软包装干式复合工艺概述.docx
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软包装干式复合工艺概述
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干式复合工艺概述
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。
、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，如纸，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。
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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的溶剂蒸发后成固态“干”的状态，
再与另一层薄膜（第二基材）经热压贴合成复合薄膜的工艺。
二、干式复合特点
1、对基材的实用性广。
可用于各种塑料薄膜、铝箔、镀铝薄膜以及纸张的复合。
2、复合PE材料时，无氧化臭味，热合性更好。
3、比挤出复合剥离强度高、薄膜品整、刚性好。
4、适用于多品种、少数量的产品复合，基材与黏合剂更换方便。
5、生产效率高。
复合最高速度可达250m/min左右，一般为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，并有良好的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适当，就可顺利生产。
三、干式复合缺点
1、有残留溶剂在制品中，有引起火灾和爆炸等的危险。
2、黏合剂与涂布性能难掌握。
3、对基材的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、目前仍以溶剂型聚氨酯黏合剂为主，或多或少有一定的毒性。
四、干式复合工艺流程
第一基材放卷t涂布t烘干
T复合T收卷T熟化
第二基材放卷
工艺及设备示意图
1橡胶压鶴：
—干燥通道；7—第一基材・—加熱钢牺;
A權胶压思・2冷却11-St合薄膜
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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
15〜170
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
1、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。
2、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。
3、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0.5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。
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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卜冷却到熔融温度（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:
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
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N/M。
是作用在单位长度上的力。
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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。
图A0<90°图B0>90°
液体对固体的润湿程度，通常用液一固二相的接触界面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
0>90°
固体不为液体所润湿
0=180°
固体表面完全不润湿
此现象般不存在
0<90°
固体为液体所润湿
0=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）
溶齐U
表面张力
溶齐U
表面张力]
溶齐U
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
Epon828
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Mw1,088
21.5
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聚环氧乙烷二醇，Mw6000
42.9
聚二甲基矽氧烷Mw1,200
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
液面升
一
高
—
i现象
图B
液面降低现象
—
U
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
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