|7分钟阅读

如何控制添加剂在聚合物薄膜中的晕发

我们都认为剥开双层奥利奥、重新密封包装是理所当然的。为了保持我们最喜欢的零食和食品的新鲜,塑料包装已经变得无处不在,它甚至没有被注册为存在,直到我们试图用手打开热狗包装或重新密封奥利奥包装(但没有这样做)。但这类薄膜和塑料产品的制造商面临着一些问题,这些问题无法通过拿把剪刀、把热狗递给手指没有你油腻的室友或使用管道胶带来保持饼干的新鲜来解决。

薄膜和薄挤出塑料如聚丙烯和聚乙烯的覆膜、密封和印刷问题对制造商来说是极其常见的。薄膜表面的处理主要作用是防止分层,油墨不粘和泄漏密封/陈腐的饼干。这些处理方法有助于促进塑料和粘合剂之间的粘附,以确保它们粘在一起。但是,如果没有适当的控制,很难知道什么时候治疗会失效,或者受到不可预见的障碍的阻碍(例如,表面的污染物阻碍了良好的粘附,但它们的来源尚未查明)。

用这些塑料薄膜制造的包装非常有价值,因为它们可以通过阻塞可能导致腐败的紫外线来保持食物,使水分远离纸制产品,并造成对细菌的屏障,它们具有众多其他安全机制这让我们送到我们使用的许多物品并依赖于每天。

一个常见的,有时被忽视的威胁,这种塑料密封和层压正确是一个内部问题。有非常必要的添加剂与原材料聚合材料结合,这些添加剂具有各种功能,但在一定条件下会导致问题,使附着力不一致和不可预测。

可以在控制中获得这些添加剂并在它们中扰乱塑料薄膜生产过程之前发现它们。Doing so requires understanding how these additives make their way to the surface of plastics (when they are typically buried in bulk material, several molecular layers deep in the plastics) and using the right technique to identify them when they do show up where they don’t belong.

塑料薄膜使用什么添加剂?为什么?

聚合物具有天生的性质,使它们对许多应用非常有用。但是一些物业可能需要以某种方式增强。这是添加剂进来的地方。

获取有关如何达到与控制表面处理相关的问题的更多信息,用于粘合,印刷或密封聚合物膜。下载我们的电子书:检查表:制造商粘附失效根本原因分析。

以下是一份用于制造塑料的常见添加剂的清单,我们每天依赖塑料来做的所有事情:

  • 增塑剂
  • 润滑剂和脱模剂
  • 划痕和Mar添加剂
  • 抗静电剂
  • 增容剂
  • 影响修饰符
  • 加强填料;耦合剂
  • 颜料
  • 吹药
  • 抗氧化剂/稳定剂

其中一些在生产过程中被用作辅助工具——确保塑料不会粘在模具上等等。有些是出于美观的目的,有助于保持塑料的外观——比如帮助它保持预期的形状,防止氧化降解材料,防止难看的划痕或污点。其他在列表中用于减少表面静电,帮助泡沫膨胀到规定的硬度(发泡剂),并确保可能使用的聚合物共混物能够在由其混合而成的塑料中协同工作。

在聚合物中有更多的添加剂,我们不会进入这里,但是这是一个更详尽的列表,也概述了它们的功能。

大多数这些添加剂都是被称为非迁徙的。非迁移添加剂通常不是问题,因为它们通常非常稳定地分散在整个聚合物中并且不会以引起粘附破坏的方式干扰表面。

但润滑剂,如滑移和脱模剂,划痕和MAR添加剂和抗静电都设计为迁移。他们需要存在于塑料的表面上,否则他们没有工作。有可能裁剪这些问题,但是对于这个博客文章的目的,我们将专注于我尚未提到的列表中的一个添加剂:增塑剂。

增塑剂的功能可降低聚合物的刚度或Tg(玻璃化转变温度)。它们的功能取决于在整个聚合物中均匀分散。他们需要在聚合物中表现出优异的溶解度,但如果它们迁移到表面,那么在粘附到该表面时是一个问题。

盛开的聚合物添加剂

所有聚合物都由分子链组成,该链条基于其类型采用不同的网状交联结构。

thermoplastic-elastomer-thermoset

常见的塑料薄膜如聚乙烯和聚丙烯是热塑性塑料。所以构成这些聚合物的链子具有松散堆积的结构,稍微类似于一盘意大利面。该结构使其具有高分子迁移率,这意味着聚合物中的物质可以从大部分聚合物转移到表面上,反之亦然,物质可以从表面蠕变到大部分塑料中。

盛开是给予散装材料中物质在表面的术语。

当塑料材料制成薄膜或任何其他形式的物体中时,例如,通过成型,挤出,热成型;表面不均匀。该过程产生了之前不存在的表面,这意味着新鲜表面在散装材料中具有低浓度的物质,如增塑剂。这些表面也具有非常高的表面能。高能量表面是一种非常有反应性的表面,非常感兴趣地与其与其接触的分子键合。表面的能量越高,达到平衡并停止如此反应的更快。

聚合物系统朝向均衡移动的速度和程度取决于:

  • 聚合物中添加剂的浓度 - 高浓度兴起盛开
  • 添加剂的流动性:分子大小;自由体积的聚合物 - 小添加剂分子具有更高的迁移率
  • 添加剂溶解度:分子结构(溶解度参数)
  • 温度:影响迁移率和溶解度 - 高温增加移动性比溶解度更多
  • 材料表面能 - 高表面能材料有利盛开

晕光会影响重要的表面性能,这对你想对表面做的任何事情都至关重要。如果你想把它粘在一起,涂上颜料,让它和人体接触,和食物接触,做一个可靠的印章,印在上面;然后你需要注意在生产过程中有哪些添加剂在你的表面扩散。

关于Corona治疗聚合物所需的了解

即使具有高表面能的聚合物可以易于开花,使表面足够粘附到另一个表面的反应性,所需的表面能需要升高。分子链本身使这些聚合物(如前所述所见)非常稳定并且需要处理以破坏它们以便产生反应表面。当链条被打破时,他们想要重新获得均衡,并且它们吸引物质对自己,使它们在处理后高度敏捷。

聚合物薄膜的处理方法的选择是电晕治疗。通过从陶瓷管中的电极放电,处理通过从陶瓷管中排出高压,高频电力的工作作用。将电力通过薄膜送到电接头的金属卷,称为操纵辊,即薄膜缠绕在一起。电极和金属辊之间的这种相互作用在膜的表面上产生可见闪光,因为它在两个部件之间移动。然而,结果对人眼完全看不见。

这种现象被称为表面活化。电流打破了薄膜表面的分子链,产生了一个高能的表面。聚合物的固有稳定性意味着它们具有本质上较低的表面能。链可能有一个相对松散的结构,但链本身不容易切断。

电晕处理不是在没有测量表面能的验证步骤的情况下和本身的解决方案。确保薄膜的表面处于最佳的能量水平,用于粘合时,当粘合时,打印或层压板是至关重要的,以了解您正在创建可靠的债券。

通常测试表面能量之一是使用Dyne墨水。Dyne墨水对他们有过多的缺点你可以在这里阅读。对于聚合物薄膜,不使用达因油墨的最大原因之一是它们缺乏灵敏度。当添加剂涌向表面时,它们可能只会使针移动少量。这是一个显著的数量,但达因墨水将不能告诉区别。他们甚至不能区分处理过的表面和未处理的表面。

接触角测量是另一种解决方案,其给你一个数字直接与膜表面的分子特性相关。该技术通过测量微小水滴(通常)在表面上展开的量或收缩到自身,产生更高的液滴并因此产生更高的接触角。高接触角表示低表面能。水对吸引力的变化敏感,所有物体彼此相互拥有的,通过电晕处理改变。水对盛开到表面的物质也敏感,以建立平衡并降低表面能。

需要密切关注的处理的另一个方面是电晕处理应用与粘合剂或粘合步骤的应用之间的时间量。

下面的图表显示了处理和时间之间的关系,以及火焰处理的聚丙烯表面(这是一个类似于电晕处理的过程)可以多快回到处理之前的能量水平。

表面能量 - 经过的时间前后重新定位图

这种降解的一个原因是由于前面简要提到的分子流动性的概念。这种聚合物的质量允许物质从表面渗入到整体材料中。当一个表面被处理后,它就不再处于平衡状态,新的反应性表面上的高活性分子会想要进入聚合物中,并使分子浓度均匀。

下面的三个图像显示治疗前的聚合物表面,立即在处理后立即坐着,然后坐在几个小时后。未处理的表面具有正常的碳氢化合物链。然后,处理的表面通过分子链和附着氧原子具有反应性部位。这些反应性基团是移动的,然后将它们进入大部分聚合物,使表面较低,并且能够与另一种物质形成强键。

polymer-surfaces-before-after-few-hours-diagram

通常,生产最终塑料制品的公司与配制聚合物或甚至将它们模塑成形的公司不同。对于所有进入材料具有目标,定量和可核解规范,对于聚合物表面质量来说是非常重要的。了解聚合物表面的反应性在每个生产阶段是一种强大的质量控制措施,可以为您的粘附过程提供更高水平的可预测性。

为了停止添加剂开花的有害影响,实施一种全面的表面质量管理方法是你最好的防御。能够识别何时盛开发生将允许您的粘合剂,印刷,层压和密封与最大的信心。

可能有必要有一个熟悉您的制造过程的材料科学专家,可以了解是否发生盛开以及接触角测量是否表明表面上的添加剂。这种对自己流程的粒度的理解级别可以帮助优化整个操作。这就像旧的谚语“你无法管理你不衡量的东西。”

更深入潜入盛开及其对粘附过程的影响,在主题上观看这个网络研讨会。有关如何达到与曲面处理,粘接,印刷,密封或本文讨论的任何进程相关的问题的更多信息,请下载我们的电子书:检查表:制造商粘附失效根本原因分析。

粘附失效的制造商根本原因分析

发表评论