塑料薄膜表面電暈處理對熱封性能的影響
從宏觀上看,兩個熱封層表面相互接觸時,加熱棒提供足夠的熱量以融合熱封層表面,被熔化的熱封內(nèi)層表面變?yōu)轲ち鲬B(tài)。在一定的壓力和時間條件下,兩熔融流體完全匯合,界面嵌合達到了較高的強度,最后冷卻使得薄膜內(nèi)部重新結(jié)晶。一般薄膜熱封層融化的表面分子會相互纏繞進而變?yōu)檩^厚的單層。該過程需時間一般小于1s,但仍然受溫度、時間、壓力等條件的影響。
從微觀上看,當兩種相容的高聚物相互緊密接觸時,由于分子的布朗運動和鏈段的擺動而產(chǎn)生了相互的擴散。這種擴散是在高聚物-高聚物的界面層進行的。溫度對高分子的熱運動有兩方面的作用:一種作用是溫度升高使運動單元活化;另一種作用是溫度升高使聚合物發(fā)生體積膨脹,加大了分子間的自由空間。它是各種運動單元發(fā)生運動所必須的。這兩種運動都使分子鏈運動加強,有利于熱封層界面的分子相互擴散彼此纏結(jié)在一起,形成良好的熱封效果
1、電暈機理
聚乙烯是一種非極性材料,表面張力小,不能很好地吸附油墨和黏結(jié)劑,在進行印刷和復合時,電暈強度達到38mN/m以上才能產(chǎn)生良好的油墨附著力和復合強度,所以在這些工序前必須對聚乙烯薄膜進行電暈處理。
電暈處理的原理是,在電極上施加高頻電壓,使電極相鄰的薄膜處理面的空氣電離放電,氣體電離的高能粒子在強電場的作用下快速沖擊運行中的薄膜,使表層分子鏈的化學鍵斷裂而降解。放電過程中伴隨臭氧的生成,它可以使薄膜表面分子氧化,并產(chǎn)生極性。
電暈處理對聚乙烯薄膜表面產(chǎn)生一系列物理和化學變化: (1)在薄膜表面形成許多凹凸不平層面,使表面粗化。
(2)自由基和高速電子作用于薄膜表面,使表面層分子部分斷鍵,引起自由基加速反應。
(3)氧的自由基對C-C鍵進行氧化,生成羰基(-CO)、羥基(-OH)、羧基(-COOH)等極性基團。
(4)電暈層表面分子形成交聯(lián)。
2、 電暈處理對熱封性能的影響
電暈后分子間引入極性基團,導致分子間作用力增強,相當于熱融焓增加;電暈后產(chǎn)生交聯(lián)使得分子鏈柔順性變差,相當于熱熔熵減小。這兩點都會使電暈后薄膜的熔點升高。
電暈處理對熱封性能的影響主要基于兩點:
(1)氧化導致薄膜電暈層部分分子產(chǎn)生極性基團,從而使熔點升高,熱封溫度上升;
(2)電暈處理中伴隨著分子斷裂導致交聯(lián),使熱封層界面分子的相互擴散能力降低,毗鄰分子不能很好地纏繞在一起,使熱封強度降低。
塑料薄膜表面電暈處理對熱封性能的影響
(1)電暈處理后的薄膜熱封溫度升高。同樣達到8~9N/15mm的熱封強度,經(jīng)電暈處理的薄膜比未經(jīng)電暈處理的薄膜的熱封溫度升高15℃。
(2)電暈處理后的薄膜熱封性能強度降低。在140℃熱封溫度下,經(jīng)電暈處理的薄膜的熱封性能強度比未經(jīng)電暈處理的薄膜的低4N/15mm左右。
(3)未經(jīng)電暈處理的薄膜在125℃時呈斷裂破壞;經(jīng)電暈處理的薄膜在145℃時呈剝離性破壞。
3、 總結(jié)
上述現(xiàn)象說明:經(jīng)電暈處理后,薄膜表面氧化,部分分子鏈產(chǎn)生極性基團,使熱封面熔點升高;而交聯(lián)的產(chǎn)生使熱封層界面分子不能很好地相互擴散融合在一起,導致產(chǎn)生剝離性破壞,熱封性能強度下降。
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