CN102873939A - 一种冷冲压成型复合硬片及生产工艺 - Google Patents

一种冷冲压成型复合硬片及生产工艺 Download PDF

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Abstract

一种冷冲压成型复合硬片及生产工艺，为聚酰胺薄膜/复合胶水/铝基材/复合胶水/聚氯乙烯硬片冷冲压成型的复合硬片，其特征是铝基材的表面涂布底涂料，所述的底涂料是由封闭多异氰酸酯和聚酯-环氧嵌段共聚物组成的双组份化工原料，将铝基材送入由4～6节烘箱组成的干燥箱烘干，烘干后通过风冷却铝基材，再经过S型水冷辊冷却后，用涂布机收卷，卷材在50℃熟化室放置2天进行熟化；按常规工艺将卷材分切之后，与聚酰胺薄膜和聚氯乙烯硬片之间分别涂布复合胶水，通过干式复合机进行冷冲压复合成型；本发明增强了聚酰胺薄膜和铝基材之间的复合牢度，克服了复合硬片材料冷冲压裂和分层的缺陷。

Description

一种冷冲压成型复合硬片及生产工艺
技术领域
本发明属于高阻隔复合包装材料领域，具体地说是一种新型冷冲压成型复合硬片及生产工艺。
背景技术
冷冲压复合硬片的生产工艺是先在塑料基材上涂布复合胶水，紧接着塑料基材进入有一定温度、一定风速的干燥箱，目的是对涂布的含一定量溶剂的复合胶水进行烘干及排除废溶剂，经过烘干的塑料基材从烘箱里出来后与一定厚度的铝材进行热压合，热压钢棍的温度是70℃，塑料基材和铝材之所以能粘合在一起是因为塑料基材上涂布了一定量的复合胶水，胶水在70℃的热钢辊的温度下具备一定流动、浸润作用，通过复合胶水把塑料基材和铝材粘合在一起得到复合硬片，经过层压、收卷的复合硬片会出现塑料基材与铝材分离和压裂的问题。出现这些问题的原因是铝材表面油污清理不干净，造成胶水对材料的粘合性降低，从而会出现冲压时材料分层和压裂的问题。
发明内容
为了克服复合硬片材料冷冲压裂和分层的缺陷，本发明提供一种冷冲压成型复合硬片及生产工艺，本发明通过如下技术方案来实现：
一种冷冲压成型复合硬片，为聚酰胺薄膜/复合胶水/铝基材/复合胶水/聚氯乙烯硬片冷冲压成型的复合硬片，其特征是铝基材的表面涂布底涂料（英文：Primer），所述的底涂料是由封闭多异氰酸酯和聚酯-环氧嵌段共聚物组成的双组份化工原料。
所述的底涂料（英文：Primer）的配方是26.82份1,2丙二醇和73.072份间苯二甲酸在二丁基氧化锡催化下于240～260℃反应到酸值112（数均分子量1000）；将它溶于51.5份的Solvesso100得到溶液，再在溶液中加入71.669份Epikote828环氧树脂和0.1份苄基二甲胺，控制在150℃反应至酸值3mgKOH/g，产品羟值108.5mgKOH/g，分子量6000；用1:1乙二醇乙醚Solevesso100配成固体份占40%的树脂溶液；再取43份所得树脂溶液和4份苄基甲基丙烯酰羟酰胺封闭Desmodur VL交联剂制成底涂料。将底涂料涂在铝基材上时，控制涂布量在0.8-1.0gsm，涂布速度50～100米/分。以上配比均为重量份。
一种如上述冷冲压成型复合硬片的生产工艺，步骤如下：
（1）将底涂料（英文：Primer）涂布在铝基材表面，紧接着将铝基材送入由4～6节烘箱组成的干燥箱烘干，烘箱的温度依次设置为60～80℃、90～110℃、120～180℃、190～220℃、230～250℃、260～280℃，进入每节烘箱的干燥风风量控制在2500～3000m3/h； 
（2）烘干后通过风冷却铝基材，再经过S型水冷辊冷却后，用涂布机收卷；
（3）卷材在50℃熟化室放置2天进行熟化；
（4）按常规工艺将卷材分切之后，与聚酰胺薄膜和聚氯乙烯硬片之间分别涂布复合胶水，通过干式复合机进行冷冲压复合成型。
作为本发明的优选方案，
所述步骤（1）的底涂料用凹版辊涂的办法涂在铝基材表面；可以涂在铝基材的亚光面，也可以涂布在铝基材的亮面。
当烘箱是4节时，则烘干设备运行的线速度为50～70米/分；当烘箱是6节，则烘干设备运行的线速度为80～100米/分。烘箱壁内加保温材料硅酸铝后的壁厚为75mm，烘箱内的红外线加热管按照50mm间隔一条的密度设置，一个烘箱的红外线加热管总功率为48KW。
所述步骤（2）涂布机在收卷时采用扭矩100Nm的磁粉制动器，收卷电机采用7.5KW的变频电机。
本发明通过先在铝基材上进行底涂处理，增强了聚酰胺薄膜和铝基材之间的复合牢度，大大降低了随之而来的冷冲压时出现压裂和分层现象。提高了产品的成品率，减少了基材的浪费，满足了客户对高阻隔性产品的需求。
附图说明
图1是本发明的产品结构示意图。
图中标号：1-聚酰胺薄膜，2-复合胶水，3-底涂料（英文：Primer），4-铝基材，5-聚氯乙烯硬片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
按照本发明在铝基材上使用的底涂料（英文：Primer）是由封闭多异氰酸酯固化聚酯-环氧嵌段共聚物组成的双组份化工原料，底涂料（英文：Primer）的配方是26.82份1,2丙二醇和73.072份间苯二甲酸在二丁基氧化锡催化下于240～260℃反应到酸值112（数均分子量1000）；将它溶于51.5份的Solvesso100得到溶液，再在溶液中加入71.669份Epikote828环氧树脂和0.1份苄基二甲胺，控制在150℃反应至酸值3mgKOH/g，产品羟值108.5mgKOH/g，分子量6000；用1:1乙二醇乙醚Solevesso100配成固体份占40%的树脂溶液；再取43份所得树脂溶液和4份苄基甲基丙烯酰羟酰胺封闭Desmodur VL交联剂制成底涂料。用凹版辊涂的办法将底涂料涂在铝基材上时，控制涂布量在0.8-1.0gsm，涂布速度50～100米/分。将铝基材送入由4～6节烘箱组成的干燥箱烘干，烘干后经风冷却，再经过S型水冷辊冷却，就可以收卷。收卷完成后按照50℃×2天进行熟化。这种涂料有很好的机械特性，达到弯曲0度、反冲1040N·cm；涂布好的铝基材成品，用丁酮溶剂擦拭40次而底涂料涂层不掉。
涂布设备按照收放卷磁粉制动器100Nm设计，收卷电机按7.5KW的变频电机设计，烘箱壁设计为75mm厚，内加保温材料为硅酸铝保温，烘箱内设计的加热管，按照50mm间隔一条的密度进行布置，烘箱的红外线加热器按照一个高温箱的总功率48KW，两个高温烘箱的总功率之和为96KW进行设计。
一、底涂料（英文：Primer）的混合溶剂，按照以下几个原则进行选择：
a.  从溶剂对底涂料（英文：Primer）树脂溶解性的考虑，通过把含氧的真溶剂和不含氧的稀释剂设计出合适配比而得混合溶剂。溶解度参数表述各溶剂对各种树脂的溶解能力，溶剂表示液体中各分子间的力，由分散力、极性和氢键构成。根据溶解度参数越接近互溶性越好的原则，设计出合适的混合溶剂。混合溶剂的溶解度参数可以近似地由各组分的溶解度参数和它在混合溶剂中的体积分数的乘积之和来表示。
b.  从溶剂对底涂料（英文：Primer）树脂的挥发速度考虑。混合溶剂要具有适当的溶解力外，还必须使溶剂的挥发速度与底涂卷材高温快速的烘烤工艺相匹配。对于得到好的漆膜外观和满意的漆膜性能的溶剂的挥发方式很重要，分2个阶段，开始是“湿阶段”，溶剂的挥发速度受限于溶剂溶剂通过溶液表层向空中扩散的速度。然后是“干阶段”，剩余溶剂从固化的漆膜中扩散出去，比“湿阶段”慢得多。
c.   从底涂料（英文：Primer）的表面张力来选择溶剂。树脂溶液的表面张力低时对颜料的湿润分散和树脂的稳定有利，也有利于底涂料（英文：Primer）对铝基材的润湿和流平。成膜树脂的表面张力大致大于溶剂的表面张力。随着载有底涂料树脂溶液在薄膜上进入烘箱，烘箱内的温度梯度由60～80℃、90～110℃、120～180℃、190～220℃、230～250℃、260～280℃，依次上升，底涂料树脂膜随着溶剂的逸出，底涂膜中的树脂浓度逐渐增大，表面张力也随之变化，当这种变化不均匀时，底涂料会由低表面张力的地方向高表面张力的地方运动，这样会造成缩孔等底涂料干膜的缺陷。所以在平衡各项因素的前提下最好选用低表面张力的溶剂。
d.  从对底涂料（英文：Primer）释放的混合溶剂回收利用、环保和安全角度选择溶剂。选择溶剂还要充分考虑溶剂的回收利用、安全和环保的问题，尽管在底涂卷料生产过程中，大量干燥箱含溶剂废气能回收利用（如把回收废溶剂通过焚烧热量再利用），基本的环保问题随之可以解决。但是在底涂生产和使用过程中仍然有安全问题，必须符合现行的和即将执行的有关政策法规。对苯类和乙二醇醚类的有毒性溶剂，从安全角度考虑，非必须时最好不要使用。
通过以上综合性考虑，本发明在选用底涂料溶剂时最佳的混合溶剂为64%的SantosolDME-1和36%的Aromatic200，因为二者都不属于美国环境保护机构（EPA）规定的空气污染物。
二、从设备角度完善，使底涂料（英文：Primer）在基材上实现以上工艺要求。
1、高温涂布设备收放卷的设计。由于铝基材的厚度较厚，国产铝箔多数存在左右厚薄不均，放卷时会有荡边起皱的问题。为了解决这个问题我们在使用涂布机的收放卷料时采取的办法就是加大放卷磁粉制动器的扭矩，在选用100Nm的磁粉制动器。收卷电机采用7.5KW的变频电机，可以产生大的收卷张力。
2、设备烘箱保温设计。设备烘箱壁厚度设计成75mm厚，内加保温硅酸铝保温材料，使得烘箱散发热量不是很多，能保证烘箱内的温度更加均衡。
3、烘箱内使用红外线加热器设计。红外线加热器50mm间隔一条，一个高温箱的总功率48KW，两个高温烘箱的总功率之和为96KW，这样的功率使得高温箱加热均匀，烘干能力强，设备产能更高。

Claims (6)

1.一种冷冲压成型复合硬片，为聚酰胺薄膜/复合胶水/铝基材/复合胶水/聚氯乙烯硬片冷冲压成型的复合硬片，其特征是铝基材的表面涂布底涂料（英文：Primer），所述的底涂料是由封闭多异氰酸酯和聚酯-环氧嵌段共聚物组成的双组份化工原料；
所述的底涂料（英文：Primer）的配方是26.82份1,2丙二醇和73.072份间苯二甲酸在二丁基氧化锡催化下于240～260℃反应到酸值112（数均分子量1000）；将它溶于51.5份的Solvesso100得到溶液，再在溶液中加入71.669份Epikote828环氧树脂和0.1份苄基二甲胺，控制在150℃反应至酸值3mgKOH/g，产品羟值108.5mgKOH/g，分子量6000；用1:1乙二醇乙醚Solevesso100配成固体份占40%的树脂溶液；再取43份所得树脂溶液和4份苄基甲基丙烯酰羟酰胺封闭Desmodur VL交联剂制成底涂料；将底涂料涂在铝基材上时，控制涂布量在0.8-1.0gsm，涂布速度50～100米/分；以上配比均为重量份。
2.一种如权利要求1所述冷冲压成型复合硬片的生产工艺，其特征是步骤如下：
（1）将底涂料（英文：Primer）涂布在铝基材表面，紧接着将铝基材送入由4～6节烘箱组成的干燥箱烘干，烘箱的温度依次设置为60～80℃、90～110℃、120～180℃、190～220℃、230～250℃、260～280℃，进入每节烘箱的干燥风风量控制在2500～3000m3/h； 
（2）烘干后通过风冷却铝基材，再经过S型水冷辊冷却后，用涂布机收卷；
（3）卷材在50℃熟化室放置2天进行熟化；
（4）按常规工艺将卷材分切之后，与聚酰胺薄膜和聚氯乙烯硬片之间分别涂布复合胶水，通过干式复合机进行冷冲压复合成型。
3.如权利要求2所述的冷冲压成型复合硬片的生产工艺，其特征是步骤（1）的底涂料用凹版辊涂的办法涂在铝基材表面；可以涂在铝基材的亚光面，也可以涂布在铝基材的亮面。
4.如权利要求2所述的冷冲压成型复合硬片的生产工艺，其特征是步骤（1）烘干操作，当烘箱是4节时，则烘干设备运行的线速度为50～70米/分；当烘箱是6节，则烘干设备运行的线速度为80～100米/分。
5.如权利要求2所述的冷冲压成型复合硬片的生产工艺，其特征是步骤（1）的每一个烘箱内壁有保温材料硅酸铝，壁厚为75mm，烘箱内的红外线加热管按照50mm间隔一条的密度设置，一个烘箱的红外线加热管总功率为48KW。
6.如权利要求2所述的冷冲压成型复合硬片的生产工艺，其特征是所述步骤（2）涂布机在收卷时采用扭矩100Nm的磁粉制动器，收卷电机采用7.5KW的变频电机。
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