擠出復(fù)合工藝談

1、擠出復(fù)合工藝談（上） 擠出復(fù)合概述1.擠出復(fù)合及其優(yōu)缺點(diǎn)擠出復(fù)合是將熱熔性樹脂，如PE、EVA、EAA等，由塑料擠出機(jī)熔融塑化后經(jīng)T型模頭擠出在一種基材上，同時(shí)與另一基材復(fù)合貼壓在一起，冷卻后制成復(fù)合薄膜的一種方法。實(shí)際中，往往也把擠出涂布?xì)w為擠出復(fù)合，并不特別列出。擠出涂布是將熱熔性樹脂連續(xù)均勻地?cái)D出，在一種基材上直接冷卻收卷成復(fù)合薄膜，不與另一基材貼合的工藝。擠出復(fù)合目前主要有三種方式：單層擠出復(fù)合，串聯(lián)擠出復(fù)合，共擠出復(fù)合。與其他復(fù)合方式相比，擠出復(fù)合有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，也有一定的缺點(diǎn)。擠出復(fù)合的優(yōu)點(diǎn)如下：(1)復(fù)合速度快，適合大批量生產(chǎn)；(2)可自由選擇基材；(3)加工成本較低，省去了一道

2、熱封膜生產(chǎn)工序，黏合劑使用量極少；(4)可任意設(shè)定擠壓厚度；(5)可一次性連線生產(chǎn)多達(dá)9層的復(fù)合材料。擠出復(fù)合的缺點(diǎn)如下：(1)初期設(shè)備投資較大；(2)在升溫、更換擠出樹脂時(shí)，損耗較大；(3)生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制較困難；(4)所用LDPE等原料的耐熱性低，復(fù)合制品有異味；(5)產(chǎn)品平整度較差。2.擠出復(fù)合發(fā)展趨勢擠出樹脂和擠出復(fù)合設(shè)備的發(fā)展推動(dòng)了擠出復(fù)合工藝的發(fā)展。(1)擠出復(fù)合用黏結(jié)性樹脂和熱封合樹脂不斷改進(jìn)和發(fā)展，極大地?cái)U(kuò)大了擠出復(fù)合產(chǎn)品的品種和性能。(2)隨著包裝產(chǎn)品向多品種、少批量的方向發(fā)展，節(jié)約資源、提高效率已成為趨勢，擠出復(fù)合設(shè)備向自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。如快速自動(dòng)調(diào)節(jié)的模頭

3、，厚度自動(dòng)測量裝置，遙控生產(chǎn)控制系統(tǒng)等。(3)共擠出復(fù)合技術(shù)不斷發(fā)展。共擠出復(fù)合可以生產(chǎn)特殊的功能性薄膜，可減少生產(chǎn)流程，一次性生產(chǎn)出多層薄膜，且無須溶劑和AC劑，可降低成本，減少昂貴樹脂的用量?？傊矓D出復(fù)合的發(fā)展適應(yīng)了縮短生產(chǎn)周期、節(jié)省資源、增加附加值的需求。(4)連線生產(chǎn)設(shè)備不斷發(fā)展。綜合性的生產(chǎn)線越來越多，比如擠出復(fù)合與印刷相組合、與濕法復(fù)合相組合、與底涂上光相組合等，可以一次性生產(chǎn)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的產(chǎn)品，尤其適用于生產(chǎn)液體包裝、醫(yī)藥包裝、高阻隔產(chǎn)品包裝、調(diào)味料包裝、牙膏包裝等。擠出復(fù)合用樹脂擠出復(fù)合用樹脂最主要的要求就是其黏合性能、熱封性能和加工性能，擠出復(fù)合用樹脂進(jìn)一步向低溫?zé)岱庑浴?/p>

4、抗污染封口性、熱黏強(qiáng)度高的方向發(fā)展。擠出復(fù)合一般采用LDPE，主要是由于LDPE價(jià)廉易得、無毒無臭、容易加工。其他常用的樹脂為EVA、PP、EAA、EMAA、離子鍵化合物等。EVA的低溫?zé)岱庑院?、抗封口污染性?qiáng)；PP耐熱性好、質(zhì)輕透明；EAA的抗化學(xué)性好，黏結(jié)性高。擠出復(fù)合常用樹脂及用途見表1。表1 擠出復(fù)合常用樹脂及用途擠出復(fù)合用AC劑AC劑即錨合劑，是擠出復(fù)合時(shí)用的一種底涂劑，用以增加擠出復(fù)合的牢度，改善復(fù)合膜的性能。1.AC劑的作用(1)改善親和性。改善基材表面和擠出熔融樹脂的親和力，增強(qiáng)黏合性，提高復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度。(2)基材表面的補(bǔ)強(qiáng)?；谋砻娲嬖谥⒘康牡头肿恿坎患兾锖图?xì)微的裂痕，

5、表面層的機(jī)械強(qiáng)度較弱，聚氨酯系A(chǔ)C劑對這個(gè)表面層有補(bǔ)強(qiáng)效果。(3)阻隔層的形成。在有水、增塑劑等物質(zhì)存在而造成基材表面顯著劣化的情況下，AC劑的加入會(huì)增強(qiáng)基材表面的穩(wěn)定性。例如復(fù)合產(chǎn)品中有鋁箔存在時(shí)，由于水的進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致接觸面生銹，失去機(jī)械強(qiáng)度，黏合被破壞，而AC劑的作用就是阻止水和鋁箔的接觸。另外，對于塑料薄膜基材而言，AC劑可阻止塑料薄膜中增塑劑之類的添加劑向PE表面遷移，保持穩(wěn)定的黏合性能。2.AC劑的種類AC劑主要有有機(jī)鈦系、異氰酸鹽系（聚氨酯系）、聚乙烯亞酰胺系、聚丁二烯系等。(1)有機(jī)鈦系A(chǔ)C劑。優(yōu)點(diǎn)：使用范圍廣，無須熟化，無粘連性，初黏力好。缺點(diǎn)：不耐水，加水易分解，活化期短，呈白

6、濁狀，黏合促進(jìn)效果低；廢液處理困難，溶劑揮發(fā)性高，易燃。(2)異氰酸鹽系A(chǔ)C劑。優(yōu)點(diǎn)：活化期長，具有耐濕性、耐水性、耐藥品性。缺點(diǎn)：初黏力弱，有粘連性，溶劑揮發(fā)性高，易燃。(3)聚乙烯亞酰胺系A(chǔ)C劑。優(yōu)點(diǎn)：具有水溶性，使用非常便利（用水和乙醇的稀釋液作溶劑），價(jià)格低廉，危險(xiǎn)性小。缺點(diǎn)：復(fù)合后幾乎沒有化學(xué)變化，所以耐濕性、耐水性、涂布性差，干燥困難，有粘連性。(4)聚丁二烯系A(chǔ)C劑。與聚乙烯亞酰胺系一樣，使用水和乙醇的混合液作為溶劑，但其耐濕性比聚乙烯亞酰胺系好，尤其對NY基材有良好的性能表現(xiàn)。3.聚氨酯雙組分黏合劑作為錨合劑在實(shí)際生產(chǎn)中，由于上述AC劑使用后存在一定的不足，往往采用普通干式復(fù)合

7、用的雙組分聚氨酯黏合劑代替上述AC劑使用，對提高擠出復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度有很大幫助。所采用的黏合劑可以是聚酯類，也可以是聚醚類。一般包裝產(chǎn)品用聚醚類較適合，剝離強(qiáng)度要求高時(shí)可采用聚酯類黏合劑，黏合劑的濃度一般在8%12%。擠出符合的機(jī)理擠出復(fù)合是以PE等熱塑性樹脂作為黏合材料，將擠出的熔融樹脂薄膜與復(fù)合基材加壓貼合在一起，使界面處的分子互相穿插結(jié)合，將基材黏合起來。黏合是被黏物與黏結(jié)劑接觸后分子間作用力的結(jié)果，有時(shí)兩者還發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。黏結(jié)的條件之一是黏結(jié)劑必須具有良好的流動(dòng)性，可以浸潤被黏物表面。PE是如何完成這一任務(wù)的呢？PE是非極性材料，分子比較規(guī)整，分子極性很弱，在200左右的普通加工溫度下

8、，難以與其他材料黏結(jié)，在300以上的高溫下，PE的熔體易在空氣中氧化，產(chǎn)生極性，并具有足夠的流動(dòng)性、浸潤性和鋪展性。這是因?yàn)楸砻鏌嵫趸肓舜罅康幕鶊F(tuán)，如羰基、羥基、羧基等，還因脫氫形成不飽和雙鍵。極性基團(tuán)的引入增加了表面間的相互作用力以及與其他材料表面的作用力。分子鏈的斷裂降低了表面分子量，降低了玻璃化溫度和黏度，促進(jìn)了分子在界面的流動(dòng)和擴(kuò)散，達(dá)到了與其他材料復(fù)合的目的。擠出符合工藝1.溫度控制溫度的設(shè)定主要由所用的樹脂決定，合理的溫度設(shè)定對擠出復(fù)合極為重要。溫度太低，復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度差、塑化不良、外觀暗淡；溫度太高，則塑料易分解、復(fù)合膜脆硬、擠出膜的收縮率增大。典型材料的擠出溫度設(shè)定見表2

9、。另外，T型模頭較寬，兩端易散發(fā)熱量，因此，模頭兩端的溫度設(shè)定可提高23。表2 典型材料的擠出溫度設(shè)定 2.過濾網(wǎng)過濾網(wǎng)的作用是過濾熔體，使熔體流動(dòng)均勻，并且形成背壓作用。過濾網(wǎng)的設(shè)置組合有多種形式，如40/60/80/20、20/100/20、80/100/120/80、80/100/120/120/80等，較細(xì)的網(wǎng)目可使熔體流動(dòng)均勻，塑化良好，但會(huì)使背壓提高。如何更換過濾網(wǎng)呢？應(yīng)把T模、連接器等保持一定溫度，拆開擋板，將擠出機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，使過濾網(wǎng)被熔體慢慢頂出。用銅片把樹脂清理干凈，把換下的多孔板上的樹脂燒掉，并自然冷卻。對于安裝有自動(dòng)換濾網(wǎng)設(shè)備的擠出機(jī)，只要熔體壓力達(dá)到一定值或運(yùn)

10、轉(zhuǎn)了一定時(shí)間后，自動(dòng)切換就可以了。3.速度速度控制主要是螺桿轉(zhuǎn)速、牽引速度與產(chǎn)品厚度和性能的匹配關(guān)系。螺桿轉(zhuǎn)速高，牽引速度慢、薄膜厚度大；螺桿轉(zhuǎn)速小，牽引速度快、薄膜厚度小。如果擠出量偏大，牽引速度過快，會(huì)造成薄膜的透明度下降，縱向取向增大，使薄膜的機(jī)械方向性增高。當(dāng)擠出量和薄膜的寬度一定時(shí)，薄膜的厚度可以通過涂布的速度來調(diào)整。它們的關(guān)系如下式所示。 涂布的厚度同涂布速度和薄膜的寬度成反比關(guān)系，而同擠出量成正比關(guān)系。一般而言，在擠出機(jī)的擠出能力、加熱能力、涂布加工的速度以及涂布的寬度等標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可以對涂布的厚度在較寬范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。4.氣隙從模唇口到冷卻輥、復(fù)合壓力輥接觸線的距離稱

11、為氣隙。氣隙大，則復(fù)合溫度低、復(fù)合牢度差、透明度不好；但另一方面，氣隙大也增加了熔體表面的熱氧化程度，促進(jìn)了復(fù)合膜剝離強(qiáng)度的提高。氣隙一般控制在50100mm。另外，?？跀D出的PE熔膜要略向復(fù)合橡膠輥方向傾斜，絕不可向冷卻輥方向傾斜，避免熔體急劇降溫影響復(fù)合膜的剝離強(qiáng)度。根據(jù)其線速度和氣隙可計(jì)算出氣隙時(shí)間，最佳的氣隙時(shí)間可能得到最強(qiáng)的黏合強(qiáng)度。計(jì)算公式如下： 建議采用60110ms的氣隙時(shí)間，牢靠、沙林和牢靠AE的氣隙時(shí)間一般控制在表3的陰影范圍內(nèi)。與牢靠AE相混的PE宜選用涂布級(jí)LDPE，因?yàn)樗缓_口劑、滑爽劑等助劑，黏合性較好，而且涂布級(jí)LDPE的分子量分布較窄，擠出復(fù)合時(shí)的縮頸現(xiàn)象較小

12、。表3 最佳氣隙時(shí)間速查表 5.縮幅控制熔體簾在?？谙麓惯^程中會(huì)發(fā)生彈性回復(fù)，使得兩邊有一定的縮幅，不但使復(fù)合膜兩邊增厚，影響收卷及成品質(zhì)量，還會(huì)使得擠出復(fù)合寬度控制困難。縮幅除了與樹脂本身的性能有關(guān)外，還與擠出溫度及牽引速度有相當(dāng)大的關(guān)系。圖1為樹脂溫度與縮幅的關(guān)系，圖2為成型速度與縮幅的關(guān)系。圖1 樹脂溫度對縮幅的影響 圖2 成型速度與縮幅的關(guān)系擠出復(fù)合工藝談（下） 聚丙烯擠出復(fù)合工藝1.聚丙烯擠出復(fù)合的特點(diǎn)（1）加工性卓越。高速復(fù)合性、薄復(fù)合膜的加工性卓越，縮幅小。（2）黏結(jié)性好。即使不使用增黏涂布劑，也能與牛皮紙、銅版紙、聚丙烯薄膜、聚丙烯編織布等基材復(fù)合，并能獲得

13、足夠的黏結(jié)強(qiáng)度。（3）性能卓越。熱合強(qiáng)度、透明性、光澤度、復(fù)原性、耐熱性、防濕性、阻氣性、耐油性等方面比高壓聚乙烯優(yōu)異。（4）異味低。聚丙烯在擠出復(fù)合時(shí)幾乎不產(chǎn)生像高壓聚乙烯那樣的氣味。（5）不會(huì)和冷卻輥黏連。不會(huì)像高壓聚乙烯那樣與冷卻輥黏連，加工穩(wěn)定性卓越。（6）即使擠出機(jī)和模頭停止運(yùn)轉(zhuǎn)，再行生產(chǎn)時(shí)停留在其中的擠出復(fù)合級(jí)聚丙烯也不會(huì)像高壓聚乙烯那樣發(fā)生凝膠化。2.聚丙烯擠出設(shè)備及工藝特點(diǎn)（1）擠出機(jī)及螺桿的長徑比。提高擠塑混煉效果可提高復(fù)合加工性（穩(wěn)定性、高速性、薄膜涂布性）及復(fù)合膜的外觀特性。擠出機(jī)及螺桿長徑比是影響擠塑混煉效果的一個(gè)因素。聚丙烯擠出時(shí)的長徑比最低需超過24，尤其重視加工性

14、及產(chǎn)品特性時(shí)，長徑比應(yīng)大于28，最好超過30。螺桿的壓縮比也是影響擠塑混煉效果的因素之一。使用聚丙烯擠出時(shí)，螺桿壓縮比最好大于使用高壓聚乙烯時(shí)的螺桿壓縮比。在與高壓聚乙烯相同條件下進(jìn)行聚丙烯的擠出時(shí)，擠出量大約降低10%左右，因此調(diào)定復(fù)合薄膜厚度時(shí)應(yīng)加以留意。（2）冷卻輥表面特性。與不透明基材進(jìn)行擠出復(fù)合時(shí)，采用適用于高壓聚乙烯的亞光加工冷卻輥也可以，但采用完全鏡面拋光的冷卻輥（鏡面輥）能生產(chǎn)出更優(yōu)異的產(chǎn)品。為了與透明基材擠出復(fù)合并生產(chǎn)高透明性的產(chǎn)品，使用鏡面輥為絕對不可少的條件。反之，使用悶光加工的冷卻輥，則易于生產(chǎn)無光的產(chǎn)品。即使使用鏡面輥，也不會(huì)像高壓聚乙烯擠出時(shí)那樣發(fā)生與冷卻輥黏連的現(xiàn)

15、象。（3）橡膠壓輥的硬度。橡膠壓輥的硬度對聚丙烯和基材的黏結(jié)性及產(chǎn)品外觀特性的影響頗大。使用硬度高的橡膠壓輥時(shí)，雖可提高黏結(jié)性及表面平滑性，但有時(shí)可能發(fā)生霜斑、縱向細(xì)條紋以及印刷的節(jié)距偏差等。使用硬度低的橡膠壓輥時(shí)，可避免或減少使用硬度高的橡膠壓輥所發(fā)生的問題，并有利于提高產(chǎn)品的透明性，但黏結(jié)性及能見度有降低的趨勢。聚丙烯擠出復(fù)合時(shí)，橡膠壓輥的硬度以HS80度左右為宜。（4）氣隙。氣隙越短越好，縮短氣隙可獲得下列效果：抑制縮幅，減少裁邊損失；提高黏結(jié)性，尤其對同性質(zhì)的材料和紙張有效；提高透明性并防止產(chǎn)生霜斑；提高熱合性；其他，如加工穩(wěn)定性等。氣隙一般為80120mm，但如果能縮短至5060mm最理想；模頭采用內(nèi)側(cè)調(diào)幅桿方式比采用外側(cè)調(diào)幅桿方式要好。（5）冷卻輥表面溫度。將冷卻輥的表面溫度提高至一定溫度時(shí)，可以達(dá)到提高產(chǎn)品黏結(jié)性、透明性及韌性的效果，但升溫過高時(shí)將發(fā)生復(fù)合產(chǎn)品卷曲及熱合性降低等不良影響。因此，冷卻輥表面溫度的上升極限應(yīng)控制在60左右。另外，冷卻輥的升溫最好采用以熱水循環(huán)裝置進(jìn)行的水溫控制方式，且即使提高冷卻輥溫度也不會(huì)像高壓聚乙烯那樣發(fā)生與冷卻輥黏連的現(xiàn)象。（6）黏輥。為防止塑料與橡膠壓輥黏結(jié)，和高壓聚乙烯擠出一樣，可以采用纏繞聚四氟乙烯帶等方法。使用完全鏡面拋光的冷卻輥、硬度高的硅橡膠壓