正文 第三節 擠出塗布技術的主要設備(3 / 3)

⑤製造工序較少,從而節省加工時間。

⑥不易加工的聚合物可在其他聚合物的支托下運行。

⑦增加了生產能力。

二、複合係統

複合工序的功能是在樹脂(聚合物)與移動紙幅之間進行粘接並使樹脂固化。複合係統的位置一般應能根據需要,改變模唇至複合壓區的垂直距離和水平距離。

從模唇到壓輥與冷卻輥之間壓區的距離即為熔膜高度,一般稱氣隙(air gap)。氣隙的調節很重要,氣隙小,熔融樹脂在空氣中滯留時間短,熱量損失小,在壓區處的薄膜溫度高,有利於粘接。但擠出複合還要利用氣隙對樹脂進行氧化,氧化產生的極性基(如C=O)可增強樹脂與基材的粘接強度。氣隙過小,熔膜在空氣中的停留時間過短,就不利於充分氧化,減弱了其與基材的親和力。最佳氣隙一般控製在70~120mm之間。

可利用氣隙調整裝置為熔融樹脂表麵提供最佳的氧化時間。根據線速度和氣隙高度可計算出氣隙時間,最佳的氣隙時間(即最佳氧化時間)可以得到最強的黏合強度。一般控製氣隙時間為60~110ms。

在連續擠出塗布工藝中,熔流的固化需要通過冷卻輥進行有效的冷卻才行。雙壁螺旋冷卻輥可提供充分的冷卻。冷卻水的溫度範圍一般為10~20℃。冷卻輥的表麵整飾很重要,它決定覆蓋層的剝離性能、光學性能和摩擦因數(COF)。表麵拋光整飾的冷卻輥可獲得高光澤度的塗膜。黏性樹脂(諸如含離子鍵聚合物和甲基丙烯酸改性的聚乙烯)由於其剝離性能良好,一般可使用無光澤冷卻輥。

複合係統所用壓輥一般為矽橡膠掛麵輥(具有水冷裝置),其耐熱性和耐磨性好,不易與聚乙烯黏結,易剝離,操作方便。矽橡膠正常的硬度範圍為60~90A(肖氏硬度)。壓輥對於粘接好壞、塗布完整性、外觀和厚度都有很大影響。典型的壓區壓力為10~30kN/m。

三、預處理係統

在前一章中已提到,為了增加擠出塗布中熔膜與紙幅基材之間的粘接強度或牢度,可采取一些諸如臭氧處理、底塗處理和電暈處理等預處理方法。現將有關處理裝置簡介如下。

(一)臭氧處理

如上所述,氣隙與熔膜的氧化程度有關。氣隙較大,流淌下來的聚合物與空氣接觸的時間就長,氧化程度就高;但氣隙過大,薄膜的熱量也會損失很大,複合牢度會明顯下降。要提高薄膜複合的牢度,必須既要使擠出薄膜的熱量盡量少損失,又要增加其氧化程度,這是互相矛盾的。為解決這對矛盾,可在氣隙處裝一個臭氧發生器,將臭氧近距離噴向流下的熔膜以進行強氧化,從而大大提高擠出複合的牢度。

(二)底塗處理

利用凹版圓筒(gravure cylinder)的底塗裝置,可提供氯化聚乙二烯樹脂、聚氨酯樹脂和許多乙烯丙烯酸共聚物底塗樹脂所必需的塗料量。該技術也可用於蟲膠漆底塗。

(三)電暈處理

在擠出塗布中,為了使基材與熔液更好地結合,常可對基材采取電暈處理,增加基材的表麵張力,即提高其表麵自由能。電暈處理過程中會產生遊離基因,使氧原子與氧分子結合形成臭氧,它有助於增加粘接性能。

典型的電暈處理裝置有一個高頻率發生器,一個高伏變壓器和一個包括接地的絕緣輥筒和電極的處理器站。50Hz以上的頻率適合於電暈處理,因為它更為平穩,且使快速移動的片幅獲得更均一處理。正常的頻率範圍波動於8000~35000Hz之間。

電暈工序的原理是電極與移動片幅之間的空氣間隙比片幅有更低的絕緣擊穿電壓。當整個電極、空氣間隙、基材和接地輥都使用高頻高電壓時,間隙中的空氣離子化而成為導電氣體,顯現出淺藍色電暈。

當電暈破裂達到約10eV的能量水平時,高速電子的速度加快。這對斷開絕大多數存在於基材表麵的連接鍵來說,速度已足夠高了。斷開的鍵導致生成基材表麵的高活性自由基。因而,基材表麵氧化而給出極性基(主要是羥基、羰基和氨基),強化了粘接性能。

(四)火焰處理

火焰處理在電暈處理以前就有了,因此對於為黏合擠出聚合物而對紙和紙板進行火焰預處理是並不陌生的。

國外在早期牛奶盒紙板的擠出塗布時,火焰預處理就實際上獲得了認可。該裝置由全封閉在排風罩中的高速帶式燃燒器(燃燒天然氣或丙烷氣)、燃氣風機和排空風機所組成。帶式燃燒器提供均勻的火焰,隨著從退卷裝置出來的紙幅基材經過帶式燃燒器,使基材過火,從而改變基材表麵特性。此時表麵比沒有經火焰處理過的基材更易於接受聚合物塗布。以前,往往害怕火焰燃燒器的火會燒著基材。現在采取不少措施,諸如料片斷裂監測器、遠離基材的轉軸式燃燒器以及吹洗技術等,都是目前使用火焰預處理時的改進裝置。

火焰預處理原來主要用於紙和紙板產品,但研究者已發現該係統亦可用於其他薄膜,如果這樣,火焰預處理很可能是增強紙、紙板、薄膜與鋁箔之間黏合力的一種極有前途的方法。