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如何准确测试无溶剂复合膜的热封参数
2015-06-12 10:45:41   作者:zm   来源:   评论:0 点击:

影响热封的因素主要包括热封温度、热封压力、热封时间和热封材料。热封参数受热封材料种类、密度、分子量、厚度等多个因素影响,制备复合膜的热封材料需要供应商提供热封温度参数。使用DSC法可准确地了解薄膜材料、油墨、无溶剂复合粘合剂、复合膜的热力学参数,从而可获得更加准确的热封参数。

差示扫描量热法(DSC)是一种热分析法。它以温度T或时间t为横坐标,以样品吸热或放热的速率即热流率dH/dt为纵坐标,可以测定多种热力学参数,例如玻璃化转变温度(Tg)、熔点(Tm)、粘流温度(Tf)、分解温度、热焓等。该法使用温度范围宽(-175~725℃)、分辨率高、试样用量少,适用于无机物、有机化合物及药物分析。

案例:使用无溶剂复合印刷尼龙(PA)/乳白聚乙烯(PE)90,通过测试熟化后的复合膜、内外层薄膜和熟化后的无溶剂复合粘合剂胶膜的DSC曲线,可确定热封温度是否合适。

图1为印刷PA/乳白PE90 熟化后复合膜的DSC曲线,由图1可知,该乳白PE90薄膜的软化温度在119.9℃,熔点在121.8℃附近,130℃时已经充分完成熔融;印刷PA薄膜的熔点在221.2℃,在200℃附近有一小吸热峰,推测为印刷油墨的熔融峰。可将印刷与未印刷的PA薄膜对比,即可准确判断。根据以上热力学参数,可确定印刷PA/乳白PE90复合膜的热封参数,比如热封温度应介于120~200℃,为保证在热封机上乳白PE的充分熔融,同时防止外层印刷PA薄膜被熔融,最佳热封温度为140~170℃。如果低于120℃度热封,则乳白PE薄膜不能充分熔融,达不到良好的密闭效果,热封强度低;如果超过200℃甚至220℃进行热封,印刷PA薄膜也将达到熔点进入熔融状态,可能将整个复合膜熔断。


图1 印刷PA/乳白PE90的DSC曲线

为了验证以上结论,进一步测试乳白PE90和印刷PA薄膜的DSC曲线以及熟化后的无溶剂复合粘合剂胶膜的DSC曲线。见图2、3、4.

图2乳白PE90薄膜的DSC曲线

图3 印刷PA薄膜的DSC曲线

图4 无溶剂型复合粘合剂的DSC曲线

由图2可知,乳白PE90的软化点和熔点与复合膜DSC曲线中的一致,并在200~240℃范围内没有吸热峰即没有分解。

由图3可知,印刷PA的熔点与复合膜DSC曲线中的一致,并在200℃附近有一小吸热峰,推测为印刷油墨的熔融峰。可将印刷与未印刷的PA薄膜对比,即可准确判断。

复合膜中除了薄膜材料和油墨材料,还使用了无溶剂复合粘合剂,有些厂家对无溶剂复合粘合剂的耐热性和热封强度存在疑虑。为此,按照复合膜(印刷PA/乳白PE90)的熟化工艺条件,单独制备无溶剂胶膜,将熟化后的胶膜进行DSC测试,见图4。由图4可知,该无溶剂复合粘合剂固化后的胶膜在230℃附近有吸热峰,为其发生副反应温度或分解温度。为保证可靠性,在200℃及以下热封,不会出现质量问题,200℃对于常见的复合膜的热封材料比如PE和PP来说,均已经充分熔融,可达到良好的热封强度。无溶剂复合粘合剂是聚氨酯交联结构,虽然其耐热性没有溶剂型高,也具有比较好的耐热性,不会影响复合膜的热封。另外,无溶剂复合粘合剂技术水平不断进步,也存在耐热性更好的无溶剂复合粘合剂产品。

通过热封机将以上复合膜(印刷PA/乳白PE90)进行热封,压力0.2MPa,时间0.1s,在不同的热封温度下热封,然后测试热封强度。数据见下图5的热封曲线。由图5可知,热封温度在125℃,热封强度已经达到较高数值。


图5 印刷PA/乳白PE90的热封曲线

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