- 2019年7月10日-12日,上海攬境展覽主辦的2019年藍(lán)鯨國(guó)際標(biāo)簽展、包裝展...[詳情]
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擠出復(fù)合工藝與裝備發(fā)展的探討
2007-03-08 00:00 來(lái)源:中國(guó)包裝報(bào) 作者:許錦才 責(zé)編:中華印刷包裝網(wǎng)
綠色包裝已提到我們?nèi)粘I钪衼?lái)了,我國(guó)也在2006 年制訂了《綠色食品包裝通用準(zhǔn)則》,對(duì)食品包裝使用紙類(lèi)包裝、金屬類(lèi)包裝、塑料制品、外包裝等提出了具體規(guī)定。我們軟包裝使用的紙類(lèi)印刷油墨必須使用水溶性油墨,不允許用油溶劑性油墨;塑料制品不允許使用發(fā)泡聚苯乙烯、聚氨酯;印刷的油墨和粘合劑應(yīng)無(wú)毒,且不應(yīng)接觸食品。軟包裝通常的復(fù)合結(jié)構(gòu)是:基材/熱封底材或基材/1 種~3 種基材/底材。要完成這樣的復(fù)合,目前已有干式復(fù)合、無(wú)溶劑復(fù)合、擠出復(fù)合以及濕式復(fù)合。在這4 種復(fù)合工藝中,擠出復(fù)合:(1)適應(yīng)的基材最廣泛,軟包裝用的基材:紙類(lèi)、塑料、膜類(lèi)(BOPP,BOPET,BOPA,PT,BOPS,CPP,CPE 等)、鋁箔)AL,VM-PET)都可使用;(2)擠出的樹(shù)脂無(wú)毒、無(wú)污染;(3)使用的粘合底涂促進(jìn)AC 劑,可使用聚乙烯亞胺類(lèi)具有底涂AC 劑其成本低廉。擠出復(fù)合具有上述優(yōu)點(diǎn),在今天提倡的綠色包裝更應(yīng)得到充分的發(fā)展,但是擠出復(fù)合機(jī),由于其設(shè)備制造復(fù)雜,成本高,(機(jī)器不好,無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量)工藝操作難掌握,通常造成:(1)復(fù)合產(chǎn)品厚度不均勻;(2)剝離強(qiáng)度不高;(3)透明膜有“晶點(diǎn)”。很多廠家都放棄擠出復(fù)合而選擇干式復(fù)合,尤其是小廠。
輝隆塑機(jī)10 年及我個(gè)人用了20 多年時(shí)間對(duì)擠出復(fù)合工藝技術(shù)進(jìn)行一些積累和探討,解決了擠出復(fù)合存在的缺點(diǎn):
一、提高復(fù)合剝離強(qiáng)度和復(fù)合膜質(zhì)量的核心技術(shù)
首先,要明白擠出復(fù)合的粘合機(jī)理;其次,底膜基材經(jīng)電暈處理后會(huì)形成極性的羰基;同樣,紙和布具有羥基、羰;、羧基等極性基團(tuán);第三,熔融的PE 經(jīng)空氣的氧化作用會(huì)在表面產(chǎn)生極性基團(tuán)(LLDPE、LDPE、EAA、E-MA、EVA 機(jī)理一樣),只是程度不一樣。第四,PE 通過(guò)與這些極性基團(tuán)的氫鍵結(jié)合而促進(jìn)粘合力。
根據(jù)上述的粘合機(jī)理,我們要提高粘合強(qiáng)度的方法:
1.薄膜表面、紙張表面進(jìn)行處理,產(chǎn)生足夠的極性基團(tuán),日前我們的薄膜都是經(jīng)過(guò)足夠處理才使用,紙張經(jīng)過(guò)電暈處理,但處理到一定程度以后,再增加就不可能了,這一點(diǎn)應(yīng)該在裝備和工藝中都很容易做到,只要注意就是了。
2.提高PE 的氧化程度。在相同的擠出機(jī)條件下,可采用:(1)提高擠出溫度;(2)增加氧化時(shí)間(復(fù)合速度降低,升高T 模高度而氧化高度提升)。
3.外加臭氧。采取任一項(xiàng)措施,可提高剝離強(qiáng)度,但會(huì)帶來(lái)復(fù)合后的產(chǎn)品有“臭味”,熱封強(qiáng)度下降。輝隆塑機(jī)和華南理工大學(xué)輕工裝備與研究院發(fā)明了一種能量動(dòng)態(tài)平衡節(jié)能擠出機(jī),比其他廠家的擠出復(fù)合機(jī)節(jié)能達(dá)30%~40%以上,擠出溫度低10℃~20℃,關(guān)鍵是熔融的樹(shù)脂,混煉效果好,分子內(nèi)焓內(nèi)能很高,擠出到T 模外和空氣中的氧接觸迅速產(chǎn)生大量的極性基團(tuán),是普通的機(jī)器的2 倍到3 倍。
為提高剝離強(qiáng)度和制品膜的質(zhì)量,擠出機(jī)是擠出復(fù)合的核心技術(shù)。好的擠出機(jī)塑化良好,只有極少“晶點(diǎn)”,無(wú)需配靜態(tài)混煉器。塑化不好的擠出機(jī),為了補(bǔ)其不足,在模頭前增加靜態(tài)混煉器(沒(méi)有動(dòng)力),再進(jìn)行混煉,來(lái)提高塑化效果,消耗大量功力。
二、提高”三文治”式復(fù)合的剝離強(qiáng)度的工藝和裝備
通常的擠出復(fù)合機(jī)在復(fù)合BOPET/LDPE/CPP 或BOPP/LDPE/VM-PET 都會(huì)出現(xiàn)夾層復(fù)合,剝離強(qiáng)度不好,輝隆的專(zhuān)利技術(shù)可使BOPET/LDPE,LDPE/CPP,LDPE/VM-PET 的剝離強(qiáng)度≥2N/15mm,有興趣的客戶(hù)請(qǐng)選用多用途擠出復(fù)合EXC 系列F-4。
三、復(fù)合膜產(chǎn)品均勻度的核心技術(shù)──T 模
擠出涂復(fù)流延模頭以美國(guó)科羅煉CLOERN 價(jià)格最貴。1300mm的單層T 模價(jià)格為12 萬(wàn)美元~13 萬(wàn)美元,日本或歐洲產(chǎn)價(jià)格為6 萬(wàn)美元~7 萬(wàn)美元,我國(guó)臺(tái)灣產(chǎn)價(jià)格在2 萬(wàn)美元以下,我們國(guó)內(nèi)也有廠家生產(chǎn),仿造的價(jià)格在0.5 萬(wàn)美元左右,為什么會(huì)產(chǎn)生如此大價(jià)格差?首先肯定不是制造精度的原因,核心是材料的熱穩(wěn)定性,材料的加工應(yīng)力所致。
輝隆塑機(jī)選用的T 模由我們自主設(shè)計(jì),選擇國(guó)外進(jìn)行加工,如美國(guó)加工模唇等,進(jìn)行組裝、裝配,這是輝隆塑機(jī)擁有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,目前已銷(xiāo)到國(guó)內(nèi)外將近300 只模頭,其中共擠T模更是我們的核心技術(shù)之一(多層樹(shù)脂溫度差可達(dá)100℃,流動(dòng)性相差很大也可共擠),3 年已用去40 多只共擠T 模。當(dāng)然我們同時(shí)也使用美國(guó)科羅煉的自動(dòng)模頭或根據(jù)客戶(hù)的要求使用日本模頭。這樣既保證了產(chǎn)品的厚薄均勻度,在價(jià)格服務(wù)方面也有所保障。
四、擠出厚度控制的簡(jiǎn)易操作
過(guò)去的擠出復(fù)合機(jī)要控制涂復(fù)厚度非常困難,很難操作,現(xiàn)在采用PLC 系統(tǒng)進(jìn)行控制,將擠出機(jī)的參數(shù)和復(fù)合機(jī)聯(lián)動(dòng)起來(lái)。
具體控制過(guò)程如下:
1.整機(jī)采用PLC 系統(tǒng)進(jìn)行控制,中央操作臺(tái)采用觸幕屏入機(jī)界面進(jìn)行操作;
2.復(fù)合機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和速度顯示、螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)和速度顯示以及整機(jī)的升降速都集中在中央操作盤(pán)上;觸幕屏的人機(jī)界面輸入生產(chǎn)的參數(shù)(基材寬度、涂復(fù)厚度),可實(shí)現(xiàn)復(fù)合速度、螺桿轉(zhuǎn)速和涂復(fù)厚度相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)演算精確的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行(例如材料寬度900mm,需要擠出層厚度為0.020mm,將上述參數(shù)在人機(jī)界面上輸入并選擇聯(lián)動(dòng)演算運(yùn)行,整機(jī)只使用升降速按鈕,即可實(shí)現(xiàn)復(fù)合速度、擠出厚度自動(dòng)演算精確的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行,并且能保證在升降速過(guò)程中擠出薄膜厚度不改變),也可進(jìn)行分離獨(dú)立調(diào)速運(yùn)行;
3.運(yùn)轉(zhuǎn)故障報(bào)警;
4.運(yùn)轉(zhuǎn)工藝數(shù)據(jù)記錄。
從目前的操作來(lái)看,可認(rèn)為是一種“傻瓜”機(jī)。
五、底涂粘合促進(jìn)劑工藝
提高剝離強(qiáng)度在基材上濕潤(rùn)底涂聚乙烯亞胺醇溶水性AC 劑,其AC 劑的活性基團(tuán)-N-很容易與熔融的PE 的氫鍵結(jié)合而促進(jìn)粘合力,當(dāng)然很多情況下,基材的活性基團(tuán)、熔融的活性基團(tuán)也直接生成氫鍵結(jié)合,應(yīng)該占去大部分。因此底涂的AC 劑僅僅是濕潤(rùn)薄膜,絕對(duì)不允許產(chǎn)生粘合層,以免阻隔其自身的粘合。因此,AC 劑的涂布量極小,通常為0.01g/m2~0.03g/m2(干基),涂布的AC 劑通俗一點(diǎn)來(lái)講是增加了很多“鉚釘”,如果是涂布量過(guò)大,產(chǎn)生了粘合層,阻隔了熔融的PE 和基材的粘合,反而造成粘合強(qiáng)度下降,絕對(duì)不能套干式復(fù)合的做法用在擠出復(fù)合增加剝離強(qiáng)度。
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