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[email protected]塑料薄膜表面电晕处理对热封性能的影响
从宏观上看,两个热封层表面相互接触时,加热棒提供足够的热量以融合热封层表面,被熔化的热封内层表面变为黏流态。在一定的压力和时间条件下,两熔融流体完全汇合,界面嵌合达到了较高的强度,最后冷却使得薄膜内部重新结晶。一般薄膜热封层融化的表面分子会相互缠绕进而变为较厚的单层。该过程需时间一般小于1s,但仍然受温度、时间、压力等条件的影响。
从微观上看,当两种相容的高聚物相互紧密接触时,由于分子的布朗运动和链段的摆动而产生了相互的扩散。这种扩散是在高聚物-高聚物的界面层进行的。温度对高分子的热运动有两方面的作用:一种作用是温度升高使运动单元活化;另一种作用是温度升高使聚合物发生体积膨胀,加大了分子间的自由空间。它是各种运动单元发生运动所必须的。这两种运动都使分子链运动加强,有利于热封层界面的分子相互扩散彼此缠结在一起,形成良好的热封效果
1、电晕机理
聚乙烯是一种非极性材料,表面张力小,不能很好地吸附油墨和黏结剂,在进行印刷和复合时,电晕强度达到38mN/m以上才能产生良好的油墨附着力和复合强度,所以在这些工序前必须对聚乙烯薄膜进行电晕处理。
电晕处理的原理是,在电极上施加高频电压,使电极相邻的薄膜处理面的空气电离放电,气体电离的高能粒子在强电场的作用下快速冲击运行中的薄膜,使表层分子链的化学键断裂而降解。放电过程中伴随臭氧的生成,它可以使薄膜表面分子氧化,并产生极性。
电晕处理对聚乙烯薄膜表面产生一系列物理和化学变化: (1)在薄膜表面形成许多凹凸不平层面,使表面粗化。
(2)自由基和高速电子作用于薄膜表面,使表面层分子部分断键,引起自由基加速反应。
(3)氧的自由基对C-C键进行氧化,生成羰基(-CO)、羟基(-OH)、羧基(-COOH)等极性基团。
(4)电晕层表面分子形成交联。
2、 电晕处理对热封性能的影响
电晕后分子间引入极性基团,导致分子间作用力增强,相当于热融焓增加;电晕后产生交联使得分子链柔顺性变差,相当于热熔熵减小。这两点都会使电晕后薄膜的熔点升高。
电晕处理对热封性能的影响主要基于两点:
(1)氧化导致薄膜电晕层部分分子产生极性基团,从而使熔点升高,热封温度上升;
(2)电晕处理中伴随着分子断裂导致交联,使热封层界面分子的相互扩散能力降低,毗邻分子不能很好地缠绕在一起,使热封强度降低。
塑料薄膜表面电晕处理对热封性能的影响
(1)电晕处理后的薄膜热封温度升高。同样达到8~9N/15mm的热封强度,经电晕处理的薄膜比未经电晕处理的薄膜的热封温度升高15℃。
(2)电晕处理后的薄膜热封性能强度降低。在140℃热封温度下,经电晕处理的薄膜的热封性能强度比未经电晕处理的薄膜的低4N/15mm左右。
(3)未经电晕处理的薄膜在125℃时呈断裂破坏;经电晕处理的薄膜在145℃时呈剥离性破坏。
3、 总结
上述现象说明:经电晕处理后,薄膜表面氧化,部分分子链产生极性基团,使热封面熔点升高;而交联的产生使热封层界面分子不能很好地相互扩散融合在一起,导致产生剥离性破坏,热封性能强度下降。
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