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[誤區]無溶劑復合后PE薄膜摩擦系數為什么會增大?

發布時間:2020-01-13 13:58:27 文章來源:zgnpayia 點擊次數:2803次

  無溶劑復合中有這樣一個現象:聚乙烯薄膜經無溶劑復合熟化后,摩擦系數出現異常增大,自動包裝帶不動或包裝袋開口性不良,不能正常使用;檢查基膜的摩擦系數時又很爽滑,同時無溶劑復合邊緣未涂膠的聚乙烯也很爽滑,很顯然經無溶劑復合熟化后,薄乙烯薄膜的摩擦系數增大了,這與無溶劑膠水直接相關。

  一般分析認為:無溶劑膠水中的聚醚成份會吸收薄膜中的爽滑劑,使得已析出到聚乙烯薄膜熱封面的爽滑劑成份大量向內遷移,造成熟化后摩擦系數異常增大。

  加工第 一步:吹膜

  吹制三層共擠薄膜時,一般在只在薄膜的熱封層使用高爽滑性的料子或添加一定量的開口爽滑母料,而在電暈層一般使用不含或爽滑劑含量很低的粒子,中間層根據薄膜的厚薄使用不含或中等爽滑劑含量的粒子,可見吹制出的三層共擠薄膜其中爽滑劑含量存在明顯的梯度,由于爽滑劑在樹脂中的溶解度有限,多余的爽滑劑會逐漸遷移到時薄膜熱封層的表面,而使薄膜的表面摩擦系數進一步降低。

  三層共擠薄膜中熱封層內的爽滑劑成份除了向熱封層表面遷移外,還有一部分會向共擠薄膜中爽滑劑濃度較低的芯層和電暈層遷移,形成以溶解度為基礎的濃度平衡。

  加工第二步:無溶劑復合加工

  無溶劑復合是在電暈層一側加了一層具有能吸收爽滑劑成分的膠水,并在一定溫度如40度下放置24小時,在這樣一個過程中,已析出到熱封層表面的爽滑劑還會(沿箭頭方向)往薄膜內遷移,有的被膠水層吸收,到一定程度后薄膜表面的爽滑度降低,摩擦系數增加很大。

  圖8-9 吹膜圖示            圖8-9 復合后爽滑劑遷移圖示

  聚乙烯薄膜經無溶劑復合后,其薄膜表面爽滑劑向膜內遷移,其遷移速率受多方面的影響。

  無溶劑膠黏劑中的聚醚成份會吸收一部分爽滑劑,使得薄膜與膠水相貼合界面的爽滑劑濃度降低,使薄膜中的爽滑劑分布形成高濃度梯度,而高濃度部分的爽滑劑會向低濃度部分遷移,直到建立新的濃度平衡。很顯然膠水層將薄膜內的爽滑劑成分吸附量越多,對PE復合膜摩擦系數的影響就會越大,這與膠水成分及涂膠量密切相關。

  溫度對薄膜內爽滑劑的濃度平衡有明顯影響,隨著溫度升高膠黏劑對爽滑劑的吸收量會增加,薄膜內爽滑劑的溶解度也相應增加,出現了更高的濃度梯度,爽滑劑將加快內遷移速率,直到建立新的濃度平衡點。在這一過程中,薄膜表面的爽滑劑量會減少,多層爽滑劑層變成單層爽滑劑層,甚至單層爽滑劑層也不完全,此時就會出現薄膜摩擦系數異常增大的現象。

  另外,在一溫度條件下新的平衡點的建立需要足夠的時間,如果這個平衡點建立時間大于熟化時間,則復合膜出熟化室后,由于通常熟化溫度高于室溫,終止了爽滑劑內遷移過程,這是有時從熟化時間上來控制摩擦系數的原因。當然,熟化過程的平衡點也是動態的過程,隨著無溶劑膠黏反應的進行,分子量不斷增大,對爽滑劑的吸收能力也在下降,但其中聚醚成份的分子鏈段并沒有改變,吸收爽滑劑性能仍然存在。

  復合膜完成規定的熟化時間后,在較高的溫度條件下膠層及薄膜自身對爽滑劑的飽和溶解度較高,在復合膜的熟化過程中有大量的爽滑劑會遷移到膠層的界面被膠層吸收,一旦溫度降低后,膠層及內層薄膜對爽滑劑的溶解度隨之降低,室溫越低其溶解度也相應越低,這樣超出膠層及薄膜溶解度部分的爽滑劑將析出到薄膜與膠層的界面上,一旦形成了弱界面層,則會引起剝離強度的衰減下降,這也是無溶劑復合膜剝離強度可能出現大幅衰減的原因之一,而且薄膜中所添加的爽滑劑含量越高,引起這種剝離強度衰減的可能性也相應增加,這就是過量添加爽滑劑解決PE無溶劑復合膜摩擦系數問題的質量風險所在。有時我們剝開復合膜,表現為界面分離現象,某一側界面上(可以是膠層與內層膜的復合界面,也可能是膠層與次內層薄膜的復合界面)明顯有一層用手可擦去的白色物質,這一層物質就是爽滑劑成分。無溶劑膠黏劑中的聚醚成分較多,雖然對PE無溶劑復合膜的摩擦系數影響較大,但能容納的爽滑劑析出量也較大,復合膜的剝離強度也可能較高。可見,在特定的生產工藝條件下,復合膜的摩擦系數與剝離強度需要找到一個兼顧點,薄膜中爽滑劑的含量多少為宜,要經過實際測試論證。但,多數軟包廠沒有吹膜工序,是外購PE薄膜,這就增加了PE無溶劑復合膜的不可控因素。

  復合膜完成規定的熟化時間,在室溫存放時,隨著溫度的降低,內層聚乙烯薄膜中的爽滑劑除了遷移到膠層與薄膜的界面上,還會有一部分從薄膜內部再次向外遷移薄膜的熱封層表面,這也是冬天無溶劑復合膜在剛熟化完成時摩擦系數可能偏高,但放置數天后感覺摩擦系數又變小了,薄膜內爽滑劑二次外遷的結果,耗時可能會較長。但在夏天,由于復合膜熟化溫度與室溫較接近,有的本身就是常溫固化,這樣熟化完成后,薄膜內爽滑劑再次外遷的可能性較小;甚至低溫熟化好的無溶劑復合膜,隨著貯存溫度的升高,薄膜表面的爽滑劑會再次向復合膜內遷移,摩擦系數反而會再次升高。

  無溶劑復合膜的摩擦系數問題更容易出現在較薄的PE薄膜(例如低于45μ的厚度)復合中,一是薄膜較薄,爽滑劑更易向內層遷移;二是,相同配方的薄膜,由于薄膜較薄,則薄膜內含的爽滑劑總量會較少,所以在吹制較薄的PE薄膜時需要在熱封層中多添加一部分開口爽滑劑。

  三層共擠聚乙烯薄膜,一般都是LDPE、LLDPE、MLLDPE幾種樹脂的共混改性配方,但其結晶度不一樣,LLDPE的結晶度(50%-55%)高于LDPE的結晶度(40%-50%),爽滑劑只在薄膜中的非結晶區發生遷移,而CPP的結晶度(80%-90%)遠高于聚乙烯薄膜,這也是CPP無溶劑復合膜基本不存在摩擦系數增大現象的原因。

  PE無溶劑復合膜的摩擦系數影響因素及一般對策如下:

  序號

  影響因素

  一般對策

  可能存在的問題

  1、膠黏劑型號中所含聚醚成份會吸收薄膜中的爽滑劑成分,聚醚成分比例越多,對摩擦系數的影響也越大

  選用聚醚成分相對較少的膠黏劑型號

  選擇范圍有限,也可能不適應多種材料的復合要求

  2、上膠量越大,對摩擦系數的影響也越明顯

  在滿足產品外觀的情況下,盡量減少上膠量

  但滿版印刷膜復合時,上膠量多在1.6-1.8

  3、熟化溫度越高,對摩擦系數的影響越明顯

  盡量低溫熟化,如30-36℃室溫熟化

  交聯程度會下降,影響膠層的耐性,如水煮包裝類;貯存溫度升高,摩擦系數還會再次上升

  4、熟化時間越長,摩擦系數增加越多

  縮短熟化時間,但一般都要24小時才能滿足制袋后加工要求

  卷中間部分可能會出現固化反應不充分的情形,如PA/PE結構

  5、薄膜的爽滑劑含量的多少

  在熱封層中多添加一部分開口爽滑母料

  過量添加可能引起剝離強度下降或衰減,需要進行多方測試

  控制PE無溶劑復合膜的摩擦系數,主要是針對爽滑劑成分的向薄膜內遷移程度,使其不破壞熱封層表面的爽滑劑層,上述對策也只是在一定范圍內控制PE無溶劑復合膜的摩擦系數,方法多有利弊。


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