于產生羰基,又使分子鏈中產生新的a-碳,出現了新的活潑氫正好能與聚氨酯膠粘劑中的活潑性基材異氰酸根(-NCO)進行化學反應,使被粘材料和膠粘劑之間生成化學鍵,更增加了它的粘接牢度。從紅外光譜檢測可以發現,經過電暈處理后的聚烯烴表面,在譜線上有羰基或羥基吸收峰存在,證明上述這種化學作用是存在的。
            (三)復合用膠粘劑的性能
            即涂膠濕式復合工藝能將紙/塑、塑/塑、塑/紙/塑、塑/鋁/塑等不同材質的幅狀材料復合為一體的復合材料,主要是運用膠粘劑對這些參合材料與復合的各種材料同時具有的粘接性能。目前主要是單組分橡膠型膠粘劑和雙組分聚氨酯膠粘劑兩種。
            單組分橡膠型膠粘劑對這些參與復合的各種材料同時具有的粘接性能。目前主要是單組分橡膠粘劑和雙組分聚氨酯膠粘劑兩種。
            單組分橡膠型膠粘劑目前仍是以SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段材料)彈性體,再加上萜烯樹脂、聚合松香等增粘劑和抗氧化、防老劑等助劑,用有機溶劑溶解合成配制的,對多種材料具有粘接力??稍贐OPP/PE、PET/PE、BOPP/PET、BOPP/CPP、BOPP/紙、塑料/金屬片材等結構上廣泛使用。對被粘物表面狀態要求不高,許多非極性材料、表面張力小也能粘得牢。同時因是單組分,不會交聯固化,不必加配固體劑,所以使用簡單,清洗方便。配好的膠粘劑存放不易變壞,只要密閉不漏氣,存放較長時間也不會變質。同時價格偏低,生產成本較小,易被進行彩印塑料軟包裝加工生產的廠家接受。
            但單組分膠粘劑因是由彈性體材料做為主體材料,又需增粘劑等助劑參與改變彈性體材料的流動性和初粘能力,而這些性能的改變和固體材料合成為液態的膠粘劑,均需借助有機溶劑的溶解作用才能得以實現。所使用的有機溶劑多是芳香族的苯類或酯、醇類物質。由于這些物質的存在,不僅使膠粘劑有異味,有的還的毒性,同時還使膠粘劑不能完全干燥固化,似干非干,實質是一種亞敏膠。因而粘接力不高,容易發生起泡等質量問題。
            做耐高溫蒸煮的塑料軟包裝袋,需用雙組分聚氨酯膠粘劑。這種膠粘劑由主劑和固化劑兩個組分構成。主劑和固化劑兩個組分構成。主劑和固化劑分開包裝貯存,使用時按一定的比例混合,再用溶劑稀釋到一定濃度后涂膠使用。
            雙組分聚氨酯膠粘劑的主劑是由含許多活潑氫,例如羥基、氨基等物質組成,而固化劑則是由許多異氰酸酯的化合物組成。當固化劑中的異氰酸酯與主劑分裂子中的活潑氫接觸時,便會自動進行加成反應,生成氫基甲酸酯的結構,使主劑與固化劑相互結合,分子量成倍地增加,甚至生成帶支鏈結構的方體構像的交聯產物,具有耐高低溫、抗介質侵蝕、粘接力高等特點。
            聚氨酯分子中含有大量極性基因,偶極巨大,對被粘材料有很大的親和力,所以能同時對多種材料起到粘接作用。
            聚氨酯分子中含有大量極性基因,偶極巨大,對被粘材料有很大的親和力,所以能同時對多種材料起到粘接作用。
            聚氨酸膠粘劑經過充分交聯固化后,具有很高的內聚力,膠膜堅韌柔軟,又具有很好的耐熱性和抗介質侵蝕的性能,用它制成的復合材料可以包裝各種性能的食品,如含有酸的、辣的、咸的、甜的、含油的都可使用。
            正因為有這么多優異性能,聚氨酯在世界上使用的歷史已有60年之久,用于食品包裝的復合材料上的時間也將近50年,我國是1984年才開始生產食品復合包裝用的聚氨酯膠粘劑。
            食品復合包裝材料中應用的聚氨酯膠粘劑,有芳香族和脂肪族兩大類。
            (四)即涂膠的合成
            目前國內有兩種覆膜生產工藝。一種是即涂膠濕式復合工藝,一種是熱熔膠預涂膜干式復合工藝。
            即涂膠濕式復合工藝所使用的膠是橡膠溶劑型、橡膠-樹脂溶劑型、丙烯酸脂類溶劑型、合成樹脂乳液聚合型膠粘劑,和預涂膜干式復合工藝所使用的共聚樹脂熔融型膠粘劑,雖都是以熔體、溶液或膠態分散體狀態進行涂膠施工并固化的合成膠粘劑,但由于組份構成不同,生產工藝不同,進行覆膜生產時,各種工藝對膠粘劑的使用方法、生產條件也相應不同。與此加工過程中合成膠粘劑的流變性質。以及它們隨溫度、壓力的變化,其效果也必然不相同。
            合成膠粘劑是一類新型的精細化工產品,它是由高分子化學、表面化學、材料力學等學科相互滲透、彼此綜合而形成的一門新興學科。
            合成膠粘劑是以合成聚合物或預聚物、單體為主體材料制成的??茖W技術的發展,已可以用分子量測定、分子量公布、微觀結構的分析等方法,按作用要求進行分子設計,用不同工藝通過控制混合過程改變其結構,不改變聚合物的化學性能,生產出熱固性、熱塑性橡膠型、熱熔型等不同用途、不同性能、不同效果的合成膠粘劑(以下簡稱膠)。
            覆膜使用的膠是烯料(溶劑)型膠。大都是橡膠-樹脂型。主要成分是橡膠改性提純的SBS和增粘樹脂類如萜烯樹脂、松香及抗氧化的防老劑等。這些不同種類物質要想摻和成膠,需先經過烯料的軟化溶解,再經過高溫條件下較長時間的反應,才能合成液狀膠,運用到覆膜上來。其過程有投料的先后和掌握投料時的火候及分量這些工藝參數。
            覆膜用膠是由兩種或兩種以上的樹脂組成并含有填充劑的復合物。膠的合成只有填充劑在相間最佳分布情況下才能得到保證。最佳分布的定向分布,建立起一種微觀多相程度,才能獲得最大補強效果。既能為應力松馳保證最有利的條件,又能有效地阻礙破壞性裂縫的增長,導致強度性能和耐疲性能的提高。





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