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无溶剂复合产品的摩擦因数

时间:2016-07-10   来源:未知   点击次数:

  无溶剂复合产品对摩擦因数的影响

  1、热封层薄膜的厚度对摩擦因数的影响

  无溶剂复合热封层的表面摩擦因数上升是因为热封层中爽滑剂在较高温度下,部分向热封层薄膜的复合胶层面发生“内迁”,与无溶剂胶黏剂中的异氰酸酯基反应。

  PE热封膜常采用3层共挤结构(A/B/C),A层为靠近复合面,B层为中间层,C层为靠近包装对象。通常只在C层添加爽滑剂,爽滑剂内迁需要经过A层和B层,因此在内迁过程中,爽滑剂到达胶水层的阻力越大,迁移到胶水层的爽滑剂越少,与胶水反应的爽滑剂就越少,摩擦因数的增加量就越少。

  采用C 层厚度相同但总厚度分别为46,37μm的PE 3层共挤热封膜,见图1,PE热封膜在复合前与复合后动/静摩擦因数都呈上升趋势,在复合前后,厚度为46μm的动/静摩擦因数分别上升了41.9%和34.4%,厚度为37μm的动/静摩擦因数分别上升了55.6%和53.6%,因此增加A层或B层厚度可以减缓摩擦因数的上升率。在实际生产中发现,膜厚小于30μm,摩擦因数的变化太大,不适合生产要求,建议膜厚在35μm 以上。

  2、不同结构的热封层对摩擦因数的影响

  不同生产厂家的热封膜对摩擦因数的影响相差很大,除了与热封膜厚度有关外,还与热封层的结构有关。

  采用厚度为46μm的2种不同结构的PE热封膜,A热封膜3层结构(外层/中间层/热封层)的配方分别为:线型低密度聚乙烯(LLDPE,50%)+低密度聚乙烯(LDPE,50%)/线型低密度聚乙烯(LLDPE,100%)/线型低密度聚乙烯(LLDPE,35%)+ 低密度聚乙烯(LDPE,30%)+茂金属聚乙烯(MPE,30%)+爽滑母料(5%),各层厚度分别为15,15,16μm。

  B 热封膜3 层结构的配方为LLDPE(50%)+ LDPE(50%)/ LLDPE(70%)+回收料(含MDPE,30%)/LLDPE(35%)+LDPE(30%)+MPE(30%)+爽滑母料(5%),各层厚度分别为15,15,16μm。

  从图2可知,含中密度聚乙烯(MDPE)回收料的摩擦因数比没有添加回收料的低,这主要与回收料中MDPE的相对结晶度较高有关,一部分内层爽滑剂的内迁被阻止,同时也可能与MDPE 回收料中本身含有一定量爽滑剂有关。

  由此,在生产PE薄膜进行配方设计时,在外层或中间层材料加入一定比例MDPE,可以在一定程度上阻止爽滑剂的内迁,从而减少摩擦因数的急剧上升。

  3、熟化工艺对摩擦因数的影响

  熟化工艺控制包括熟化温度和熟化时间,温度会影响爽滑剂的迁移速度和PE薄膜对爽滑剂的相容性,及胶黏剂与爽滑剂的反应速度。从图3可以看出,30℃时PE薄膜的摩擦因数比23 ℃时的有所增加,这是因为温度上升会提高PE薄膜对爽滑剂的相容性,促使爽滑剂向PE 膜“内迁”,爽滑剂迁移率增加,并且会加剧与异氰酸酯基的反应。

  此外,也可能与一些低熔点的爽滑剂,在温度提高时出现粘连而失去爽滑的作用有关。在熟化过程中,摩擦因数在熟化24h后达到最高值,随着熟化完全,摩擦因数逐步下降,这可能与完全熟化后放置室温时爽滑剂的外迁有关,因为胺类爽滑剂的迁移规律是高温情况下内迁,而在低温情况下外迁。

  改善摩擦因数的措施

  1、热封膜爽滑剂配方改进

  经过无溶剂复合后,摩擦因数升高的根本原因是PE爽滑剂中的油酸酰胺或芥酸酰胺与无溶剂胶黏剂中的NCO反应,因此采用酯类等爽滑剂替代油酸酰胺或芥酸酰胺,可以从根本上解决摩擦因数的上升。

  此外,在研制爽滑剂配方的设计中,考虑爽滑剂与PE树脂的相容性、卫生性、耐温性、加工适性及摩擦因数的时效性等,也是解决无溶剂复合摩擦因数上升的关键技术。

  2、热封膜的工艺配方改进

  根据图2 分析,采用阻隔性好的PE可以阻止一部分爽滑剂的内迁。目前的做法是在靠近胶黏剂层(即外层)共挤一层HDPE,HDPE结晶度高,拉伸强度大,但其拉伸率和透明性没有LDPE,LLDPE等树脂的好,在应用方面受到一定限制。

  3、无溶剂复合工艺控制

  有研究表明,每平方米增加1g上胶量,摩擦因数大约上升0.025,主要是由于胶黏剂中的异氰酸酯基吸收爽滑剂和生产中磨损或消耗掉一部分爽滑剂所致,因此在满足表观要求和剥离强度的前提下,上胶量应尽可能地少。

  生产过程中温度的上升会引起摩擦因数的急剧上升,这与爽滑剂在高温情况下内迁有关,所以在生产过程中的复合辊温度、熟化温度和摩擦因数测定温度等都要控制适当。

  由于无溶剂复合的初粘力比较低,在收卷过程中设置的锥度比较小,使无溶剂复合膜尽量收紧,但此时热封膜与印刷膜之间的距离变小,压力变大,PE膜的爽滑剂会“外迁”转移到印刷膜上,从而导致PE 膜的摩擦因数上升,因此在设置锥度时,在防止隧道现象产生的前提下,收卷张力不要太大。

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